CH626687A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Ventildrehvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine solche Drehvorrichtung ist durch die US-PS 1 467 674 bekannt geworden. Das Ventil erfährt dabei eine Drehung während der Schliessbewegung. Allerdings kommt es zu einem Verlauf des Drehwinkels über dem Hub, der von der Beanspruchung her ausgesprochen ungünstig ist. Die Ventildrehung setzt nämlich abrupt ein und wird dann langsamer. Die schlagartige Drehbeschleunigung des Ventils zu Beginn des Schliesshubes führt zu einem Drehmomentstoss, der die Sperrklinke und die mit ihr in Eingriff stehende Zahnscheibe hoch beansprucht. Hinzu kommt, dass bei Sperrklinken im Gegensatz zu Freiläufen systembedingt stets ein gewisses Spiel vorliegt, wodurch der Verschleiss in Folge der Stossbelastung der Klinke noch zunimmt. Die Lebensdauer solcher Ventildreh Vorrichtungen ist daher deutlich geringer als die durch die Drehbewegung erreichte Lebensdauer des Ventils selbst.

Ferner ist durch die US-PS 1 569 887 eine Vorrichtung bekannt, bei der sich zwei benachbarte Ventile gegenseitig während der Hubbewegung verdrehen. Hierfür ist jedoch Voraussetzung, dass jeweils das eine Ventil in Ruhe bleibt, während das Nachbarventil den Hub ausführt. Diese Voraussetzung ist nicht bei allen Motortypen erfüllt, denn mitunter überschneiden sich die Oeffnungszeiten des Einlass- und des Auslassventils desselben Zylinders und sofern der Antrieb vom Ventil des Nachbarzylinders abgeleitet wird, ist man hinsichtlich der Zündfolge der benachbarten Zylinder festgelegt. Vor allem weist diese bekannte Drehvorrichtung aber auch den zuvor beschriebenen abrupten Beginn der Drehbewegung des Ventils auf, während im weiteren Verlauf des Schliesshubes die Ventildrehzahl abnimmt.

Ausserdem ist durch die DE-PS 1 301 333 eine Drehvorrichtung bekannt geworden, bei der der Antrieb der mit dem Ventilschaft verbundenen Freilaufkupplung durch ein Führungsstück erfolgt, das in einer schräg zur Hubrichtung geneigten ortsfesten Kulisse gleitet. Entsprechend dem Neigungswinkel der Kulisse erzeugt der Ventilhub eine mehr oder weniger grosse Verdrehung. Auch hier setzt die Drehbewegung des Ventils abrupt ein, was zu erhöhtem Verschleiss und verkürzter Lebensdauer des Freilaufes führt. Darüberhinaus ist die Herstellung solcher Kulissensteuerungen relativ kostspielig.

Durch die DE-OS 2 054 349 ist zwar eine Drehvorrichtung bekannt geworden, die eine beschleunigte Drehbewegung erzeugt. Sie benötigt aber ein Gelenkgetriebe mit realtiv hohem Teile- und Montageaufwand.

Daneben ist es durch das DE-GM 7 000 012 und durch die DE-OS 2 054 351 bekannt, das Ventil mittels eines äusseren Antriebes im geschlossenen Zustand zu verdrehen. Bei diesem System treten zwar keine hohen Drehmomentstösse auf wie bei den zuvor beschriebenen Konstruktionen. Dafür muss jedoch ein Fremdantrieb verwendet werden, denn das zum Drehen des Ventils erforderliche Drehmoment ist bei geschlossenem Ventil, wenn die Reibung des Ventilkegels in seinem Sitz überwunden werden muss, viel grösser, als wenn die Drehbewegung während des Ventilhubes eingeleitet wird. Solche fremdgesteuerten Ventildrehvorrichtungen sind deshalb sehr kostspielig.

Darstellung der Erfindung

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfache, kostengünstige und leicht anbaubare Ventildreh Vorrichtung zu schaffen, die sich durch stossfreies Erzielen hoher Drehgeschwindigkeiten des Ventils während des Schliesshubes auszeichnet.

Diese Aufgabe wird bei einer Drehvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 mit den im Kennzeichen aufgeführten Merkmalen gelöst.

Durch die erfindungsgemässe Anordnung des Lenkhebels wird aus der Hubbewegung des Ventils in besonders einfacher Weise eine Drehbewegung abgeleitet, wobei man mit geringstem Teile- und Montageaufwand auskommt. Ein besonderer Vorteil liegt darin, dass der Lenkhebel eine beschleunigte Drehbewegung des Ventils erzeugt, derart, dass der Beginn der Drehbewegung allmählich erfolgt, so dass die Freilaufkupplung durch keine gefährlich hohen Anfahrstösse belastet wird und dass unmittelbar vor dem Aufsitzen des Ventils in seinem Sitz die höchste Drehgeschwindigkeit vorliegt und demzufolge auch ein Maximum an Rotationsenergie zum Einschieifen der Sitzflächen zur Verfügung steht. Des weitern bietet sich die vorteilhafte Möglichkeit, den ortsfesten Anlenk-punkt des Lenkhebels an einer Zylinderkopfschraube vorzusehen. Dadurch verbilligt sich der Einbau und es ist auch ein nachträglicher Einbau ohne Aenderungen am Zylinderkopf möglich.

Hinsichtlich der Anordnung des Freilaufes bieten sich verschiedene Möglichkeiten. Er kann beispielsweise am Ende des Ventilschaftes sitzen und mit diesem direkt in drehfester Verbindung stehen. Bei Verwendung einer über das Ventil gestülpten Glocke kann der Freilauf auch auf diese einwirken oder zwischen ihr und dem Ventilschaft untergebracht werden.

Die Gelenke des Lenkhebels sind zweckmässigerweise als Kugelgelenke ausgebildet. Denn das die Hubbewegimg mitmachende Ende des Lenkhebels führt eine wendeiförmige Bewegung aus. Der Lenkhebel selbst besteht vorteilhafterweise aus

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zwei koaxial miteinander verschraubbaren Gewindestücken mit angeformten Gelenkpfannen. Diese Teile sind als Fertigteile beziehbar und können leicht auf die passende Länge eingestellt und sodann durch Kontermuttern fixiert werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand einer Zeichnung; dabei zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemässe Ventildrehvorrichtung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den montierten Lenkhebel und

Fig. 3 den Verlauf des Verdrehwinkels über dem Ventilhub.

Mit 1 ist ein Ausschnitt aus dem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine bezeichnet, der einen Ventilsitzring 2 und ein Ventilgehäuse 3 enthält. In der Ventilführung 3a des Ventilgehäuses 3 ist der Schaft 4a eines Ventiles 4 gleitend geführt. Der Ventilteller 4b liegt in der zeichnerisch dargestellten Geschlossenstellung mit seiner Sitzfläche 4c am Sitzring 2 dicht an.

Am freien Ende des Ventilschaftes 4a greift über einen Federteller 5 eine Ventilfeder 6 an, die sich über einen zweiten Federteller 7 und ein Wälzlager 8 am Ventilgehäuse 3 abstützt. Hierdurch wird das Ventil in der üblichen Weise in die Geschlossenstellung gedrückt. Die Öffnungsbewegung erfolgt durch einen Kipphebel 9, der über ein Kugelgelenk 10 auf den Ventilschaft 4a einwirkt.

Ferner ist mit dem freien Ende des Ventilschaftes 4a der Innenring 11 einer koaxial zum Ventilschaft angeordneten Freilaufkupplung verbunden. Er weist an seiner Oberseite einen vorspringenden Bund IIa auf, mit dem er die Klemmkörper 12 und den Aussenring 13 an deren Oberseite übergreift. An der Unterseite wird der Aussenring 13 durch den oberen Federteller 5, der mit dem Innenring 11 verbunden ist, in Axialrichtung geführt. Seine Höhe ist so bemessen, dass er sich spielfrei relativ zum Innenring 11 und zu dem oberen Federteller 5 verdrehen lässt, vorausgesetzt, dass der Freilauf in dieser Drehrichtung nicht sperrt. Die Sperrichtung des Freilaufes ist durch den eingezeichneten Pfeil angegeben. Wird der Aussenring in Pfeilrichtung verdreht, so nimmt er über die Klemmkörper 12 den Innenring 11 und damit das Ventil 4 sowie die Federteller 5 und 7 mit der Ventilfeder 6 mit.

Durch eine Befestigungsschraube 19 ist ein Kugelgelenk 20 eines Lenkhebels 14 verschwenkbar am Freilaufaussenring 13 befestigt. Das andere Ende des Lenkhebels 14 ist über ein weiteres Kugelgelenk 15 am Motorgehäuse festgelegt, vorzugsweise über eine Lasche 16 an einer nicht dargestellten Zylinderkopfschraube.

Die Befestigung des Gelenkes 15 an der Lasche 16 erfolgt mittels einer das Gelenk durchquerenden Schraube 17. Wie Fig. 1 zeigt, ist der Lenkhebel 14 aus zwei ineinander verschraubbaren Gewindestücken zusammengesetzt, so dass seine Länge nach Lösen einer Kontermutter 18 feinreguliert werden kann.

Der Fixpunkt für das Gelenk 15 des Lenkhebels 14 liegt nahe einer Tangentialebene durch den Anlenkpunkt 19 des Aussenringes 13, ist jedoch diesem gegenüber ein Stück in Richtung zum Ventilteller 4b versetzt, so dass der Lenkhebel

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14 in der Geschlossenstellung des Ventils vorzugsweise einen Winkel von etwa 20° bis 60° mit der Querebene durch den Ventilschaft bildet.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Drehvorrichtung ist folgende:

Beim Öffnungshub des Ventiles wird der Lenkhebel 14 entsprechend der Hublänge nach unten geschwenkt. Dabei kommt es zu einer Verdrehung des Freilauf aussenringes 13 entgegen der eingetragenen Pfeilrichtung. Diese Drehbewegung wird also nicht auf das Ventil übertragen. Ist die maximale Offenstellung erreicht, so verläuft der Lenkhebel 14 nahezu rechtwinklig zum Ventilschaft 4a.

Während der nun folgenden Schliessbewegung wird der Lenkhebel wieder nach oben verschwenkt. Dabei wird der Freilaufaussenring 13 ein Stück in Pfeilrichtung gedreht, so dass sich diese Drehbewegung auf das Ventil und auch auf die Ventilfeder 6 mit ihren beiden Federtellern 5 und 7 überträgt.

Die Drehbewegung selbst nimmt während des Schliessvor-ganges ständig zu, da der Lenkhebel 14 mit zunehmender Neigung gegenüber der Horizontalen eine immer grössere Drehbewegung aus dem Ventilhub ableitet.

Der Verlauf des Drehwinkels über dem Ventilhub während der Schliessbewegung ist in Fig. 3 für zwei verschiedene Positionen des ortsfesten Gelenkes 15 dargestellt.

Bei der Kurve I wurde eine Position des Gelenkes 15 zugrunde gelegt, bei der es sich in derselben Höhe befindet wie das Gelenk 20, wenn das Ventil ganz geöffnet ist. Eine höhere Anordnung des Gelenkes 15 wäre technisch sinnlos, da es dann zu einer Rückwärtsdrehung des Freilauf aussenringes 13 käme und man Hublänge verschenken würde.

Bei der erstgenannten Positionierung des Gelenkes 15 führt die Schliessbewegung des Ventils zu einer absolut ruckfreien Drehbeschleunigung, denn der Anfangsdrehwinkel je mm Hub ist null. Dementsprechend mündet die Kurve I tangential zur Abszisse in den Ursprung.

Der Kurvenverlauf Et basiert auf einer etwas tieferen Positionierung des Gelenkes 15. Dies bedeutet, dass der Anfangsdrehwinkel je mm Hub grösser als null ist und dementsprechend auch seine Rotationsenergie am Ende der Schliessbewegung grösser als im ersten Fall ist.

Die Krümmung der Kurven I und II und die Grösse von a kann durch Verändern der Lenkhebel-Länge und des Abstan-des des Gelenkes 20 von der Ventilschaft-Mittellinie variiert werden.

Zum Vergleich ist der Drehwinkelverlauf für eine Kulissensteuerung gemäss der DE-PS Nr. 1 301 333 oder DE-OS Nr. 2 054 350 eingetragen. Der gestrichelte Linienzug III zeigt die bei gerader Kulissenbahn direkte Proportionalität zwischen Hub und Drehwinkel. Man muss dabei eine relativ hohe Anfangsbeschleunigung in Kauf nehmen, ohne eine besonders hohe Drehgeschwindigkeit am Ende des Ventilhubes zu erzielen.

Zusammenfassend besteht der Vorteil der Erfindung darin, dass die Verdreheinrichtung sehr kostengünstig in der Herstellung und in der Montage ist und ausserdem trotz sanftem Beginn der Drehbewegung zu sehr hohen Endgeschwindigkeiten führt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

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   PATENTANSPRÜCHE 1. Ventildreh Vorrichtung an Brennkraftmaschine, bei der ein sich über ein ortsfestes Gelenk am Motorgehäuse abstützender Lenkhebel (14) an einer Freilaufkupplung (11,12,13)

   angreift, die ihrerseits mit dem Ventilschaft (4a) verbunden ist, wobei das Gelenk gegenüber dem Ventilschaft seitlich und gegenüber der Angriffsstelle des Lenkhebels an der Freilaufkupplung derart in Ventilachsrichtung versetzt ist, dass die Freilaufkupplung nur die bei der Ventilschliessbewegung vom Lenkhebel eingeleitete Drehbewegung auf den Ventilschaft überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Angriffsstelle des Lenkhebels (14) an der Freilaufkupplung (11,12,13) ein zweites Gelenk (20) ist und dass das ortsfeste Gelenk (15) gegenüber dem zweiten Gelenk (20) so weit in Richtung zum Ventilteller (4b) versetzt ist, dass es bei maximal geöffnetem Ventil (4) höchstens etwa in gleicher Höhe mit dem zweiten Gelenk (20) liegt.
2. 2. Ventildrehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufkupplung (11,12,13) koaxial am Ende des Ventilschaftes (4a) angeordnet ist.
3. 3. Ventildrehvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das ortsfeste Gelenk (15) an einer Zylinderkopfschraube befestigt ist.
4. 4. Ventildrehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gelenk (20) mit dem Freilaufaussenring (13) und der Ventilschaft (4a) mit dem Freilaufinnenring (11) verbunden ist.
5. 5. Ventildrehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenke (15, 20) als Kugelgelenke ausgebildet sind.
6. 6. Ventildrehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkhebel (14) aus zwei koaxial miteinander verschraubbaren Gewindestük-ken mit angeformten Gelenkpfannen besteht.
7. 7. Ventildrehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder (6) über ein Wälzlager (8) am Zylinderkopf abgestützt ist.

   Stand der Technik