WO1998042954A1 - Ventilführung eines verbrennungsmotors - Google Patents

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    • H01F2007/1692—Electromagnets or actuators with two coils

Definitions

  • the invention relates to a valve for an internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1.
  • valve stems of valves of internal combustion engines It is common to mount the stems of valves of internal combustion engines by means of plain bearings, with the valve stem often being guided in a shrunk-in valve sleeve for this purpose.
  • a water channel is provided in the vicinity of the valve sleeve for heat dissipation.
  • Lubrication is usually carried out by means of an oil bath in the valve train through the leakage current in the valve stem seal.
  • the balls move between the walls of this bearing unit and the valve stem to be stored.
  • the bearing unit is accommodated in a bore in the cylinder head by means of further ball rings, which allow the bearing unit to rotate.
  • the invention has for its object to achieve good heat dissipation via the storage, to avoid an oil bath and to create a pressure compensation for the storage. This object is solved by the features of claim 1.
  • FIG. 2 is a drawn-out detail of FIG. 1
  • Fig. 3 shows the use of a compensation channel between
  • a closed valve 1 is shown, the valve stem 2 is mounted in the cylinder head 4 by means of a ball bearing 3 with two spherical rings.
  • the valve is brought into the closed position by a return spring 5.
  • a drive for example an electromagnetic drive, works on the end of the valve stem 2.
  • the ball bearing is drawn out enlarged on one side in FIG. It has a deep-drawn, thin-walled guide sleeve 6, for example made of needle bearing material or anodized aluminum, which includes the two ball bearing rims 3a and 3b and a ball cage 3c.
  • a grease reservoir 7 eg silicone grease
  • a channel can be provided in the cylinder head, through which grease can be supplied at long intervals, for example when servicing.
  • droplet lubrication in which oil is fed into the bearing at large time intervals via a channel 18. This can be done by means of a pump and / or via an electromagnetic metering valve.
  • the ball cage 3c for example made of aluminum, should have minimal play to the shaft 2 and to the sleeve 6 in order to ensure good heat dissipation, as indicated in FIG. 2.
  • the spherical ring 3b in contrast to the spherical ring 3a, is stored in grease.
  • the sleeve 6 is closed here by a cover 6a, the adjoining space 6b of which is also filled with grease.
  • a stop 9 is provided for the ball cage.
  • the ball cage can also be slotted.
  • a pressure compensation channel 10 'for external pressure is provided here.
  • the duct 10 'of the intake and / or exhaust valve is preferably guided to the intake duct of the engine.
  • a stop sleeve 9 is also provided for the ball cage, which ensures the correct position (centering) and optimal rolling of the balls.
  • the usual spring support can be connected to the ball guide sleeve 6 to form a component, thereby simplifying construction and assembly.
  • the arrows 13 in Fig. 1 show the heat dissipation paths via the valve.
  • a small excess pressure (1-2 bar) is preferably generated outside the storage in a housing G by means of a pump P in order to avoid contamination. This is of particular interest in the exhaust valve.
  • a pressure equalization channel 10 indicated in FIG. 1 between the valve stems of an intake and exhaust valve 11 and 12 is drawn out in FIG. 3. This channel reduces the influence of the different pressures on the lubrication and the ball cage.
  • the duct 10 can, if required, be connected to the outside air (duct 10 ", FIG. 3) or, in particular in the case of the outlet valve, to the pressure housing G mentioned (duct 10 '" , FIG. 1). The overpressure in the housing G prevents exhaust gases with contaminants from entering the valve stem area.

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Abstract

Es wird ein Ventil (1) für einen Verbrennungsmotor beschrieben, dessen Ventilschaft (2) durch eine Kugellagerung (3) mit wenigstens zwei Kugelkränzen gelagert ist. Diese Lagerung mit geringem Spiel ist in einer dünnwandigen Führungshülse (6) mit guter Wärmeleitfähigkeit untergebracht une diese Hülse (6) enthält ein Schmiermittelreservoir (7).

Description

VENΗLFÜHRUNG EINES VERBRENNUNGSMOTORS
Die Erfindung betrifft ein Ventil für einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Es ist üblich die Schäfte von Ventilen von Verbrennungsmotoren mittels Gleitlager zu lagern, wobei hierzu häufig der Ventilschaft in einer eingeschrumpften Ventilhülse geführt ist. Zur Wärmeabfuhr wird ein Wasserkanal in der Umgebung der Ventilhülse vorgesehen. Die Schmierung erfolgt mittels eines Ölbads im Ventiltrieb meist durch den Leckstrom in der Ventilschaftdichtung.
Bei der bekannten Lösung können Probleme hinsichtlich der sicheren Schmierung und der Wärmeabfuhr bei einer kurzen, schlecht wärmeleitenden Ventilhülse auftreten. Auch bereitet das unterschiedliche Druckniveau im Ansaug- und Auspuffkanal gewisse Schwierigkeiten. Die Reibung wird durch Querkräfte auf den Ventilschaft, hervorgerufen durch die Rückstellfeder und durch die Kipphebel, erhöht. Besonders schwierig wird das Schmierproblem, wenn als Antrieb für das Ventil ein elektromagnetischer Antrieb verwendet wird, bei dem ein Ölbad im Ventiltrieb vermieden werden sollte. Störend sind hier auch die Reibungsverluste in Anbetracht eines ungünstigen Wirkungsgrades der Verstellmagnete.
Es ist aus der US-PS 1972650 auch schon bekannt, den Schaft eines Ventils eines Verbrennungsmotors mittels einer Kugellagerung zu lagern. Dort sind die Kugelkränze in einer axial feststehenden Lagereinheit untergebracht.
COPIE DE CONRRiVtATIOM Die Kugeln bewegen sich zwischen den Wänden dieser Lagereinheit und dem zu lagernden Ventilschaft. Die Lagereinheit ist mittels weiterer Kugelkränze, die eine Rotation der Lagereinheit zulassen, in einer Bohrung des Zylinderkopfs untergebracht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gute Wärmeabfuhr auch über die Lagerung zu erreichen, ein Ölbad zu vermeiden und einen Druckausgleich für die Lagerung zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 wird eine reibungsarme Lagerung erzielt. Man kann hier auch eine sichere Schmierung gewährleisten, was von Interesse bei Verwendung eines elektromagnetischen Antriebs ist.
Durch die Verwendung der Führungshülse und dem Kugelkäfig und dem Vorsehen eines geringen Spiels zwischen Ventilschaft, den Kugelkränzen und der Führungshülse wird eine gute Wärmeableitung erreicht.
Durch die Weiterbildungen gemäß den Unteransprüchen werden weitere Vorteile erzielt, die anhand der Figurenbeschreibung erwähnt werden.
Anhand der Ausführungsbeispiele der Zeichnung wird die Erfindung und ihre Weiterbildungen näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeipiel der Erfindung
Fig. 2 ein herausgezeichnetes Detail der Fig. 1
Fig. 3 die Verwendung eines Ausgleichskanals zwischen
Einlaß- und Auslaßventil.
In Fig. 1 ist ein geschlossenes Ventil 1 gezeigt, dessen Ventilschaft 2 mittels eines Kugellagers 3 mit zwei Kugelkränzen im Zyiinderkopf 4 gelagert ist. Das Ventil wird durch eine Rückstellfeder 5 in die Zu - Stellung gebracht. Ein Antrieb, z.B. ein elektromagnetischer Antrieb, arbeitet auf das Ende des Ventilschafts 2. Die Kugellagerung ist in Fig. 2 einseitig vergrößert herausgezeichnet. Sie weist eine tiefgezogene, dünnwandige Führungshülse 6, z.B. aus Nadellagermaterial oder eloxiertem Aluminium auf, die die zwei Kugellagerkränze 3a und 3b und einen Kugelkäfig 3c einschließt. Im Kugelkäfig 3c ist ein Fettreservoir 7 (z.B. Siliconfett) vorgesehen, das die Lagerschmierung praktisch wartungsfrei übernimmt. Es kann im Zylinderkopf ein Kanal vorgesehen sein, durch den gegebenenfalls in langen Zeitabständen, z.B. beim Service, Fett nachgeliefert werden kann. Alternativ ist es jedoch auch möglich, eine Tröpfchenschmierung einzusetzen, bei der über einen Kanal 18 in großen Zeitabständen Öl in das Lager eingespeist wird. Dies kann mittels einer Pumpe und/oder über ein elektromagetisches Dosierventil geschehen. Der Kugelkäfig 3c, z.B. aus Aluminium, soll minimales Spiel zum Schaft 2 und zur Hülse 6 aufweisen, um eine gute Wärmeabfuhr zu gewährleisten, wie in Fig. 2 angedeutet.
In Fig. 2 ist der Kugelkranz 3b im Gegensatz zu Kugelkranz 3a in Fett gelagert. Die Hülse 6 ist hier durch einen Deckel 6a abgeschlossen, dessen anschließender Raum 6b ebenfalls mit Fett gefüllt ist. Auch hier ist ein Anschlag 9 für den Kugelkäfig vorgesehen. Der Kugelkäfig kann auch geschlitzt ausgeführt werden. Es ist hier ein Durckausgleichskanal 10' zum Außendruck vorgesehen. Um im Raum des Ventilantriebs Korrision durch austretende Gase zu vermeiden, wird der Kanal 10' des Einlaß- und/oder Auslaßventils vorzugsweise zum Ansaugkanal des Motors geführt.
In Fig. 1 ist noch eine Anschlaghülse 9 für den Kugelkäfig vorgesehen, der die richtige Position (Zentrierung) und ein optimales Abwälzen der Kugeln sichert. Man kann, wie in Fig. 1 dargestellt, die übliche Federabstützung mit der Kugelführungshülse 6 zu einem Bauteil verbinden und damit den Aufbau und die Montage vereinfachen. Die Pfeile 13 in Fig. 1 zeigen die Wärmeabfuhrwege über das Ventil.
Vorzugsweise wird außerhalb der Lagerung in einem Gehäuse G mittels einer Pumpe P ein geringer Überdruck (1-2 bar) erzeugt um Verschmutzungen zu vermeiden. Dies ist insbesondere beim Auslaßventil von Interesse. Ein in der Fig. 1 angedeuteter Druckausgleichs-Kanal 10 zwischen den Ventilschäften eines Ein- und Auslaßventils 11 und 12 ist in Fig. 3 herausgezeichnet. Dieser Kanal vermindert die Einflüsse der unterschiedlichen Drücke auf die Schmierung und den Kugelkäfig. Der Kanal 10 kann bei Bedarf mit der Außenluft (Kanal 10", Fig. 3) oder, insbesondere beim Auslaßventil, mit dem erwähnten Überdruckgehäuse G (Kanal 10 '", Fig. 1) verbunden werden. Durch den Überdruck im Gehäuse G wird verhindert, daß Abgase mit Verunreinigungen in den Ventilschaftbereich eindringen.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung verursachen Querkräfte kaum zusätzliche Reibung.

Claims

Patentansprüche
1. Ventil für einen Verbrennungsmotor mit einer Kugellagerung mit wenigstens zwei Kugelkränzen, die in einem Kugelkäfig untergebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkäfig (3c) mit den Kugelkränzen (3a, 3b) in einer dünnwandigen Führungshülse (6) aus gut wärmeleitendem Material untergebracht ist, die ihrerseits in eine Bohrung im Zylinderkopf (4) eingepaßt ist, und daß der Kugelkäfig (3c) und die Kugelkränze (3a, 3b) zum Ventilschaft (2) und zur Führungshülse ein geringes Spiel aufweisen.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (6) aus Nadellagermaterial oder eloxiertem Aluminium besteht.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Bohrung ein Anschlag insbesondere eine Anschlaghülse (9) für den Kugelkäfig (3c) vorgesehen ist.
4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schäften (2) eines Einlaß- und eines Auslaßventils ein Druckausgieichskanal (10) vorgesehen ist (Fig. 3).
5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Endbereich des Ventilschaftes in einem, insbesondere mittels einer Pumpe (P) unter Überdruck stehenden Gehäuse (G) angeordnet ist.
6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vom Ventilschaft (2) ein Kanal (10'") in das unter Überdruck stehende Gehäuse (G) führt.
7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (6) zugleich die Abstützung und Aufnahme für die Ventilrückstellfeder (5) übernimmt.
8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fettnachfüllkanal vorgesehen ist, der mit dem Fettreservoir (7) in Verbindung steht.
9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine in bestimmten Zeitabständen wirksam werdende Tröpfchenschmierung mit Schmieröl vorgesehen ist (Kanal 18).
10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Kugelkäfig (3c) oder an wenigstens einem seiner Enden ein Schmiermittelreservoir insbesondere Fettreservoir vorgesehen ist.
11. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kanal (10') zwischen dem Ende der Führungshülse (6) und der Außenluft vorgesehen ist.
12. Ventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (10') des Einlaß- und/oder Auslaßventils mit dem Ansaugrohr des Motors verbunden ist.
13. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß es von einem elektromagnetischen Antrieb, insbesondere einem zweipoligen elektromagnetischen Antrieb, angetrieben wird.
14. Ventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker des elektromagnetischen Antriebs mittels einer Torsionsfeder gelagert ist.
15. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (6) am aus dem Zylinderkopf (4) herausragenden Ende mit einem Deckel (6a) abgeschlossen ist.
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