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EP 3 300 510 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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01.04.2020 Patentblatt 2020/14 |
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Anmeldetag: 20.04.2016 |
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Internationale Patentklassifikation (IPC):
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Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/DE2016/000163 |
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Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 2016/173575 (03.11.2016 Gazette 2016/44) |
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VENTILVORRICHTUNG MIT LANGSAM DREHENDEN DREHVENTILEN FÜR VERBRENNUNGSMOTOREN
VALVE ARRANGEMENT WITH SLOW ROTATING ROTARY VALVE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
COMMANDE DE SOUPAPE POUR VALVE ROTATIVE À ROTATION LENTE DESTINÉE À UN MOTEUR À COMBUSTION
INTERNE
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Benannte Vertragsstaaten: |
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AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL
NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
(30) |
Priorität: |
27.04.2015 DE 102015005316
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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04.04.2018 Patentblatt 2018/14 |
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Patentinhaber: THAI THANH, An |
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81369 München (DE) |
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Erfinder: |
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- THAI THANH, An
81369 München (DE)
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(74) |
Vertreter: Latzel, Klaus |
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Latzel-IP
Traunstrasse 3 81825 München 81825 München (DE) |
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Entgegenhaltungen: :
DE-A1- 10 239 403 FR-A- 422 270 FR-A- 483 896 GB-A- 190 920 051
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DE-C- 453 633 FR-A- 436 844 FR-E- 32 934 US-A- 5 558 049
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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] Es ist bekannt, dass ein durch eine Nockenwelle gesteuertes Ventil für Verbrennungsmotoren
eine mögliche Quelle für Motorschäden darstellt, falls deren Zeitsteuerung gestört
wird (z. B. durch Abreißen der Keilriemen). Ventile in Kombination mit Nockenwelle
und Steuerkette ist ein Teil der Lärmursache und Vibration in laufendem Betrieb. Die
Herstellungskosten für diese konventionelle Ventilbauart und deren Steuerungsmechanismus
sind hoch. Bedingt durch Konstruktion mittels Nockenwelle ist der Motor höher und
schwerer.
[0002] Alternative Zylinderkopfsysteme basieren auf Drehschiebern. So sind in dem Patent
Nr.
DE 453 633 Zylinderköpfe beschrieben, bei welchen zwei Drehschieber den die Zylinder abschließenden
Zylinderkopf nach oben hin überragen.
[0003] Die im Patentanspruch 1 und 2 angegebene Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine
Ventilvorrichtung, bestehend aus kompakten und leicht herzustellenden Drehventilen
zu verbessern. Sie verursacht keine Motorschäden der Art wie bei Ventilen mit Nockenwellen,
falls die Steuerung nicht richtig funktioniert. Sie spart Kraft für einen Antrieb
und gleichzeitig werden Vibration, Lärm, sowie Bauhöhe eines Verbrennungsmotors verringert.
[0004] Alle genannten Probleme von einem konventionellen Ventil werden durch alle in den
Patentansprüchen aufgeführten Merkmale gelöst.
[0005] Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass sich eine
solche Ventilvorrichtung durch wenige und kompakte Komponenten herstellen lässt. Ein
Verbrennungsmotor, der diese Ventilvorrichtung nutzt, wird durch Vermeidung der üblichen
Nockenwellenkonstruktion niedriger, leichter, einfacher, leiser, vibrationsarm, wartungsfreundlich
und schneller zu montieren.
[0006] Die Erfindung betrifft ein Drehventil (Fig.1), das seitlich mit gleichen Abständen
symmetrisch angeordnete Öffnungen aufweist und in einer Ventilvorrichtung gemäß Anspruch
1 eingesetzt wird. Dadurch hat das Drehventil einen Schwerpunkt, der auf seiner Drehachse
liegt. Darüber hinaus bewirkt die Druckdifferenz in einem gesamten Arbeitszyklus nur
maximal eine axial resultierende Kraft entlang der Drehachse, da Einlassöffnungen
(bzw. Auslassöffnungen) der Zylinder auch eine symmetrische Anordnung aufweisen. Diese
Faktoren verhindern eine Unwucht während des Betriebs eines Drehventils.
[0007] Die Anmeldung beschreibt unter anderem ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors
mit einer Ventilvorrichtung, in der ein oder mehrere Drehventile außen um die Zylinderwand
herum eingesetzt werden und ihre Drehachse parallel zur Zylinderachse verläuft (Fig.4).
[0008] Es besteht die Möglichkeit, unterschiedliche Öffnungen der Zylinder und des Drehventils
zu kombinieren. Zum Beispiel: a) Ein Zylinder hat nur Auslassöffnungen zu einem oberen
Drehventil und Einlassöffnungen zu einem unteren Ventil (Fig.8). Oder b) (nicht erfindungsgemäß)
ein Zylinder mit paarweisen Ein-und Auslassöffnungen in nur ein (oberes) Drehventil
(Fig. 5, Fig.6).
[0009] Die Innenwand des Drehventils bildet mit der Außenwand des Zylinders durch ihre gemeinsame
identisch verlaufende Oberfläche eine Gleitfläche. Diese Gleitfläche ist nicht exakt
parallel zur Drehachse, sondern leicht kegelförmig, damit das Drehventil durch die
unterschiedliche Wärmeausdehnung nicht festsitzt (Fig.3). Dieser Winkel wird außerdem
klein gehalten, damit nur eine geringe Axiale-Anpresskraft genügt, um das Drehventil
in seinem Sitz zu halten, auch wenn die Druckdifferenz zwischen Innen und Außen ein
Maximum erreicht. Das gleiche Prinzip der leicht kegelförmigen Bauweise wird auch
für die Außenwand des Drehventils und der Ein-/Auslasskanäle verwendet.
[0010] Die Öffnungswinkel des Ventils oder des Zylinders können durch Design vergrößert
oder verkleinert werden, um verschiedene Öffnungsdauern für den Gasaustausch zu realisieren.
[0011] Es besteht die Möglichkeit, die Anzahl der Öffnungen des Drehventils zu erhöhen (Fig.5,
Fig.6), um seine Drehgeschwindigkeit im Betrieb zu verringern. Die Anzahl der Öffnungen
eines Drehventils entspricht der Anzahl der geleisteten Arbeitszyklen, bei einer vollen
Umdrehung (360°). Das heißt, dass das Drehventil den Faktor 1/n zum Arbeitszyklus
eines Motors hat, wobei n die Anzahl der Öffnungen eines Drehventils ist. Zum Beispiel:
Bei einem Viertaktmotor, bei dem jeder Arbeitszyklus zwei Kurbelwellenumdrehungen
benötigt, verlangsamt sich ein Drehventil um das Faktor 1/(2*n) zum Kurbellwelle.
Ein Drehventil mit 4 Öffnungen in einem Viertaktmotor benötigt daher nur eine Umdrehung,
wenn sich die Kurbelwelle achtmal umdreht (Fig.6).
[0012] Mittels einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung, die mehrere (in Fig. 8 zwei) voneinander
getrennt gesteuerte Drehventile hat, kann eine Phasenverschiebung des Einlass und
Auslasszeitpunktes realisiert werden (z.B. mittels Drehventilantrieb durch zylindrische
Zahnräder mit Schrägverzahnung).
1. Ventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die aus mindestens zwei unabhängigen
ringartigen Drehventilen besteht, die sich kontaktfrei aneinander um ihre Achse, die
gleich der Zylinderachse ist, drehen und außen um die Zylinderwand oberhalb des oberen
Totpunktes des Kolbens übereinander aufgereiht sitzen, wobei die Drehventile und die
Ventilsitze symmetrisch zur Drehachse angeordnete Öffnungen und schrägen Schnitt an
den gesamten seitlichen Gleitflächen aufweisen und die Drehgeschwindigkeit jedes Drehventils
für einen Arbeitszyklus durch Erhöhung der Öffnungsanzahl verlangsamt werden kann
und wobei die Drehventile getrennt voneinander gesteuert werden, um die Phasenverschiebungen
zu realisieren.
2. Drehventil, das eine ringartige Form, symmetrisch zur Drehachse angeordnete seitliche
Öffnungen, schrägen Schnitt an den gesamten seitlichen Gleitflächen aufweist und in
einer Ventilvorrichtung wie in dem Anspruch 1 eingesetzt wird.
1. A valve apparatus for an internal combustion engine, comprising at least two independent
ring-like rotary valves, which rotate in contact-free manner against one another,
about their axis, which is the same as a cylinder axis, and sit lined up one on top
of the other on an outside around said cylinder wall, above the top dead point of
the piston, wherein the rotary valves and valve seats have openings disposed symmetrically
relative to the axis of rotation, and a slanted section on the entire lateral sliding
surfaces, and the speed of rotation of each rotary valve for a work cycle can be slowed
down by means of increasing the number of openings, and wherein the rotary valves
are controlled separately from one another, in order to implement the phase shift.
2. Rotary valve that has a ring-like shape, lateral openings disposed symmetrically relative
to the axis of rotation, a slanted section on the entire lateral slide surfaces, and
is used in a valve apparatus like that in claim 1.
1. Dispositif de soupapes pour un moteur à combustion interne, qui consiste en au moins
deux soupapes rotatives, de type bague, indépendantes, qui tournent sans contact entre
elles autour de leur axe qui est le même que l'axe de cylindre, et sont alignées l'une
au-dessus de l'autre à l'extérieur autour de la paroi de cylindre au-dessus du point
mort haut du piston, les soupapes rotatives et les sièges de soupape présentant des
ouvertures disposées symétriquement par rapport à l'axe de rotation et une coupe inclinée
sur toutes les surfaces de glissement latérales, et la vitesse de rotation de chaque
soupape rotative pour un cycle de travail pouvant être ralentie par l'augmentation
du nombre d'ouvertures, et les soupapes rotatives étant commandées séparément les
unes des autres pour réaliser les décalages de phase.
2. Soupape rotative, qui présente une forme de type bague, des ouvertures latérales disposées
symétriquement par rapport à l'axe de rotation, une coupe inclinée sur toutes les
surfaces de glissement latérales et est utilisée dans un dispositif de soupapes tel
que défini à la revendication 1.
IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde ausschließlich zur Information
des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes.
Sie wurde mit größter Sorgfalt zusammengestellt; das EPA übernimmt jedoch keinerlei
Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente