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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilspiel-Einstellvorrichtung,
die in einem Ventiltrieb eines Motors angebracht ist
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Technischer Hintergrund
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Bekannte
Ventiltriebe zum Bewegen eines Ventils, das an einem Einlasskanal
oder einem Auslasskanal eines Motors vorhanden ist, schließen
einen Ventiltrieb ein, der einen Ventilstößel
umfasst, der vertikal beweglich gelagert und so eingerichtet ist,
dass er von einem Nocken nach unten geschoben wird, um so einen Ventilschaft
nach unten zu schieben (Direkt-Ventiltrieb), einen Ventiltrieb,
der einen Hebel umfasst, der um seinen Mittelabschnitt herum geschwenkt
werden kann und so eingerichtet ist, dass er von einem Nocken an
einem Ende desselben nach oben geschoben wird, um so einen Ventilschaft
am anderen Ende nach unten zu schieben (Kipphebel-Ventiltrieb),
und einen Ventiltrieb, der einen Hebel umfasst, der um ein Ende
desselben herum geschwenkt werden kann und so eingerichtet ist,
dass er an seinem Mittelabschnitt nach unten geschoben wird, um
so einen Ventilschaft am anderen Ende nach unten zu schieben (Schwinghebel-Ventiltrieb).
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Bei
diesem Ventiltrieben können sich Zwischenräume
zwischen ihren Einzelteilen aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnung
der Einzelteile ändern, wodurch es zu Geräuschentwicklung
und Kompressionsverlust kommen kann. Des Weiteren ändern
sich, wenn die gleitenden Teile des Ventiltriebs verschlissen werden,
auch Zwischenräume zwischen Einzelteilen des Ventiltriebs,
wodurch es ebenfalls zu Geräuschentwicklung kommen kann.
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Um
derartige Geräuschentwicklung und Kompressionsverlust zu
vermeiden, enthalten übliche Ventileinstellvorrichtungen
eine Ventilspiel-Einstellvorrichtung, mit der Zwischenräume
zwischen Einzelteilen des Ventiltriebs ausgeglichen werden.
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Eine
bekannte Ventilspiel-Einstellvorrichtung, die bei einem Direkt-Ventiltrieb
eingesetzt wird, enthält einen Stößel,
der vertikal verschiebbar in ein Führungsloch eingeführt
ist, das in einem Zylinderkopf ausgebildet ist, ein Mutternelement,
das an dem Stößel befestigt ist, eine Einstellschraube
mit einem Außengewinde an ihrem Außenumfang, die
in Gewindeeingriff mit einem Innengewinde ist, das an dem Innenumfang
des Mutternelementes ausgebildet ist, sowie eine Schließ-
bzw. Rückstellfeder, die die Einstellschraube in der Rich tung
spannt, in der sie von dem Mutternelement nach unten vorsteht, wobei
die Einstellschraube mit ihrem von dem Mutternelement vorstehenden
Ende auf den Ventilschaft des Ventiltriebs presst (Patentdokument
1).
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Eine
bekannte Ventiltrieb-Einstellvorrichtung, die bei einem Hebel-Ventiltrieb
eingesetzt wird, umfasst ein Mutternelement, das in ein Anbringungsloch
eingeführt ist, das in der unteren Fläche des
Hebels ausgebildet ist, der geschwenkt wird, wenn sich der Nocken
dreht, eine Einstellschraube, die ein Außengewinde an ihrem
Außenumfang aufweist, das in Gewindeeingriff mit einem
Innengewinde ist, das an dem Innenumfang des Mutternelementes ausgebildet
ist, sowie eine Rückstellfeder, die die Einstellschraube
in der Richtung spannt, in der sie von dem Mutternelement nach unten
vorsteht, wobei die Einstellschraube mit ihrem von dem Mutternelement
vorstehenden Ende auf den Ventilschaft des Ventiltriebs presst (Patentdokument
2).
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Eine
bekannte Ventiltrieb-Einstellvorrichtung, die bei einem Schwinghebel-Ventiltrieb
eingesetzt wird, umfasst ein Mutternelement, das in ein Anbringungsloch
eingeführt ist, das in einer oberen Fläche eines
Zylinderkopfs ausgebildet ist, eine Einstellschraube, die ein Außengewinde
an ihrem Außenumfang aufweist, das in Gewindeeingriff mit
einem Innengewinde ist, das an dem Innenumfang des Mutternelementes
ausgebildet ist, sowie eine Rückstellfeder, die die Einstellschraube
in der Richtung spannt, in der sie von dem Mutternelement nach oben
vorsteht, wobei die Einstellschraube mit ihrem von dem Mutternelement
vorstehenden Ende den Hebel des Ventiltriebs schwenkbar trägt
(Patentdokument 3).
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Bei
diesen Ventilspiel-Einstellvorrichtungen wird, wenn sich ein Nocken
dreht und eine Last auf die Ventilspiel-Einstellvorrichtung wirkt,
die danach strebt, die Einstellschraube in das Mutternelement hineinzuschieben,
die tragende Flanke des Außengewindes der Einstellschraube
von der tragenden Flanke des Innengewindes des Mutternelementes
getragen, so dass die Einstellschraube axial fixiert wird.
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Wenn
sich die relative Position zwischen dem Hebel und dem Ventilschaft
beispielsweise aufgrund von Wärmeausdehnung des Ventiltriebs ändert,
bewegt sich die Einstellschraube entsprechend dem Grad der Änderung
der relativen Position axial in dem Mutternelement und dreht sich
dabei und gleicht so Zwischenräume zwischen Einzelteilen
des Ventiltriebs aus.
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Bei
diesen Ventilspiel-Einstellvorrichtungen werden, wenn die tragende
Flanke des Außengewindes der Einstellschraube und die tragende
Flanke des Innengewindes des Mutternelementes über eine
lange Einsatzdauer verschlissen werden, die Flächen der
tragenden Flanken glatt, so dass der Reibungskoeffizient zwischen
den tragenden Flanken abnimmt. Dadurch kann es zu Schlupf zwischen
den tragenden Flanken kommen, wenn sich der Nocken dreht und eine
Last auf die Ventilspiel-Einstellvorrichtung ausgeübt wird,
die bestrebt ist, die Einstellschraube nach innen zu schieben, so
dass die Einstellschraube nach innen geschoben werden kann, wodurch
sich wiederum der Ventilhub verringert.
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Um
die Verringerung des Reibungskoeffizienten zwischen den tragenden
Flanken bei langer Einsatzdauer zu verringern, wird eine Ventilspiel-Einstellvorrichtung
vorgeschlagen, bei der eine satinierte Oberfläche an einer
der tragenden Flanken des Außengewindes oder des Innengewindes
ausgebildet ist (Patentdokument 4).
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Bei
dieser Anordnung ist es, da die Vorsprünge und die Vertiefungen
der satinierten Oberfläche, verglichen mit der Tiefe des
Verschleißes ausreichend hoch sind, selbst wenn die tragende
Flanke des Außengewindes und die tragende Flanke des Innengewindes
bei langer Einsatzdauer verschlissen werden, weniger wahrscheinlich,
dass der Reibungskoeffizient zwischen den tragenden Flanken abnimmt.
- Patentdokument 1: JP-Patentveröffentlichung
2003-227318A
- Patentdokument 2: JP-Patentveröffentlichung
2006-132426A
- Patentdokument 3: JP-Patentveröffentlichung
2005-273510A
- Patentdokument 4: JP-Patentveröffentlichung
2005-12789A
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung
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Selbst
wenn jedoch eine satinierte Oberfläche an einer der tragenden
Flanken ausgebildet ist, wird die satinierte Oberfläche
schnell verschlissen, wenn ihre Oberflächenhärte
im Wesentlichen der der anderen tragenden Flanke entspricht oder
niedriger ist als diese. Daher kann es schwierig sein, die Verringerung
des Reibungskoeffizienten zwischen den tragenden Flanken ausreichend
zu unterdrücken.
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Bei
diesen Ventilspiel-Einstellvorrichtungen muss die axiale Länge
verringert werden, um die Freiheit bei der Gestaltung des Motors
zu vergrößern. Wenn jedoch die axiale Länge der
Ventilspiel-Einstellvorrichtung verringert wird, nimmt auch die
Eingriffslänge zwischen den Gewindegängen ab,
wodurch wiederum der Oberflächendruck abnimmt, der zwischen
den tragenden Flanken des Außengewindes und des Innengewindes wirkt.
Dadurch wird der Verschleiß des Außengewindes
und des Innengewindes beschleunigt.
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Die
Erfinder beabsichtigten, eine Ventilspiel-Einstellvorrichtung zu
entwickeln, bei der der Verschleiß zwischen dem Außengewinde
und dem Innengewinde selbst dann gering ist, wenn die Eingriffslänge
zwischen dem Außengewinde und dem Innengewinde kurz ist,
und führten zu diesem Zweck experimentelle Versuche für
viele Muster von Ventilspiel-Einstellvorrichtungen durch, bei denen
sich das Maß des Spiels zwischen den jeweiligen Außen-
und Innengewinden voneinander unterscheidet.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Ventilspiel-Einstellvorrichtung
zu schaffen, bei der der Reibungskoeffizient zwischen den tragenden
Flanken des Außengewindes und des Innengewindes bei Langzeiteinsatz
aufrechterhalten wird, und darin, Verschleiß zwischen dem
Außengewinde und dem Innengewinde der Ventilspiel-Einstellvorrichtung
zu reduzieren.
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Um
diese Aufgabe zu erfüllen, schafft die vorliegende Erfindung
eine Ventilspiel-Einstellvorrichtung, die ein Mutternelement mit
einem Innengewinde an seinem Innenumfang, eine Einstellschraube
mit einem Außengewinde an ihrem Außenumfang, das
in Gewindeeingriff mit dem Innengewinde ist, und eine Rückstellfeder
umfasst, die die Einstellschraube in einer Richtung spannt, in der
sie von dem Mutternelement vorsteht, wobei das Außengewinde
und das Innengewinde jeweils tragende Flanken aufweisen, die eine
axiale Last aufnehmen, die bestrebt ist, die Einstellschraube in
das Mutternelement hineinzuschieben, und eine satinierte Oberfläche
an der tragenden Flanke des Außengewindes oder der tragenden
Flanke des Innengewindes ausgebildet ist und die satinierte tragende
Flanke eine höhere Oberflächenhärte hat
als die andere der tragenden Flanken. Die satinierte Oberfläche
ist hier eine Fläche, die unregelmäßig
angeordnete Vorsprünge und Vertiefungen aufweist.
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Die
Rückstellfeder kann eine Druck-Schraubenfeder, die die
Einstellschraube axial spannt, oder eine Torsionsfeder sein, mit
der Drehmoment auf die Einstellschraube ausgeübt wird,
durch das die Einstellfeder eine Tendenz erhält, von dem
Mutternelement vorzustehen. Wenn eine Kompressions-Schraubenfeder
als die Rückstellfeder eingesetzt wird, können
das Außengewinde und das Innengewinde einen sägezahnförmigen Querschnitt
haben, wobei die tragenden Flanken einen größeren
Flankenwinkel haben als nichttragende Flanken des Außengewindes
bzw. des Innengewindes.
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Die
satinierte Oberfläche kann eine Oberflächenrauigkeit
Ra von 1,6 bis 12,5 haben. Die satinierte Oberfläche kann
durch Elektroerosivbearbeitung oder Laserstrahlbearbeitung ausgebildet
werden. Mittels Kugelstrahlen ist es möglich, die tragende
Flanke zu härten und damit ihre Lebensdauer zu verlängern.
Die Oberflächenhärte der satinierten tragenden
Flanke kann beispielsweise durch Beschichten mit einem harten Film so
erhöht werden, dass sie höher ist als die Oberflächenhärte
der anderen tragenden Flanke. Der harte Film kann ein Titaniumnitrid-Film,
ein Chromnitrid-Film, ein Hartkarbonfilm oder ein Keramikfilm sein.
Karbonitrierungsbehandlung oder WPC-Behandlung kann ebenfalls die
Oberflächenhärte der satinierten tragenden Flanke
so erhöhen, dass sie höher ist als die der anderen
tragenden Flanke.
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Die
Erfinder haben experimentelle Versuche für viele Muster
von Ventilspiel-Einstellvorrichtungen durchgeführt, bei
denen sich das Maß des Spiels zwischen den jeweiligen Außen-
und Innengewinden voneinander unterscheidet, und haben dabei ermittelt,
dass sich, verglichen mit dem Fall, in dem das Spiel größer
ist als 0,4 mm, indem das Spiel zwischen dem Außengewinde
und dem Innengewinde in dem Bereich von 0,1 bis 0,4 mm festgelegt
wird, die Wahrscheinlichkeit, dass das Außengewinde und
das Innengewinde verschleißen, außerordentlich
verringert.
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Das
Prinzip der vorliegenden Erfindung kann auf jeden beliebigen der
folgenden Typen von Ventilspiel-Einstellvorrichtungen angewendet
werden.
- 1. Eine Ventilspiel-Einstellvorrichtung
zum Einsatz in einem Direkt-Ventiltrieb, bei der die Ventilspiel-Einstellvorrichtung
einen Stößel enthält, der vertikal verschiebbar
in ein Führungsloch eingeführt ist, das in einem
Zylinderkopf ausgebildet ist, und das Mutternelement an dem Stößel
befestigt ist, und wobei die Einstellschraube ein Ende hat, das
von dem Mutternelement vorsteht und auf den Ventilschaft des Ventiltriebs presst.
- 2. Eine Ventilspiel-Einstellvorrichtung zum Einsatz in einem
Kipphebel-Ventiltrieb, bei der das Mutternelement in ein Anbringungsloch
eingeführt ist, das in einer unteren Fläche eines
Hebels ausgebildet ist, der geschwenkt wird, wenn sich ein Nocken
dreht, und die Einstellschraube ein Ende hat, das von dem Mutternelement
vorsteht und auf den Ventilschaft des Ventiltriebs presst.
- 3. Eine Ventilspiel-Einstellvorrichtung zum Einsatz in einem
Schwinghebel-Ventiltrieb, bei der das Mutternelement in ein Anbringungsloch
eingeführt ist, das in einer oberen Fläche eines
Zylinderkopfes ausgebildet ist, und die Einstellschraube einen Endabschnitt
aufweist, der von dem Mutternelement vorsteht und den Hebel des
Ventiltriebs schwenkbar trägt.
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Vorteile der Erfindung
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Bei
der Ventilspiel-Einstellvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung ist es weniger wahrscheinlich, dass die Oberfläche
der tragende Flanke des Außengewindes glatt wird, selbst
wenn die tragende Flanke des Außengewindes nach langer
Einsatzdauer verschlissen wird, da die Vorsprünge und Vertiefungen
der satinierten Oberfläche verglichen mit der Verschleißtiefe
ausreichend hoch sind, so dass es weniger wahrscheinlich ist, dass
der Reibungskoeffizient zwischen den tragenden Flanken des Außengewindes
und des Innengewindes abnimmt. Des Weiteren ist es weniger wahrscheinlich,
dass die satinierte tragende Flanke verschlissen wird, da die satinierte
tragende Flanke eine höhere Oberflächenhärte
aufweist als die andere tragende Flanke. Dies ermöglicht
es, die Verringerung des Reibungskoeffizienten zwischen den tragenden
Flanken effektiv zu unterdrücken.
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Bei
dieser Ventilspiel-Einstellvorrichtung 1 ist es, da die
tragende Flanke des Außengewindes oder die tragende Flanke
des Innengewindes satiniert ist, weniger wahrscheinlich, dass sich
aufgrund des Quetscheffektes ein Ölfilm bildet, wenn sich
die tragenden Flanken des Außengewindes und des Innengewindes
nahe zueinander bewegen. So kann das Innengewinde des Mutternelementes,
selbst wenn die Temperatur niedrig ist und die Viskosität
von Schmieröl hoch ist, die auf die Einstellschraube wirkende
axiale Last schnell aufnehmen.
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Da
Titannitrid-Film, Chromnitrid-Film, Hartkarbonfilm oder Keramikfilm
als der harte Film eingesetzt wird, ist es, selbst wenn Öl
eingesetzt wird, dem organisches Molybdän zugesetzt ist,
weniger wahrscheinlich, dass sich ein Schmierfilm auf dem harten
Film bildet, der Molybdän-Disulfid enthält. Dadurch
wird weitergehend zuverlässig Schlupf zwischen den tragenden
Flanken des Außengewindes und des Innengewindes verhindert.
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Indem
das Spiel zwischen dem Außengewinde und dem Innengewinde
so festgelegt wird, dass es 0,4 mm oder weniger beträgt,
verringert sich, verglichen mit der Anordnung, bei der das Spiel
größer ist als 0,4 mm, die Wahrscheinlichkeit,
dass das Außengewinde und das Innengewinde verschlissen
werden, außerordentlich. Dadurch wird es möglich,
die Eingriffslänge zwischen dem Außengewinde und
dem Innengewinde zu verkürzen, was es wiederum ermöglicht,
die axiale Länge der Ventilspiel-Einstellvorrichtung zu
reduzieren.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Vorderansicht eines Ventiltriebs, der eine Ventilspiel-Einstellvorrichtung
einer ersten Ausführungsform gemäß der
vorliegenden Erfindung enthält.
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2 ist
eine vergrößerte Schnittansicht der in 1 gezeigten
Ventilspiel-Einstellvorrichtung.
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3 ist
eine vergrößerte Schnittansicht der in 2 gezeigten
Einstellschraube, die ihren Oberflächenbereich zeigt.
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4 ist
eine vergrößerte Schnittansicht eines modifizierten
Beispiels von 3, bei dem das Innengewinde
des Mutternelementes mit dem in 3 gezeigten
harten Film beschichtet ist.
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5 ist
eine vergrößerte Schnittansicht der Ventilspiel-Einstellvorrichtung
aus 1, die ein Spiel zwischen ihrem Außen-
und ihrem Innengewinde zeigt.
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6 ist
eine Vorderansicht eines Ventiltriebs, der eine Ventilspiel-Einstellvorrichtung
einer zweiten Ausführungsform gemäß der
vorliegenden Erfindung enthält.
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7 ist
eine vergrößerte Schnittansicht der Ventilspiel-Einstellvorrichtung
aus 6, die ein Spiel zwischen ihrem Außen-
und ihrem Innengewinde zeigt.
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8 ist
eine Vorderansicht eines Ventiltriebs, der eine Ventilspiel-Einstellvorrichtung
einer dritten Ausführungsform gemäß der
vorliegenden Erfindung enthält.
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9 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den Werten des Spiels vor
und nach einem Lebensdauertest für ein Muster mit einer
Gewinde-Eingriffslänge zeigt, die im Wesentlichen der einer
herkömmlichen Vorrichtung entspricht.
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10 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den Werten des Spiels vor
und nach einem Lebensdauertest für ein Muster mit einer
Gewinde-Eingriffslänge zeigt, die die Hälfte der
einer herkömmlichen Vorrichtung beträgt.
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11 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den Werten des Spiels vor
und nach einem Lebensdauertest für ein Muster mit einer
Gewindeeingriffslänge zeigt, die ein Drittel der einer
herkömmlichen Vorrichtung beträgt.
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12 ist
eine Vorderansicht eines Ventiltriebs, der eine Ventilspiel-Einstellvorrichtung
einer vierten Ausführungsform gemäß der
vorliegenden Erfindung enthält.
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13 ist
eine vergrößerte Schnittansicht der in 12 gezeigten
Ventilspiel-Einstellvorrichtung.
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14 ist
eine Vorderansicht eines Ventiltriebs, der eine Ventilspiel-Einstellvorrichtung
einer fünften Ausführungsform gemäß der
vorliegenden Erfindung enthält.
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15 ist
eine vergrößerte Schnittansicht der in 14 gezeigten
Ventilspiel-Einstellvorrichtung.
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16 ist
eine Vorderansicht eines Ventiltriebs, der eine Ventilspiel-Einstellvorrichtung
einer sechsten Ausführungsform gemäß der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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17 ist
eine vergrößerte Schnittansicht der in 16 gezeigten
Ventilspiel-Einstellvorrichtung.
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- 1
- Ventilspiel-Einstellvorrichtung
- 2
- Zylinderkopf
- 5
- Ventilschaft
- 9
- Stößel
- 10
- Mutternelement
- 11
- Einstellschraube
- 12
- Rückstellfeder
- 13
- Führungsloch
- 15
- Nocken
- 17
- Innengewinde
- 18
- Außengewinde
- 19
- Tragende
Flanke
- 20
- Nichttragende
Flanke
- 21
- Tragende
Flanke
- 22
- Nichttragende
Flanke
- 27
- Harter
Film
- 31
- Ventilspiel-Einstellvorrichtung
- 33
- Hebel
- 35
- Mutternelement
- 36
- Einstellschraube
- 37
- Rückstellfeder
- 38
- Anbringungsloch
- 51
- Ventilspiel-Einstellvorrichtung
- 52
- Hebel
- 53
- Mutternelement
- 54
- Einstellschraube
- 55
- Rückstellfeder
- 56
- Anbringungsloch
- 76
- Torsions-Schraubenfeder
- b
- Spiel
-
Beste Ausführungsweise
der Erfindung
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1 zeigt
einen Ventiltrieb, der eine Ventilspiel-Einstellvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
Dieser Ventiltrieb enthält ein Ventil 4, das an
einem Einlasskanal 3 eines Zylinderkopfes 2 vorhanden
ist, und einen Ventilschaft 5, der mit dem Ventil 4 verbunden
ist. Der Ventilschaft 5 erstreckt sich von dem Ventil 4 nach
oben. Ein ringförmiger Ventilfederteller 6 ist
am Außenumfang des Ventilschaftes 6 an seinem
oberen Endabschnitt befestigt. Eine Ventilfeder 7 spannt
den Federteller 6 nach oben, so dass das Ventil 4 auf
einem Ventilsitz 8 sitzt.
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Die
Ventilspiel-Einstellvorrichtung 1 umfasst einen Stößel 9,
ein Mutternelement 10, eine Einstellschraube 11 und
eine Rückstellfeder 12. Der Stößel 9 ist
vertikal verschiebbar in ein Führungsloch 13 eingeführt,
das in dem Zylinderkopf 2 ausgebildet ist.
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Der
Stößel 9 umfasst einen zylindrischen
Abschnitt 9a und eine Abschlusswand 9b, die das
obere Ende des zylindrischen Abschnitts 9a verschließt. Über
dem Stößel 9 befindet sich ein Nocken 15,
der von einer Nockenwelle 14 getragen wird. Wenn sich die
Nockenwelle 14 dreht, presst eine Nockenerhebung 15b, die
vom Grundkreis 15a des Nockens 15 vorsteht, auf
das obere Ende der Abschlusswand 9b und schiebt so den
Stößel 9 nach unten.
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Das
Mutternelement 10 ist, wie in 2 gezeigt,
an der unteren Fläche der Abschlusswand 9b mittels eines
Sicherungsrings 16 befestigt. Das Element 10 weist
ein Innengewinde 17 an seinem Innenumfang auf, das in Gewindeeingriff
mit einem Außengewinde 18 ist, das am Außenumfang
der Einstellschraube 11 ausgebildet ist. Das Außengewinde 18 weist
eine tragende Flanke 19 auf, die Druck aufnimmt, wenn eine
Last wirkt, die bestrebt ist, die Einstellschraube 11 in
das Mutternelement 10 hineinzuschieben. Das Außengewinde 18 weist
einen sägezahnförmigen Querschnitt auf, wobei
die tragende Flanke 19 einen größeren
Flankenwinkel hat als seine nichtragende Flanke 20. Das
Innengewinde 17 weist ebenfalls einen sägezahnförmigen
Querschnitt auf, wobei seine tragende Flanke 21, die Druck
aufnimmt, wenn eine Last wirkt, die bestrebt ist, die Einstellschraube 11 in
das Mutternelement 10 hineinzuschieben, einen größeren
Flankenwinkel hat als seine nichttragende Flanke 22.
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Das
Ende der Einstellschraube 11, das von dem Mutternelement 10 vorsteht,
ist in Kontakt mit einem Abstandshalter 23. Der Abstandshalter 23 ist
mittels einer Halteeinrichtung 24, die durch den Sicherungsring 16 so
fixiert wird, dass er vertikal innerhalb eines Ausschnitts 25 bewegt
werden kann, der in der Halteeinrichtung 24 ausgebildet
ist, drehend an dem Mutternelement 10 fixiert.
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Ein Ölloch 26 verläuft
vertikal durch die Abschlusswand 9b des Stößels 9,
so dass auf die Oberseite der Abschlusswand 9b geleitetes
Schmieröl über dieses Ölloch 26 in
das Mutternelement 10 eingeleitet wird. Die in das Mutternelement 10 eingeleitete
Schmierung schmiert das Außengewinde 18 und das
Innengewinde 17.
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Das
Außengewinde 18 der Einstellschraube 11 wird,
wie in 3 gezeigt, Kugelstrahlen unterzogen und dann mit
einem harten Film 27 beschichtet. So weist die tragende
Flanke 19 eine satinierte Oberfläche auf, deren
Oberflächenhärte höher ist als die Oberflächenhärte
der tragenden Flanke 17. Vorzugsweise hat die satinierte
Oberfläche eine Oberflächenrauigkeit Ra von 1,6
bis 12,5, um zu gewährleisten, dass die Vorsprünge
und Vertiefungen der satinierten Fläche höher
sind als die Abriebtiefe. Der harte Film 27 kann ein Film
aus Titannitrid (TiN), ein Film aus Chromnitrit (CrN), ein Film
aus Hartkarbon (DLC) (diamondlike carbon (DLC)) oder ein Keramikfilm
sein.
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Die
Oberflächenhärte der tragenden Flanke 21 des
Innengewindes 17 ist geringer als die der tragenden Flanke 19 des
Außengewindes 18. Zwischen dem Außengewinde 18 und dem
Innengewinde 17 ist, wie in 5 gezeigt,
ein Spiel b (axialer Abstand) von 0,1 bis 0,4 mm vorhanden.
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Die
Rückstellfeder 12 ist, wie in 2 gezeigt,
eine Druckfeder, die in einem axial zusammengedrückten
Zustand zwischen der Einstellschraube 11 und der Abschlusswand 9b des
Stößels 9 angebracht ist. Das obere Ende
der Rückstellfeder 12 wird von der Abschlusswand 9b getragen,
wobei ihr unteres Ende axial auf die Einstellschraube 11 presst
und so die Einstellschraube 11 in der Richtung spannt,
in der sie von dem Mutternelement 10 nach unten vorsteht.
Das Ende der Einstellschraube 11, das von dem Mutternelement 10 vorsteht,
presst über den Abstandshalter 23 auf das obere
Ende des Ventilschaftes 5.
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Im
Folgenden wird die Funktion der Ventilspiel-Einstellvorrichtung 1 beschrieben.
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Wenn
der Motor gestartet wird und sich die Nockenwelle 14 dreht,
wird die Abschlusswand 9b des Stößels 9 durch
die Nockenerhebung 15b des Nockens 15 nach unten
geschoben. Das Ventil 4 löst sich so von dem Ventilsitz 8 und öffnet
den Einlasskanal 3. Dabei wird eine Last auf die Einstellschraube 11 ausgeübt,
die bestrebt ist, sie in das Mutternelement hineinzuschieben. Da
jedoch die tragende Flanke 19 des Außengewindes 18 von
der tragenden Flanke 21 des Innengewindes 17 aufgenommen
wird, bleibt die Einstellschraube 11 axial fixiert.
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Wenn
sich die Nockenwelle 14 weiter dreht und sich die Nockenerhebung 15b an
der Abschlusswand 9b vorbeibewegt, bewegt sich der Ventilschaft 5 unter
der Spannkraft der Ventilfeder 7 nach oben, bis das Ventil 4 an
dem Ventilsitz 8 ansitzt und der Einlasskanal 8 geschlossen
ist.
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Streng
genommen kommt es, wenn die Nockenerhebung 15b den Hebel
nach unten drückt, zu geringfügigem Schlupf zwischen
den tragenden Flanken 19 und 21 des Außengewindes 18 und
des Innengewindes 17. Jedoch bewegt sich, nachdem sich
die Nockenerhebung 15b an der Abschlusswand 9b vorbei
bewegt hat, und wenn sich die Nockenerhebung 15b wieder
an die Position der Abschlusswand 9b zurückbewegt,
die Einstellschraube 11 durch die Spannkraft der Rückstellfeder 12 wieder
an ihre ursprüngliche Position zurück, da die
Last an der Einstellschraube, die bestrebt ist, sie in das Mutternelement
hineinzuschieben, während dieses Zeitraums aufgehoben ist.
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Wenn
der Abstand zwischen dem Nocken 15 und dem Stößel 9 zunimmt,
wenn der Motor läuft, steht aufgrund unterschiedlicher
Wärmeausdehnung der Einzelteile des Ventiltriebs einschließlich
des Zylinderkopfes 2 und des Ventilschaftes 5 die
Einstellschraube 11, wenn sich der Nocken 15 weiter
dreht, nachdem er den Stößel 9 nach unten
gedrückt hat, und die Last, die bestrebt ist, die Einstellschraube 11 einzuschieben,
aufgehoben worden ist, um eine Strecke vor, die länger
ist als die Strecke, um die der Stößel 9 durch
die Nockenerhebung 15b des Nockens 15 nach unten
geschoben wird. So steht in diesem Zustand die Einstellschraube 11, immer
dann, wenn sich der Nocken 15 einmal dreht, allmählich
vor und verhindert so die Ausbildung eines Zwischenraumes zwischen
dem Grundkreis 15a des Nockens 15 und der Abschlusswand 9b des
Stößels 9.
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Wenn
die Kontaktflächen des Ventils 4 und des Ventilsitzes 8 verschlissen
werden, wirkt umgekehrt, selbst wenn der Grundkreis 15a des
Nockens 15 der Abschlusswand 9b des Stößels 9 zugewandt
ist, die Spannkraft der Ventilfeder 7 auf die Einstellschraube 11,
so dass, wenn sich der Nocken 15 weiter dreht, nachdem
der Stößel 9 nach unten geschoben worden
ist, und die Last, die bestrebt ist, die Einstellschraube 11 einzuschieben,
aufgehoben worden ist, die Einstellschraube 11 um eine
Strecke vorsteht, die kürzer ist als die Strecke, um die
die Einstellschraube 11 eingeschoben wird, wenn der Stößel 9 durch
die Nockenerhebung 15b des Nockens 15 nach unten
geschoben wird. So wird in diesem Zustand immer dann, wenn sich
der Nocken 15 einmal dreht, die Einstellschraube 11 allmählich
eingeschoben. Dadurch wird die Ausbildung eines Zwischenraums zwischen
den Kontaktflächen des Ventils 4 und des Ventilsitzes 8 verhindert.
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Bei
dieser Ventilspiel-Einstellvorrichtung 1 ist es weniger
wahrscheinlich, dass die Oberfläche der tragenden Flanke 19 des
Außengewindes 18 glatt wird, selbst wenn die tragende
Flanke 19 des Außengewindes 18 nach langer
Einsatzzeit verschlissen wird, da die Vorsprünge und Vertiefungen
der satinierten Oberfläche verglichen mit der Verschleißtiefe
ausreichend hoch sind, so dass es weniger wahrscheinlich ist, dass
sich der Reibungskoeffizient zwischen den tragenden Flanken 19 und 21 des
Außengewindes 18 und des Innengewindes 17 verringert.
Dadurch wiederum wird zu starker Schlupf zwischen den tragenden
Flanken 19 und 21 des Außengewindes 18 und
des Innengewindes 17 verhindert, wenn eine Last auf die
Einstellschraube 11 wirkt, durch die sie in das Mutternelement
hineingeschoben wird.
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Bei
dieser Ventilspiel-Einstellvorrichtung ist es weniger wahrscheinlich,
dass die satinierte Oberfläche verschlissen wird, da die
tragende Flanke 19 des Außengewindes 18,
die eine satinierte Oberfläche ist, eine höhere
Oberflächenhärte hat als die tragende Flanke 21 des Innengewindes 17.
Dadurch wird es möglich, Verringerung des Reibungskoeffizienten
zwischen den tragenden Flanken 19 und 21 effektiv
zu unterdrücken.
-
Bei
dieser Ventilspiel-Einstellvorrichtung 1 ist es, da die
tragende Flanke 19 des Außengewindes 18 satiniert
ist, weniger wahrscheinlich, dass sich aufgrund des Quetscheffektes
ein Ölfilm bildet, wenn sich die tragenden Flanken 19 und 21 des
Außengewindes 18 und des Innengewindes 17 nahe
zueinander bewegen. So kann, selbst wenn die Temperatur niedrig
ist und die Viskosität von Schmieröl hoch ist,
das Innengewinde 17 des Mutternelementes 10 schnell
die auf die Einstellschraube 11 wirkende axiale Last aufnehmen.
-
Bei
dieser Gewindespiel-Einstellvorrichtung ist es, wenn ein Titannitrit-Film,
ein Chromnitrit-Film, ein Hartkarbon-Film oder ein Keramikfilm als
der harte Film 27 eingesetzt wird, selbst wenn Öl
verwendet wird, dem Molybdändithiocarbamat (MoDTC) oder
Molybdändithiophosphat (MoDTP) zugesetzt ist (das als FM-Öl bekannt
ist), weniger wahrscheinlich, dass sich ein Schmierfilm auf dem
harten Film 27 bildet, der Molybdändisulfid (MoS2) enthält. Dadurch wird weiter
zuverlässig Schlupf zwischen der tragenden Flanke 19 des
Außengewindes 18 und der tragenden Flanke 21 des
Innengewindes 17 verhindert.
-
Bei
dieser Ventilspiel-Einstellvorrichtung 1 ist, da das Spiel
b zwischen dem Außengewinde 18 und dem Innengewinde 17 0,4
mm oder weniger beträgt, verglichen mit der Anordnung,
bei der das Spiel b größer ist als 0,4 mm, die
Wahrscheinlichkeit, dass das Außengewinde 18 und
das Innengewinde 17 verschlissen werden, außerordentlich
gering. Dies ermöglicht es, die Eingriffslänge
zwischen dem Außengewinde 18 und dem Innengewinde 17 zu
verkürzen, wodurch es wiederum möglich wird, die
axiale Länge der Ventilspiel-Einstellvorrichtung 1 zu
verringern.
-
Bei
dieser Ventilspiel-Einstellvorrichtung 1 kann sich, da
das Spiel b zwischen dem Außengewinde 18 und dem
Innengewinde 17 0,1 oder mehr beträgt, verglichen
mit der Anordnung, bei der das Spiel b weniger als 0,1 mm beträgt,
die Einstellschraube 11 ungehindert drehen, so dass die
Ventilspiel-Einstellvorrichtung ihre erwartete Funktion stabil erfüllt.
-
Bei
dieser Ausführungsform ist das Außengewinde 18 mit
dem harten Film 27 beschichtet, um die Oberflächenhärte
der tragenden Flanke 19 des Außengewindes 18 so
zu erhöhen, dass sie höher ist als die Oberflächenhärte
der tragenden Flanke 21 des Innengewindes 17.
Stattdessen kann jedoch das Außengewinde 18 Karbonitrierbehandlung
unterzogen werden, um die Oberflächenhärte der
tragenden Flanke 19 des Außengewindes 18 zu
vergrößern.
-
Die
satinierte Oberfläche kann an der tragenden Flanke 19 des
Außengewindes 18 der Einstellschraube 11 ausgebildet
werden, indem das Außengewinde 18 WPC-Behandlung
unterzogen wird. WPC-Behandlung ist eine Kugelstrahlbehandlung,
bei der die Oberfläche des Außengewindes 18 auf
eine Temperatur erhitzt wird, die dem A3-Umwandlungspunkt entspricht
oder darüber liegt, beispielsweise eine Behandlung, mit
der Kugeln von 40 bis 200 μm mit einer Geschwindigkeit
von 100 m/min auf die Oberfläche des Außengewindes 18 geschleudert
werden. Durch diese Behandlung wandelt sich das Rest-Austenit an
der Oberfläche des Außengewindes 18 in
Martensit um, und die Oberflächenstruktur des Außengewindes 18 wird
rekristallisiert und gereinigt, so dass es möglich ist,
die Oberflächenhärte des Außengewindes 18 so
zu erhöhen, dass sie höher ist als die der tragenden
Flanke 21 des Innengewindes 17.
-
Das
Außengewinde 18 kann, wie in 3 gezeigt,
Kugelstrahlen unterzogen und dann über die gesamte Oberfläche
desselben mit dem harten Film 27 beschichtet werden. Bei
dieser Anordnung wird ebenfalls eine satinierte Oberfläche
an der nichtragenden Flanke 20 des Außengewindes 18 ausgebildet,
so dass die satinierte nichtragende Flanke 20 ebenfalls
eine Oberflächenhärte hat, die höher
ist als die der nichtragenden Flanke 22 des Innengewindes 17.
Dies ermöglicht es, einen ausreichend hohen Reibungskoeffizienten
zwischen den nichttragenden Flanken 20 und 22 des
Außengewindes 18 und des Innengewindes 17 selbst
dann aufrechtzuerhalten, wenn die nichtragende Flanke 20 des
Außengewindes 18 bei langer Einsatzdauer verschlissen
wird.
-
Diese
satinierte Oberfläche kann durch Elektroerosivbearbeitung
oder Laserstrahlbearbeitung ausgebildet werden. Wenn jedoch, wie
bei der oben beschriebenen Ausführungsform, Kugelstrahlen
eingesetzt wird, ist es möglich, die tragende Flanke 19 zu
härten und damit ihre Lebensdauer zu verlängern.
-
Bei
der oben beschriebenen Ausführungsform wird von der tragenden
Flanke 19 des Außengewindes 18 und der
tragenden Flanke 21 des Innengewindes 17 eine
satinierte Oberfläche an der tragenden Flanke 19 des
Außengewindes 18 ausgebildet, und die satinierte
tragende Flanke 19 weist eine höhere Oberflächenhärte auf
als die tragende Flanke 21 von Innengewinde 17.
Stattdessen kann jedoch, wie in 4 gezeigt,
das Innengewinde 17 Kugelstrahlen unterzogen werden, um
eine satinierte Oberfläche an der tragenden Flanke 21 des
Innengewindes 17 auszubilden, und ihre Oberflächenhärte
kann dadurch höher sein als die der tragenden Flanke 19 des
Außengewindes 18. Auch in diesem Fall kann das
Innengewinde 17 Kugelstrahlen unterzogen und dann über
seine Oberfläche mit dem harten Film 27 beschichtet
werden. Dies macht es möglich, einen ausreichend hohen
Reibungskoeffizienten zwischen den nichttragenden Flanken 20 und 22 des
Außengewindes 18 und des Innengewindes 17 selbst
dann aufrechtzuerhalten, wenn die nichttragende Flanke 22 des
Innengewindes 17 bei langer Einsatzdauer verschlissen wird.
-
6 zeigt
einen Ventiltrieb, der die Ventilspiel-Einstellvorrichtung 31 gemäß der
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
Elemente, die denjenigen der ersten Ausführungsform entsprechen,
sind mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet, und auf ihre
Beschreibung wird verzichtet.
-
Dieser
Ventiltrieb enthält einen Hebel 33, dessen Mittelabschnitt
an einer Schwenkwelle 32 schwenkbar gelagert ist. Der Hebel 33 trägt
eine Rolle 34 an einem Ende und trägt die Ventilspiel-Einstellvorrichtung 31 am
anderen Ende. Die Rolle 34 ist in Kontakt mit einem Nocken 15,
der an einer Nockenwelle 14 befestigt ist, so dass, wenn
sich die Nockenwelle 14 dreht, der Hebel 33 geschwenkt
wird.
-
Die
Ventilspiel-Einstellvorrichtung 31 enthält ein
Mutternelement 35, eine Einstellschraube 36 und
eine Rückstellfeder 37. Das Mutternelement 35 ist
in einem Anbringungsloch 38 angebracht, das vertikal durch
den Hebel 33 hindurch verläuft, und weist ein
an seinem Innenumfang ausgebildetes Innengewinde 17 auf,
das in Gewindeeingriff mit einem Außengewinde 18 ist,
das am Außenumfang der Einstellschraube 36 ausgebildet ist.
-
Wie
bei der ersten Ausführungsform wird eine satinierte Oberfläche
an der tragenden Flanke 19 des Außengewindes 18 durch
Kugelstrahlen ausgebildet, und das Außengewinde 18 wird
mit einem harten Film 27 beschichtet, so dass die satinierte
Oberfläche eine Oberflächenhärte aufweist,
die höher ist als die der tragenden Flanke 21 des
Innengewindes 17. Zwischen dem Außengewinde 18 und
dem Innengewinde 17 ist ein Spiel b definiert (siehe 7)
und liegt im Bereich von 0,1 bis 0,4 mm.
-
Das
obere Ende des Mutternelementes 35 steht von der oberen
Fläche des Hebels 33 vor, und eine zylindrische
Kappe 39, die einen Boden aufweist, ist auf das vorstehende
obere Ende des Mutternelementes 35 aufgepresst und daran
befestigt. Die Kappe 39 ist mit dem oberen Rand des Anbringungslochs 38 in
Eingriff und verhindert so, dass sich dass Mut ternelement 35 nach
unten aus dem Loch 38 löst. Die Kappe 39 ist
mit einem Ölloch 40 versehen, das vertikal durch
sie hindurch verläuft, so dass der Oberfläche
des Hebels 33 zugeführtes Schmieröl über
das Ölloch 40 in das Mutternelement 35 eingeleitet
wird.
-
Das
Mutternelement 35 weist einen Flansch 41 an seinem
unteren Ende auf, der an der unteren Fläche des Hebels 33 anliegt
und so jegliche nach oben gerichtete Kraft aufnimmt, die auf das
Mutternelement 35 ausgeübt wird.
-
Die
Rückstellfeder 37 ist eine Druck-Schraubenfeder,
die in einem axial zusammengedrückten Zustand zwischen
der Kappe 39 und der Einstellschraube 36 angebracht
ist. Das obere Ende der Rückstellfeder 37 wird
von der Kappe 39 getragen, und an ihrem unteren Ende presst
sie axial auf die Einstellschraube 36 und spannt damit
die Einstellschraube 36 in der Richtung, in der sie von
dem Mutternelement 35 nach unten vorsteht. Das Ende der
Einstellschraube 36, das von dem Mutternelement 35 vorsteht,
presst auf das obere Ende des Ventilschaftes 5.
-
Bei
dieser Ventilspiel-Einstellvorrichtung ist es wie bei der ersten
Ausführungsform weniger wahrscheinlich, dass die Oberfläche
der tragenden Flanke 39 des Außengewindes 18 glatt
wird, selbst wenn die tragende Flanke 19 des Außengewindes 18 nach
langer Einsatzdauer verschlissen wird, da die Vorsprünge und
Vertiefungen der satinierten Oberfläche verglichen mit
der Verschleißtiefe ausreichend hoch sind, so dass es weniger
wahrscheinlich ist, dass der Reibungskoeffizient zwischen den tragenden
Flanken 19 und 21 des Außengewindes 18 und
des Innengewindes 17 abnimmt. Des Weiteren ist es, da die
tragende Flanke 19 des Außengewindes 18,
die eine satinierte Oberfläche ist, eine höhere
Oberflächenhärte aufweist als die tragende Flanke 21 des
Innengewindes 17, weniger wahrscheinlich, dass die satinierte
Oberfläche verschlissen wird. Dies ermöglicht
es, die Verringerung des Reibungskoeffizienten zwischen den tragenden
Flanken 19 und 21 effektiv zu unterdrücken.
-
Bei
dieser Ventilspiel-Einstellvorrichtung 31 ist es, da die
tragende Flanke 19 des Außengewindes 18 satiniert
ist, weniger wahrscheinlich, dass sich ein Ölfilm aufgrund
des Quetscheffektes bildet, wenn sich die tragenden Flanken 19 und 21 des
Außengewindes 18 und des Innengewindes 17 nahe
aneinander bewegen.
-
Bei
dieser Ventilspiel-Einstellvorrichtung 31 ist die Wahrscheinlichkeit,
dass das Außengewinde 18 und das Innengewinde 17 verschlissen
werden, vergleichsweise außerordentlich gering, da das
Spiel b zwischen dem Außengewinde 18 und ein Innengewinde 17 verglichen
mit der Anordnung, bei der das Spiel b größer
ist als 0,4 mm, 0,4 mm oder weniger beträgt. Dies ermöglicht
es, die Eingriffslänge zwischen dem Außengewinde 18 und
dem Innengewinde 17 zu verkürzen, was es wiederum
ermöglicht, die axiale Länge der Ventilspiel-Einstellvorrichtung 31 zu
verringern.
-
Bei
dieser Ventilspiel-Einstellvorrichtung 31 kann sich, da
das Spiel b zwischen dem Außengewinde 18 und dem
Innengewinde 17 verglichen mit der Anordnung, bei der das
Spiel b weniger als 0,1 mm beträgt, 0,1 mm oder mehr beträgt,
die Einstellschraube 31 ungehindert drehen, so dass die
Ventilspiel-Einstellvorrichtung ihre erwartete Funktion zuverlässig
erfüllen kann.
-
8 zeigt
einen Ventiltrieb, der die Ventilspiel-Einstellvorrichtung 51 gemäß der
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
Elemente, die denjenigen der ersten Ausführungsform entsprechen, sind
mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet, und auf ihre Beschreibung
wird verzichtet.
-
Dieser
Ventiltrieb enthält einen Hebel 52, dessen eines
Ende schwenkbar von der Ventilspiel-Einstellvorrichtung 51 getragen
wird und dessen anderes Ende in Kontakt mit dem oberen Ende des
Ventilschaftes 5 ist. Ein Nocken 15, der an einer
Nockenwelle 14 befestigt ist, ist über dem Hebel 52 vorhanden,
so dass, wenn sich die Nockenwelle 14 dreht, der Arm 52 um
die Ventilspiel-Einstellvorrichtung 51 herum geschwenkt
wird.
-
Die
Ventilspiel-Einstellvorrichtung 51 enthält ein
Mutternelement 53, eine Einstellschraube 54 und
eine Rückstellfeder 55. Das Mutternelement 53 ist
in einem Anbringungsloch 56 aufgenommen, das in der oberen Fläche
eines Zylinderkopfs 2 ausgebildet ist, und weist ein an
seinem Innenumfang ausgebildetes Innengewinde 17 auf, das
in Gewindeeingriff mit einem Außengewinde 18 ist,
das am Außenumfang der Einstellschraube 54 ausgebildet
ist.
-
Wie
bei der ersten Ausführungsform wird eine satinierte Oberfläche
an der tragenden Flanke 19 des Außengewindes 18 durch
Kugelstrahlen ausgebildet, und das Außengewinde 18 wird
mit einem harten Film 27 beschichtet, so dass die satinierte
Oberfläche eine Oberflächenhärte hat,
die höher ist als die der tragenden Flanke 21 des
Innengewindes 17. Zwischen dem Außengewinde 18 und
dem Innengewinde 17 ist ein Spiel definiert, das im Bereich
von 0,1 bis 0,4 mm liegt.
-
Ein
unteres Element 57 ist am unteren Ende des Mutternelementes 53 ausgebildet.
Die Rückstellfeder 55 ist eine Druck-Schraubenfeder,
die in einem axial zusammengedrückten Zustand zwischen
der Einstellschraube 54 und dem unteren Element 57 angebracht
ist. Das untere Ende der Rückstellfeder 55 wird
von dem unteren Element 57 getragen, und presst an ihrem
oberen Ende über eine Federaufnahme 58 axial auf
die Einstellschraube 54 und spannt so die Einstellschraube 54 in
der Richtung, in der sie von dem Mutternelement 53 nach
oben vorsteht. Das Ende der Einstellschraube 54, das von
dem Mutternelement 53 vorsteht, greift in eine Vertiefung 59 ein,
die in der unteren Fläche des Hebels 52 ausgebildet
ist, und trägt so den Hebel 52 schwenkbar.
-
Bei
dieser Ventilspiel-Einstellvorrichtung ist es wie bei der ersten
Ausführungsform weniger wahrscheinlich, dass die Oberfläche
der tragenden Flanke 19 des Außengewindes 18 glatt
wird, selbst wenn die tragende Flanke 19 des Außengewindes 18 nach
langer Einsatzdauer verschlissen wird, da die Vorsprünge und
Vertiefungen der satinierten Oberfläche verglichen mit
der Verschleißtiefe ausreichend hoch sind, so dass es weniger
wahrscheinlich ist, dass sich der Reibungskoeffizient zwischen den
tragenden Flanken 19 und 21 des Außengewindes 18 und
des Innengewindes 17 verringert. Des Weiteren ist es, da
die tragende Flanke 19 des Außengewindes 18,
die eine satinierte Oberfläche ist, eine Oberflächenhärte
hat, die höher ist als die der anderen tragenden Flanke 21 des
Innengewindes 17, weniger wahrscheinlich, dass die satinierte
Oberfläche verschlissen wird. Dies ermöglicht
es, die Verringerung des Reibungskoeffizienten zwischen den tragenden Flanken 19 und 21 effektiv
zu unterdrücken.
-
Bei
dieser Ventilspiel-Einstellvorrichtung 51 ist es, da die
tragende Flanke 19 des Außengewindes 18 satiniert
ist, weniger wahrscheinlich, dass sich aufgrund des Quetscheffektes
ein Ölfilm bildet, wenn sich die tragenden Flanken 19 und 21 des
Außengewindes 18 und des Innengewindes 17 nahe
zueinander bewegen
-
Bei
dieser Ventilspiel-Einstellvorrichtung 51 ist die Wahrscheinlichkeit,
dass das Außengewinde 18 und das Innengewinde 17 verschlissen
werden, erheblich geringer, da das Spiel zwischen dem Außengewinde 18 und
dem Innengewinde 17 verglichen mit der Anordnung, bei der
das Spiel b größer ist als 0,4 mm, 0,4 mm oder
weniger beträgt. Dies ermöglicht es, die Eingriffslänge
zwischen dem Außengewinde 18 und dem Innengewinde 17 zu
verkürzen, wodurch es wiederum möglich wird, die
axiale Länge der Ventilspiel-Einstellvorrichtung 31 zu
reduzieren.
-
Bei
dieser Ventilspiel-Einstellvorrichtung 51 kann sich die
Einstellschraube 11 ungehindert drehen, da das Spiel zwischen
dem Außengewinde 18 und dem Innengewinde 17,
verglichen mit der Anordnung, bei der das Spiel b weniger als 0,1
mm beträgt, 0,1 mm oder mehr beträgt, so dass
die Ventilspiel-Einstellvorrichtung ihre erwartete Funktion zuverlässig
erfüllen kann.
-
Um
zu bestätigen, dass Verschleiß reduziert werden
kann, indem das Spiel zwischen dem Außengewinde 18 und
dem Innengewinde 17 dieser Ventilspiel-Einstellvorrichtung 51 auf
0,4 mm oder weniger festgelegt wird, wurden viele Muster mit unterschiedlich
großem Spiel zwischen dem Außengewinde 18 und
dem Innengewinde 17 für jeden der folgenden drei
Typen 1) bis 3) der Ventilspiel-Einstellvorrichtung 51 angefertigt. Jedes
Muster wurde an einem echten Motor angebracht und einem Lebensdauertest
unterzogen. Die Beziehung zwischen dem Spiel vor und nach dem Lebensdauertest
wurde untersucht.
- 1) Ventilspiel-Einstellvorrichtung 51,
bei der die Eingriffslänge zwischen dem Außengewinde 18 und
dem Innengewinde 17 im Wesentlichen der einer herkömmlichen
Ventilspiel-Einstellvorrichtung entspricht.
- 2) Ventilspiel-Einstellvorrichtung 51, deren Eingriffslänge
zwischen dem Außengewinde 18 und dem Innengewinde 17 der
Hälfte der einer herkömmlichen Ventilspiel-Einstellvorrichtung
entspricht.
- 3) Ventilspiel-Einstellvorrichtung 51, deren Eingriffslänge
zwischen dem Außengewinde 18 und dem Innengewinde 17 einem
Drittel der einer herkömmlichen Ventilspiel-Einstellvorrichtung
entspricht.
-
Die
Testbedingungen sind die folgenden:
Motor-Drehzahl: | 6000
U/min |
Motor-Hubraum: | 1500
cm3 |
Motoröl: | OW-20
(SAE-Viskosität) |
Dauer: | 500
Stunden |
-
Im
Ergebnis bestätigte sich, dass, obwohl bei Mustern, deren
Eingriffslänge zwischen den Gewinden im Wesentlichen der
einer herkömmlichen Ventilspiel-Einstellvorrichtung entspricht,
wie in 9 gezeigt, das Spiel nach dem Lebensdauertest
unabhängig von der Größe des anfänglichen
Spiels kaum zunahm, bei Mustern, deren Eingriffslänge zwischen den
Gewinden der Hälfte oder einem Drittel derjenigen einer
herkömmlichen Ventilspiel-Einstellvorrichtung entspricht,
wie in 10 und 11 gezeigt,
eine Zunahme des Spiels nach dem Test für jedes Muster,
bei dem das anfängliche Spiel, verglichen mit Mustern,
bei denen das anfängliche Spiel größer
war als 0,4 mm, 0,4 mm oder weniger betrug, außerordentlich
gering war.
-
Die
Testergebnisse zeigen damit an, dass es, selbst wenn die Eingriffslänge
zwischen dem Außengewinde 18 und dem Innengewinde 17 gegenüber
herkömmlichen Anordnungen verkürzt wird, um die
axiale Länge der Ventilspiel-Einstellvorrichtung 51 zu
reduzieren, möglich ist, Verschleiß zwischen dem
Außengewinde 18 und dem Innengewinde 17 außerordentlich
effektiv zu reduzieren.
-
Bei
Mustern, bei denen das anfängliche Spiel 0,4 mm oder weniger
betrug, wurde der maximale Oberflächendruck gemessen, der
zwischen den tragenden Flanken 19 und 21 des Außengewindes 18 und
des Innengewindes 17 wirkt. Bei Mustern, bei denen die
Eingriffslänge zwischen den Gewinden im Wesentlichen der einer
herkömmlichen Ventilspiel-Einstellvorrichtung entspricht,
betrug der maximale Oberflächendruck 10 MPa, bei Mustern,
bei denen die Eingriffslänge zwischen den Gewinden der
Hälfte der einer herkömmlichen Ventilspiel-Einstellvorrichtung
entspricht, betrug der maximale Flächendruck 20 MPa, und
bei Mustern, bei denen die Eingriffslänge zwischen den
Gewinden einem Drittel der einer herkömmlichen Ventilspiel-Einstellvorrichtung
beträgt, betrug der maximale Oberflächendruck
30 MPa.
-
12 und 13 zeigen
einen Ventiltrieb, der die Ventilspiel-Einstellvorrichtung der vierten
Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält. Elemente, die denen der ersten Ausführungsform
entsprechen, sind mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet,
und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
-
Die
Einstellschraube 11 dieser Ausführungsform weist
ein Außengewinde 73 an ihrem Außenumfang auf,
das in Gewindeeingriff mit einem Innengewinde 72 ist, das
am Innenumfang des Mutternelementes 10 ausgebildet ist.
Das Außengewinde 73 und das Innengewinde 72 haben
einen vertikal symmetrischen trapezförmigen Querschnitt,
und sie sind so eingerichtet, dass sie axiale Last, die bestrebt
ist, die Einstellschraube 11 in das Mutternelement 10 hineinzuschieben,
an den tragenden Flanken 74 und 75 des Außengewindes 73 und
des Innengewindes 72 aufnehmen.
-
Wie
bei der ersten Ausführungsform wird eine satinierte Oberfläche
mit einer Oberflächenrauigkeit Ra von 1,6 bis 12,5 an der
tragenden Flanke 74 des Außengewindes 73 durch
Kugelstrahlen ausgebildet, und das Außengewinde 73 wird
mit einem harten Film beschichtet, so dass die satinierte Fläche
eine Oberflächenhärte hat, die höher
ist die der tragenden Flanke 75 des Innengewindes 72.
Zwischen dem Außengewinde 73 und dem Innengewinde 72 ist
ein Spiel definiert, dessen Maß im Bereich von 0,1 bis
0,4 mm liegt.
-
Eine
Torsions-Schraubenfeder 76 ist zwischen der Einstellschraube 11 und
der Abschlusswand 9b des Stößels 9 angebracht.
Das obere Ende der Torsions-Schraubenfeder 76 ist mit einer
Eingriffsnut 77 in Eingriff, die in der oberen Fläche
des Mutternelementes 10 ausgebildet ist, und ist so drehend
an dem Mutternelement fixiert. Ihr unteres Ende greift in ein Eingriffsloch 78 ein,
das in der Einstellschraube 11 ausgebildet ist. So übt die
Schraubenfeder 76, wenn sie verdreht wird, Drehmoment auf
die Einstellschraube 76 aus, durch das die Einstellschraube 11 von
dem Mutternelement 10 nach unten vorsteht. Das Ende der
Einstellschraube 11, das von dem Mutternelement 10 vorsteht,
presst über einen Abstandshalter 23 auf das obere
Ende des Ventilschaftes 5.
-
Bei
dieser Ventilspiel-Einstellvorrichtung 71 ist es, selbst
wenn die tragende Flanke des Außengewindes 73 verschlissen
wird, weniger wahrscheinlich, dass die Oberfläche der tragende
Flanke des Außengewindes 73 glatt wird, da die
Vorsprünge und Vertiefungen der satinierten Oberfläche
verglichen mit der Verschleißtiefe ausreichend hoch sind,
so dass es weniger wahrscheinlich ist, dass der Reibungskoeffizient
zwischen den tragenden Flanken 74 und 75 des Außengewindes 73 und
des Innengewindes 72 abnimmt. Des Weiteren ist es, da die
satinierte tragende Flanke 74 des Außengewindes 73 eine
höhere Oberflächenhärte hat als die tragende
Flanke 75 des Innengewindes 72, möglich,
das Fortschreiten von Verschleiß der satinierten Oberfläche zu
verlangsamen, wodurch es wiederum möglich wird, Verringerung
des Reibungskoeffizienten zwischen den tragenden Flanken 74 und 75 effektiv
zu unterdrücken.
-
Bei
dieser Ventilspiel-Einstellvorrichtung 71 ist es, da die
tragende Flanke des Außengewindes 73 satiniert
ist, weniger wahrscheinlich, dass sich ein Ölfilm aufgrund
des Quetscheffektes bildet, wenn sich die tragenden Flanken 74 und 75 des
Außengewindes 73 und des Innengewindes 72 nahe
aneinander bewegen.
-
Bei
dieser Ausführungsform ist die Torsionsfeder, die Drehmoment
auf die Einstellschraube 11 ausübt, durch das
die Einstellschraube 11 von dem Mutternelement 10 vorsteht,
die Torsions-Schraube 76. Statt der Torsions-Schraubenfeder 76 kann
jedoch auch eine Spiralfeder eingesetzt werden.
-
14 und 15 zeigen
einen Ventiltrieb, der die Ventilspiel-Einstellvorrichtung 91 der
fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
enthält. Elemente, die denen der zweiten Ausführungsform
entsprechen, sind mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet,
und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
-
Das
Mutternelement 35 wird in ein Anbringungsloch 92 eingeführt,
das in der unteren Fläche des Hebels 32 ausgebildet
ist, und es weist ein Innengewinde 93 an seinem Innenumfang
auf, das in Gewindeeingriff mit einem Außengewinde 94 ist,
das an dem Außenumfang der Einstellschraube 36 ausgebildet
ist. Das Außengewinde 94 und das Innengewinde 93 weisen
einen vertikal symmetrischen dreieckigen Querschnitt auf, und sie
sind so eingerichtet, dass sie an ihren jeweiligen tragenden Flanken 95 und 96 eine
axiale Last aufnehmen, die bestrebt ist, die Einstellschraube 36 in
das Mutternelement 35 hineinzuschieben.
-
Wie
bei der zweiten Ausführungsform wird eine satinierte Oberfläche
mit einer Oberflächenrauigkeit Ra von 1,6 bis 12,5 an der
tragenden Flanke 95 des Außengewindes 94 durch
Kugelstrahlen ausgebildet, und das Außengewinde 94 wird
mit einem harten Film beschichtet, so dass die satinierte Oberfläche
eine Oberflächenhärte hat, die höher
ist die der tragenden Flanke des Innengewindes 93. Ein
Spiel ist zwischen dem Außengewinde 94 und dem
Innengewinde 93 definiert, dessen Maß zwischen
0,1 bis 0,4 mm liegt.
-
Eine
Torsions-Schraubenfeder 97 ist zwischen der Einstellschraube 36 und
der inneren Bodenfläche des Anbringungslochs 92 angebracht.
Das obere Ende der Torsions-Schraubenfeder 97 ist mit einem
Durchgangsloch 98 in Eingriff, das in der inneren Bodenfläche
des Anbringungslochs 92 ausgebildet ist, und ist so drehend
an dem Hebel 33 fixiert. Ihr unteres Ende ist mit einem
Eingriffsloch 99 in Eingriff, das in der Einstellschraube 36 ausgebildet
ist. So übt die Schraubenfeder 97, wenn sie verdreht
wird, Drehmoment auf die Einstellschraube 36 aus, durch
das die Einstellschraube 36 dazu neigt, von dem Mutternelement 35 nach
unten vorzustehen. Das Ende der Einstellschraube 36, das
von dem Mutternelement 35 vorsteht, presst auf das obere
Ende des Ventilschaftes 5.
-
Motoröl,
das auf die obere Fläche des Hebels 33 spritzt,
wird über das Loch 98 in das Anbringungsloch 92 eingeleitet
und bewirkt so Schmierung zwischen dem Außengewinde 94 und
dem Innengewinde 93.
-
Bei
dieser Ventilspiel-Einstellvorrichtung 91 ist es, selbst
wenn die tragende Flanke 95 des Außengewindes 94 verschlissen
wird, weniger wahrscheinlich, dass die Oberfläche der tragenden
Flanke 95 des Außengewindes 94 glatt
wird, da die Vorsprünge und Vertiefungen der satinierten
Oberfläche verglichen mit der Verschleißtiefe
ausreichend hoch sind, so dass es weniger wahrscheinlich ist, dass
sich der Reibungskoeffizient zwischen den tragenden Flanken 95 und 96 des
Außengewindes 94 und des Innengewindes 93 verringert. Des
Weiteren ist es, da die satinierte tragende Flanke 95 des
Außengewindes 94 eine höhere Oberflächenhärte
aufweist als die tragende Flanke 96 des Innengewindes 93,
möglich, das Fortschreiten von Verschleiß der
satinierten Oberfläche zu verlangsamen, wodurch es wiederum
möglich wird, Verringerung des Reibungskoeffizienten zwischen
den tragenden Flanken 95 und 96 effektiv zu unterdrücken.
-
Bei
dieser Ventilspiel-Einstellvorrichtung 91 ist es, da die
tragende Flanke 95 des Außengewindes 94 satiniert
ist, weniger wahrscheinlich, dass sich ein Ölfilm aufgrund
des Quetscheffektes bildet, wenn sich die tragenden Flanken 95 und 96 des
Außengewindes 94 und des Innengewindes 93 nahe
aneinander bewegen.
-
Bei
dieser Ausführungsform ist die Torsionsfeder zum Ausüben
von Drehmoment auf die Einstellschraube 36, durch das die
Einstellschraube 36 von dem Mutternelement 35 vorsteht,
die Torsions-Schraubenfeder 97. Anstelle der Torsions-Schraubenfeder 97 kann
jedoch eine Spiralfeder eingesetzt werden.
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16 und 17 zeigen
einen Ventiltrieb, der die Ventilspiel-Einstellvorrichtung 111 der
sechsten Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält. Elemente, die denen der dritten Ausführungsform entsprechen,
sind mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet, und auf ihre
Beschreibung wird verzichtet
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Das
Mutternelement 53 weist ein Innengewinde 17 an
seinem Innenumfang an seinem unteren Abschnitt auf. Die Einstellschraube 54 umfasst
ein mit Außengewinde versehenes Element 54A, das
ein Außengewinde 19 an seinem Außenumfang
aufweist und in Gewindeeingriff mit dem Innengewinde 17 an
dem Mutternelement 53 ist, sowie ein Schwenkelement 54B,
das axial verschiebbar in das Mutternelement 53 eingepasst
ist. Eine Tellerfeder 112 ist zwischen dem Schwenkelement 54B und
dem mit Außengewinde versehenen Element 54A angebracht.
Das Ende des Schwenkelementes 54B, das in das Mutternelement 53 eingeführt
ist, wird von dem mit Außengewinde versehenen Element 54A über
die Tellerfeder 112 getragen.
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Die
Tellerfeder 112 ist so eingerichtet, dass sie, wenn sich
der Motor abkühlt und es zu Unterschieden der Schrumpfung
der Einzelteile des Ventiltriebs kommt, zusammengedrückt
wird und so diese Unterschiede der Schrumpfung ausgleicht. Dadurch
wird verhindert, dass aufgrund unterschiedlicher Schrumpfung der
Einzelteile des Ventiltriebs ein Zwischenraum zwischen dem Ventil 4 und
den Ventilsitz 8 entsteht, so dass Kompressionsverlust
vermieden wird, wenn der Motor erneut gestartet wird.
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Das
Außengewinde 18 wird, wie in 3 gezeigt,
Kugelstrahlen unterzogen und dann mit einem harten Film beschichtet.
So weist die tragende Flanke 19 des Außengewindes 18 eine
satinierte Oberfläche mit einer Oberflächenrauigkeit
Ra von 1,6 bis 12,5 auf. Da das Außengewinde 18 mit
dem harten Film beschichtet ist, weist die satinierte Oberfläche
eine Oberflächenhärte auf, die höher
ist als die der tragenden Flanke 21 des Innengewindes 17.
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Eine
Torsions-Schraubenfeder 114 ist, wie in 17 gezeigt,
zwischen dem mit Außengewinde versehenen Element 54A und
einem unteren Abschnitt 113 des Mutternelementes 53 angebracht.
Das untere Ende der Torsions-Schraubenfeder 114 ist mit
einem Durchgangsloch 115 in Eingriff, das in dem unteren
Abschnitt 113 des Mutternelementes 53 ausgebildet
ist, und ist so drehend an dem Mutternelement fixiert. Ihr oberes
Ende ist mit einem Eingriffsloch 116 in Eingriff, das in
dem mit Außengewinde versehenen Element 54A ausgebildet
ist. So übt die Feder 114, wenn sie verdreht wird,
Drehmoment auf das mit Außengewinde versehene Element 54A aus,
durch das das Schwenkelement 54B dazu neigt, von dem Mutternelement 53 vorzustehen.
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Das
Ende 117 des Schwenkelementes 54B, das von dem
Mutternelement 53 vorsteht, ist, wie in 16 gezeigt,
kugelförmig. Das vorstehende Ende 117 ist mit
einer Vertiefung 59 in Eingriff, die in der unteren Fläche
des Hebels 52 an seinem Ende ausgebildet ist und trägt
so den Hebel 52 schwenkbar.
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Ein Ölableitloch 118 ist
in der inneren Bodenfläche des Anbringungslochs 56 ausgebildet,
das mit dem Durchgangsloch 115 in Verbindung steht. So
wird Motoröl, das von der oberen Abschlussfläche
des Mutternelementes 53 über den Zwischenraum
zwischen dem Außengewinde 18 und dem Innengewinde 17 in
das Mutternelement 53 fließt, aus dem Mutternelement 53 über
das Loch 115 und dann über das Ölableitloch 118 abgeleitet.
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Bei
dieser Ventilspiel-Einstellvorrichtung 116 ist es, selbst
wenn die tragende Flanke des Außengewindes 18 verschlissen
wird, weniger wahrscheinlich, dass die Oberfläche der tra genden
Flanke 19 des Außengewindes 18 glatt
wird, da die Vorsprünge und Vertiefungen der satinierten
Oberfläche verglichen mit der Verschleißtiefe
ausreichend hoch sind, so dass es weniger wahrscheinlich ist, dass
sich der Reibungskoeffizient zwischen den tragenden Flanken 19 und 21 des
Außengewindes 18 und des Innengewindes 17 verringert.
Des Weiteren ist es, da die satinierte tragende Flanke 19 des
Außengewindes 18 eine höhere Oberflächenhärte hat
als die tragende Flanke 21 des Innengewindes 17,
möglich, das Fortschreiten von Verschleiß der
satinierten Oberfläche zu verlangsamen, wodurch es wiederum
möglich wird, Verringerung des Reibungskoeffizienten zwischen
den tragenden Flanken 19 und 21 effektiv zu unterdrücken.
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Bei
dieser Ventilspiel-Einstellvorrichtung ist es, da die tragende Flanke 19 des
Außengewindes 18 satiniert ist, weniger wahrscheinlich,
dass sich ein Ölfilm aufgrund des Quetscheffektes bildet,
wenn sich die tragenden Flanken 19 und 21 des
Außengewindes 18 und des Innengewindes 17 nahe
zueinander bewegen.
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Bei
dieser Ausführungsform ist von der tragenden Flanke 19 des
Außengewindes 18 und der tragenden Flanke 21 des
Innengewindes 17 eine satinierte Oberfläche an
der tragenden Flanke 19 des Außengewindes 18 ausgebildet.
Stattdessen kann jedoch, wie in 4 gezeigt,
das Innengewinde 17 Kugelstrahlen unterzogen werden, um
eine satinierte Oberfläche an der tragenden Flanke 21 des
Innengewindes 17 auszubilden, und ihre Oberflächenhärte
kann höher sein als die der tragenden Flanke 19 des
Außengewindes 18. Auch in diesem Fall kann das
Innengewinde 17 Kugelstrahlen nur an der tragenden Flanke 21 des
Innengewindes 17 oder über seine gesamte Oberfläche
unterzogen werden.
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Bei
dieser Ausführungsform ist die Torsionsfeder zum Ausüben
von Drehmoment auf die Einstellschraube 54, durch das die
Einstellschraube 54 dazu neigt, von dem Mutternelement 53 vorzustehen,
eine Torsions-Schraubenfeder. Anstelle der Torsions-Schraubenfeder
kann jedoch eine Spiralfeder eingesetzt werden.
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Zusammenfassung
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Ventilspiel-Einstellvorrichtung
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Es
wird ein Ventilspiel-Einstellvorrichtung geschaffen, bei der es
weniger wahrscheinlich ist, dass sich ein Reibungskoeffizienten
zwischen den tragenden Flanken bei langer Einsatzdauer verringert.
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Die
Ventilspiel-Einstellvorrichtung enthält ein Mutternelement 10 mit
einem Innengewinde 17 an seinem Innenumfang, eine Einstellschraube 11 mit
einem Außengewinde 18 an ihrem Außenumfang,
das in Gewindeeingriff mit dem Innengewinde 17 ist, und
eine Rückstellfeder 12, die die Einstellschraube 11 in
einer Richtung spannt, in der sie von dem Mutternelement 10 vorsteht,
wobei das Außengewinde 18 und das Innengewinde 17 tragende
Flanken 19 bzw. 21 aufweisen, die eine axiale
Last aufnehmen, die bestrebt ist, die Einstellschraube 11 in
das Mutternelement 10 hineinzuschieben, wobei eine satinierte
Fläche an der tragenden Flanke 19 des Außengewindes 18 ausgebildet
ist und die satinierte Oberfläche eine höhere
Oberflächenhärte hat als die tragende Flanke des
Innengewindes 17.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2003-227318
A [0012]
- - JP 2006-132426 A [0012]
- - JP 2005-273510 A [0012]
- - JP 2005-12789 A [0012]