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(11) | EP 0 186 888 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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| (54) |
Hubkolben-Brennkraftmaschine Reciprocating piston engine Moteur à piston alternatif |
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem in den Gaswechselkanal als Aufnahmebohrung im Zylinderkopfboden nach Art einer Büchse einsetzbaren Ventilsitz, der zumindest einen ganz oder teilweise in diesem verlaufenden Ringraum für den Kühlmitteldurchfluß aufweist und der sich an seiner dem Zylinder zugewandten Seite in einem rechtwinklig abgesetzten Teil der Aufnahmebohrung radial über seine zylindrische Mantelfläche und axial an der gebildeten Schulter abstützt, wobei auf die Ventilsitzfläche vom Ventilteller ausgeübte Kräfte innerhalb des Ventilsitzes als radiale und axiale Kraftkomponenten zerlegt werden und in ihren Wirkrichtungen im Ventilsitz und im Zylinderkopfboden nur in vollwandigen Bereichen dieser Teile verlaufen.
[0002] Es ist aus der CH-A-447 711 eine solche Anordnung eines Ventilsitzes bei einer Brennkraftmaschine bekanntgeworden, der mit einem zu seiner Aufnahme dienenden Teil eines Ventilkorbes verschweißt ist. Zur Kühlung des Ventilsitzes ist ein Ringraum vorgesehen, der während des Betriebes der Brennkraftmaschine von einer Kühlflüssigkeit durchströmt wird. Der Ringraum befindet sich überwiegend im Gehäuse des Ventilkorbes und greift nur geringfügig in den diesem zugewandten Teil des Ventilsitzes ein. Der Ringraum hat einen relativ kleinen Querschnitt für den Durchtritt der Kühlflüssigkeit und es bedarf zu seiner Herstellung der Verwendung eines besonderen Gießkerns oder einer spanabhebenden Bearbeitung. Beide Verfahren zur Herstellung des Ringraumes sind dann besonders schwierig, wenn der Ringraum nicht in einem für sich herstellbaren Ventilkorb, sondern unmittelbar im Zylinderkopfboden nahe der Aufnahmebohrung für den Ventilsitz angeordnet werden soll.
[0003] Ferner ist aus der DE-B-23 55 292 ein gekühltes Tellerventil für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine bekanntgeworden, dessen Ventilsitz sich in den Gaswechselkanal hinein erstreckt. Der Ventilsitz stützt sich in einem zylinderseitig abgesetzten Teil der Aufnahmebohrung radial und axial ab und hat einen ringförmigen Kühlkanal, der mit dem Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine in Verbindung steht. Ein Ventilsitz dieser Bauweise unterliegt jedoch durch die Lage des Kühlkanals erheblichen Biegebeanspruchungen. Dies ist insbesondere dadurch bedingt, daß sie vom Ventil über die Ventilsitzfläche ausgehenden axialen Kraftkomponenten die in deren Wirkungsbereich liegenden Wände des Kühlkanals stark belasten. Um diese Kräfte aufzufangen, muß der Ventilsitz in diesem Bereich mit großen Wandstärken und in hochwertigen Werkstoffen ausgeführt werden. Beide Maßnahmen führen zu einer deutlich schlechteren Kühlwirkung am Auslaßventil, zumal die hochwertigen Werkstoffe einen schlechteren Wärmeleitwert haben.
[0004] Ausgehend von diesen Erkenntnissen ist es Aufgabe der Erfindung, einen Ventilsitz der eingangs umrissenen Art dahingehend zu verbessern, daß insbesondere die den Kühlkanal im Ventilsitz begrenzenden Wände möglichst wenig auf Biegung beansprucht werden.
[0005] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Kombination folgender Merkmale:
a) der in dem abgesetzten Teil der Aufnahmebohrung im Zylinderkopfboden eingreifende Teil des Ventilsitzes bildet durch eine entsprechende Ausnehmung einen ersten Ringraum, der außen von der Schulter und von der radialen Stützfläche begrenzt ist und
b) der Ventilsitz hat in seinem dem Teil in der Aufnahmebohrung anschließenden Bereich einen nach außen von der Aufnahmebohrung des Ventilsitzes begrenzten zweiten Ringraum, der im Bereich der Ventiltulpe liegt und sich in Richtung zum Zylinder maximal bis an die Schulter des abgesetzten Teils der Aufnahmebohrung erstreckt.
[0006] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Die einzige Abb. zeigt einen Längsschnitt durch einen Ausschnitt eines Ventilsitzes gemäß der Erfindung im vergrößerten Maßstab.
[0007] Im Zylinderkopfboden 1 einer flüssigkeitsgekühlten Hubkolben-Brennkraftmaschine ist einer der mit 2 bezeichneten Gaswechselkanäle mit den darin vorgesehenen Einzelheiten der Einfachheit halber nur einseitig dargestellt. Der Gaswechselkanal 2 ist zylinderseitig als Aufnahmebohrung 3 für einen Ventilsitz 4 ausgebildet, die an ihrem zum Zylinder hin auslaufenden Ende in einen auf einen größeren Durchmesser abgesetzten Teil 5 übergeht. Dieser von der Aufnahmebohrung 3 abgesetzte Teil 5 ist in axialer Richtung durch eine Schulter 6 begrenzt, die in einer rechtwinklig zur Mittelachse der Aufnahmebohrung 3 verlaufenden Ebene liegt. Bei dieser Anordnung ist ein büchsenförmiger Ventilsitz 4 vorgesehen, der sich vom abgesetzten Teil 5 bis nahe zum anderen Ende der Aufnahmebohrung 3 erstreckt. Am Ventilsitz 4 befindet sich in dessen oberem Bereich ein außen von der Aufnahmebohrung 3 begrenzter Ringraum 7, der für den Durchfluß eines Kühlmittels dient. Im Bereich des abgesetzten Teils 5 der Aufnahmebohrung 3 stützt sich der Ventilsitz 4 radial über seine zylindrische Mantelfläche 8 an einer Außenwand 9 und axial über eine ebene Ringfläche an der Schulter 6 ab. Zur ausreichenden Kühlung des Ventilsitzes 4 hat dieser in seinem im abgesetzten Teil 5 befindlichen Bereich noch einen Ringraum 12, der außen vom Zylinderkopfboden 1 begrenzt ist. Der Ringraum 12 steht durch einen Kanal 13 mit dem Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine in Verbindung. Zwischen den beiden im Ventilsitz 4 vorgesehenen Ringräumen 7 und 12 sind zumindest zwei Verbindungskanäle 14 für die Zu- bzw.
[0008] Rückführung von Kühlmittel angeordnet. Ein ebenfalls im Ausschnitt dargestelltes Ventil 15 liegt mit seiner Dichtfläche 16 am Ventilsitz 4 an. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine wirken vom Ventil 15 auf den Ventilsitz 4 Kräfte ein, die insbesondere durch die auf den Ventilteller wirkenden Verbrennungsdrücke verursacht werden. Diese Kräfte, die in der Zeichnung durch einen Pfeil 17 dargestellt sind, werden durch die um 45° geneigte Dichtfläche 16 im Ventilsitz in radiale und axiale Kraftkomponenten gemäß der Pfeile 18 und 19 zerlegt. Die radialen Kraftkomponenten werden über die Mantelfläche des Ventilsitzes 4 auf den diesen umschließenden Zylinderkopfboden 1 direkt übertragen, während die axialen Kraftkomponenten gemäß Pfeil 19 ebenfalls unmittelbar von der Schulter 6 aufgefangen werden. Somit treten im Ventilsitz 4 weder im Wirkungsbereich der radialen noch der axialen Kraftkomponenten entsprechend der Pfeile 18 bzw. 19 Biegebeanspruchungen auf.
gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
a) der in den abgesetzten Teil (5) der Aufnahmebohrung (3) im Zylinderkopfboden (1) eingreifende Teil des Ventilsitzes (4) bildet durch eine entsprechende Ausnehmung einen ersten Ringraum (12), der außen von der Schulter (6) und von der radialen Stützfläche (8) begrenzt ist und
b) der Ventilsitz (4) hat in seinem dem Teil (5) in der Aufnahmebohrung (3) anschließenden Bereich einen nach außen von der Aufnahmebohrung (3) des Ventilsitzes (4) begrenzten zweiten Ringraum (7), der im Bereich der Ventiltulpe liegt und sich in Richtung zum Zylinder maximal bis an die Schulter (6) des abgesetzten Teils (5) der Aufnahmebohrung (3) erstreckt.
characterized by a combination of the following features:
a) the valve seat's (4) portion in engagement with the stepped part (5) of the locating bore (3) in the cylinder head's bottom portion (1) is provided, through a suitable recess formed therein, with a first annulus (12) externally bounded by the shoulder (6) and the cylindrical surface (8), and
b) the valve seat's (4) region adjacent the stepped part (5) of the locating bore (3) is provided with a second annulus (7), which is externally bounded by the locating bore (3) of the valve seat (4), which is disposed in the region of the valve tulip and which extends in the direction towards the cylinder at the most to the shoulder (6) of the stepped part (5) of the locating bore (3).
a) la partie du siège de soupape (4) pénétrant dans la partie agrandie (5) de l'alésage de réception (3) du fond de la tête de cylindre (1) forme par une cavité correspondante une première chambre annulaire (12) qui est délimitée extérieurement par l'épaulement (6) et par la surface d'appui radiale (8) et
b) le siège de soupape (4) comporte dans sa zone adjacente à la partie (5) dans l'alésage de réception (3), une seconde chambre annulaire (7) délimitée extérieurement par l'alésage de réception (3) du siège de soupape (4), chambre qui se trouve au niveau de la soupape et qui s'étend en direction du cylindre au maximum jusqu'à l'épaulement (6) de la partie agrandie (5) du perçage de réception (3).