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Die Erfindung bezieht sich auf Ventilstößel, insbesondere für Verbrennungskraftmaschinen,
mit einem eine mit Schmiermittel versorgte Kammer aufweisenden Gehäuse und einem
Durchlaß in der Stirnwand der Kammer zu einer hohl ausgebildeten Ventilstange. Durch
diese Ventilstange strömt das Schmiermittel zum Kipphebel. Der Kipphebel soll unter
allen Betriebsbedingungen in bezug auf Drehzahl und Temperatur mit ununterbrochen
strömendem Schmiermittel versorgt werden, wobei sowohl eine übermäßige Schmierung
als auch ein Austrocknen vermieden werden muß. Im einzelnen besteht die der Erfindung
zugrunde liegende Aufgabe darin, einen Ventilstößel dieser Bauart zu schaffen, der
durch Selbstreinigung eine Verschmutzung bzw. Verstopfung des Durchlasses in der
Stirnwand der Kammer vermeidet. Die Zufuhr von Schmiermittel zum Kipphebel soll
zwar gedrosselt werden, der eine Drosselstelle darstellende Durchlaß soll sich jedoch
nicht zusetzen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vereinigung folgender
Merkmale gelöst: a) der Ventilstößel wird in an sich bekannter Weise vom Nockenantrieb
in Drehung versetzt; b) die Stirnwand bildet eine in das Innere der Kammer hineinkonvergierendes,
um die Achse des Durchlasses erzeugte Rotationsfläche; c) eine Ventilplatte wird
von einem Federelement gegen die Stirnwand gedrückt, das an der Ventilplatte exzentrisch
angreift; d) das Federelement, das sich mit dem Stößel dreht, setzt die Ventilplatte
in Drehung relativ zur Stirnwand.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Äusführungsbeispielen in
der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Teilschnittansicht einer Verbrennungskraftmaschine,
bei welcher ein Schmiermittel über einen erfindungsgemäßen Ventilstößel und eine
hohle Ventilstange einem im Zylinderkopf angeordneten Ventilkipphebel zugeführt
wird, F i g. 2 einen Schnitt durch den Ventilstößel nach F i g. 1 in vergrößertem
Maßstab, F i g. 3 einen der F i g. 2 entsprechenden Schnitt durch eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Ventilstößels, F i g. 4 den entsprechenden Ausschnitt einer
dritten Ausführungsform, F i g. 5 den entsprechenden Ausschnitt einer vierten Ausführungsform,
F i g. 5 a das bei der Ausführungsform nach F i g. 5 verwendete Federelement vergrößert
und in schaubildlicher Ansicht, F i g. 6 eine weitere Ausführungsform der Ventilplatte
in schaubildlicher Ansicht und in vergrößertem Maßstab, F i g. 6 a ein weiteres
Ausführungsbeispiel der Ventilplatte in einer der F i g. 6 entsprechenden Darstellung,
F i g. 7 einen Ausschnitt aus F i g. 2 in vergrößertem Maßstab, F i g. 7 a einen
der F i g. 7 entsprechenden Schnitt in anderer Ausführung.
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In F i g. 1 ist ein Nocken 5 dargestellt, der im Kurbelkasten
6 drehbar angeordnet ist. Ein Ventilstößel 7 ist in einer Bohrung 8 im Kurbelkasten
6 verschiebbar angeordnet. Der Ventilstößel ? arbeitet mit dem Nocken 5 unter Ausführung
einer hin- und hergehenden Bewegung zusammen und wird vom Nockenantrieb in Drehung
versetzt. Eine hohl ausgebildete Ventilstange 9 liegt an dem anderen Ende des Ventilstößels
7 an und erstreckt sich durch eine Bohrung 10 im Zylinderkopf 11,
bis zu dem freien Ende eines Kipphebels 12. Der Kipphebel 12 ist um
ein Kugelgelenk 13 schwenkbar angeordnet, das wiederum mit dem Zylinderkopf 11 verschraubt
ist. Ein mit dem Zylinder 15 in Verbindung stehendes Ventil 14 arbeitet mit
dem anderen Ende des Kipphebels 12 zusammen. Eine Druckfeder 16 bringt die Ventilspindel
des Ventils 14 mit dem Kipphebel 12 und wiederum das andere Ende des Kipphebels
12 mit der Ventilstange 9 in Anlage, welche ihrerseits den Ventilstößel 7 gegen
den Nocken 5 drückt. Dies stellt die herkömmliche Anordnung eines Ventils bei einem
Verbrennungsmotor dar.
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F i g. 2 zeigt einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Ventilstößels
7 mit einem im Ventilstößel angeordneten Gehäuse 17. Das Gehäuse 17 und der Ventilstößel
7 können sich koaxial relativ zueinander bewegen. Die zylindrische Wand
18 des Gehäuses 17
umschließt eine Kammer 19 für ein Schmiermittel.
Ein in der zylindrischen Wand 18 des Gehäuses 17 vorgesehener und sich durch die
Wand 18 erstrekkender Einlaß 20 für das Schmiermittel -steht mit der Kammer
19 in Verbindung und arbeitet mit einem zugeordneten Einlaß 21 zusammen, der in
der Wandung des Ventilstößels 7 vorgesehen ist. Der Einlaß 21 steht wiederum
mit einer Ausnehmung 22 im Kurbelkasten 6, wenn sich das Gehäuse 17 und der Ventilstößel
7 in der in F i g. 2 gezeigten Stellung befinden. Das untere Ende des Gehäuses
17 und das untere Ende des Ventilstößels 7 bilden zusammen eine Druckkammer
23 für Öl od. dgl. Eine mit der Kammer 19 an ihrem unteren Ende in Verbindung stehende
Öffnung 25 erstreckt sich durch das untere Ende des Gehäuses 17 und steht mit der
Druckkammer 23 in Verbindung. Ein in Form einer Scheibe ausgebildetes Absperrventil
24 in der Druckkammer 23 in unmittelbarer Nähe der Öffnung 25 kann diese schließen,
wenn der Ventilstößel 7 bei seiner hin- und hergehenden Bewegung sich von dem Nocken
5 weg bewegt. Eine Feder 26 in der Druckkammer23 trennt das Gehäuse 17 vom
Ventilstößel 7 und bringt eine Schließpfanne 28 des Absperrventils 24 mit dem Boden
des Gehäuses 17 in Anlage. Die Schließpfanne 28 weist einen federnden Finger 28
a auf, der das Absperrventil 24 in unmittelbarer Nähe der Öffnung 25 hält.
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Ist der Öldruck in der Druckkammer 23 niedriger als der Druck des
Schmiermittels in der Kammer 19, ermöglicht das Absperrventil 24 einer druckausgleichenden
Menge Öl das Durchströmen der Öffnung 25 in die Druckkammer 23. Ist dagegen der
Druck in der Druckkammer 23 höher als der Druck in der Kammer 19, bleibt
das Absperrventil 24 unter dem durch den federnden Finger 28a der Schließpfanne
28 des Absperrventils ausgeübten Druck auf seinem Sitz. Der Druckunterschied wird
unter diesen Umständen durch den »Ablauf« zwischen den benachbarten Wänden des Ventilstößels
7 und des Gehäuses 17 zu einer Ringnut 29, die die Verbindung zwischen den Einlässen
20 und 21 herstellt.
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Das kreisringförmige obere Ende 30 des Gehäuses 17 ist offen und stützt
einen mit einem Flansch 32 versehenen Ventilstangensitz 31 drehbar ab. Der Ventilstangensitz
31 ist an seinem oberen Ende mit
einer Stützpfanne 47 versehen
und stützt seinerseits die Ventilstange 9 ab. In der Stirnwand dieses den oberen
Abschluß der mit Schmiermittel versorgten Kammer 19 bildenden Ventilstangensitzes
31 ist ein Durchlaß 33 zu der hohlen Ventilstange 9 vorgesehen. Vorzugsweise ist
dieser Durchlaß 33 im Stoßstangensitz 31 mittig angeordnet. Die Stirnwand bildet
eine in das Innere der Kammer 19 hineinkonvergierende, um die Achse des Durchlasses
33 erzeugte Rotationsfläche 34. Bei der gezeigten, bevorzugten Ausführungsform ist
die Rotationsfläche 34 eine Kegelfläche. Der Öffnungswinkel der in den Figuren gezeigten
Kegelfläche 34 ist zwecks besserer Veranschaulichung wesentlich verkleinert dargestellt.
Er beträgt etwa l78°, d. h., der in F i g. 2 mit 27 bezeichnete Winkel zwischen
der Kegelfläche und einer zur Längsachse des Ventilstanoensitzes 31 senkrecht befindlichen
Ebene beträgt etwa 1°. Der Durchmesser des Durchlasses 33 kann zweckmäßig etwa 2,18
mm betragen. Öffnungswinkel und Durchmesser des Durchlasses können zur Erzielung
größerer oder kleinerer Schmiermitteldurchsätze abgeändert werden.
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Eine Ventilplatte 35 ist im Gehäuse 17 zwischen dem Einlaß
20 für das Schmiermittel und dem Ventilstangensitz 31 schräg zum Durchlaß
33 angeordnet. Die Ventilplatte 35 dient zur Regelung der Durchflußmenge des Schmiermittels
durch den Durchlaß 33. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Ventilplatte
35 aus einer Planscheibe, deren Durchmesser größer als jener des Durchlasses 33
ist, jedoch kleiner als der Durchmesser der Kammer 19. Die Ventilplatte 35 liegt
entlang einer sich vom Scheitelpunkt bis zum Kreisumfang bzw. Randabschnitt erstreckenden
Linie oder an mindestens zwei Punkten der die Rotationsfläche 34 bildenden
Stirnwand des Ventilstangensitzes 31 an, ist also, wie erwähnt, schräg zur Längsachse
des Ventilstangensitzes angeordnet. Bei der in F i g. 7 a dargestellten Ausbildung
des Ventilstangensitzes 31 weist die Rotationsfläche 34 eine Ringnut
34a auf, die zum Durchlaß 33 konzentrisch angeordnet ist. Dadurch entsteht
ein Zweipunktkontakt zwischen der Ventilplatte 35 und der Rotationsfläche 34.
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Die Ventilplatte 35 kann zweckmäßig aus einer Bimetallplatte zum Temperaturausgleich
bestehen. Ist diese Platte z. B. bei Zimmertemperatur flach und dann bei erhöhter
Temperatur konkav, so wird die Strömung gedrosselt, wenn die konkave Fläche am Durchlaß
33 des Ventilstangensitzes 31 bzw. an der Rotationsfläche 34 anliegt, und umgekehrt
steht die Ventilplatte 35 bei niedriger Temperatur vom Durchlaß 33 ab, so daß mehr
Schmiermittel durchströmen kann.
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Die Ventilplatte 35 wird von einem Federelement gegen die Stirnwand
bzw. die Rotationsfläche 34 gedrückt, das an der Ventilplatte exzentrisch angreift.
Dieses Federelement, das sich mit dem Ventilstößel ? dreht, setzt die Ventilplatte
35 in Drehung relativ zur Stirnwand.
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Bei dem in F i g. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist dieses Federelement
eine Spiralfeder 36. Das andere Ende der Spiralfeder 36 stützt sich am Gehäuse 17
ab.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 besteht das Federelement
36 aus einer kurzen Feder 39, deren oberes Ende 40 ebenfalls exzentrisch
an der Ventilplatte 35 angreift. Das andere Ende 41 dieser Feder 39 sitzt
in einer an der Gehäuseinnenwand vorgesehenen Rille 42 zwischen dem Einlaß
20 für das Schmiermittel und dem unteren Ende des Gehäuses 17.
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Bei der weiteren Ausführungsform nach F i g. 4 weist das Federelement
einen in der Kammer 19 angebrachten, hohlen Zylinder 43 und einen Finger
44
auf, der an einem Ende des Zylinders 43 befestigt ist und außermittig
federnd an der Ventilplatte 35 angreift.
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Bei der in F i g. 5 und 5 a gezeigten Ausführungsform schließlich
besteht das Federelement 50 aus einer Planscheibe 50, die einen Finger 49 aufweist,
der aus der Ebene der Planscheibe 48 hervorsteht und außermittig an der Ventilplatte
35 angreift, wobei eine Feder 46 zum Stützen der Planscheibe 50 in
der Kammer 19 vorgesehen ist.
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Die Feder 46 kann auch nach Art der kurzen Feder 39 in F i
g. 3 ausgebildet sein, die in einer an der Gehäuseinnenwand der Kammer
19 vorgesehenen Rille oder von einer entsprechenden Schulter bzw. einer in
der Kammer 19 vorgesehenen Rippe abgestützt ist. Das Federelement
50 kann auch ohne Feder 46 verwendet werden. In diesem Fall stützt
sich die Planscheibe 48 in einer Auskehlung oder einer an der Gehäuseinnenwand
der Kammer 19 vorgesehenen Rille ab, während der federnde Finger
49
die Ventilplatte 35 abstützt.
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Das Federelement und die Ventilplatte können auch die aus F i g. 6
ersichtliche Ausbildung aufweisen, bei welcher zwei federnde Finger 51 und
51 a
aus einer Planscheibe 52 herausgebogen sind. Die
Planscheibe 52 arbeitet dabei als Ventilplatte mit der Rotationsfläche
34 des Ventilstangensitzes 31 zusammen. Die Finger 51 und
51a stützen sich in einer Auskehlung oder einer an der Gehäuseinnenwand der
Kammer 19 vorgesehenen Rille ab und halten die die Ventilplatte bildende
Planscheibe 52 in Anlage an der Rotationsfläche 34. Bei einer in F i g. 6
a gezeigten weiteren Ausführungsform der Ventilplatte nebst Federelement ist der
Finger als Kreisring 54
ausgebildet, der von einer Planscheibe 53 ausgestanzt
ist und sitzt ähnlich in einer Auskehlung oder Rille, wie sie beispielsweise in
F i g. 3 bei 42 gezeigt ist. Naturgemäß federt die Planscheibe 52 bzw. 53 gegenüber
den Fingern 51, 51 a bzw. dem Kreisring 54.
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Wenn der Ventilstößel während des Betriebes rasch hin- und hergeht,
das Ventil 14 öffnet und schließt und unter Druck Schmiermittel der Ausnehmung 22
zugeführt wird, kommt die die Strömung drosselnde Ventilplatte 35 dank dem exzentrisch
angeordneten Federelement 36 an der Rotationsfläche 34 in unmittelbarer Nähe des
Durchlasses 33 des Ventilstangensitzes 31 in Anlage, so daß die unter Druck erfolgende
Schmiermittelzufuhr zur Ventilstange 9 und dem Kipphebel 12 gedrosselt wird. Während
der hin- und hergehenden Bewegung wird der Ventilplatte 35 durch die Reibverbindung
zwischen Ventilstößel 7, Feder 26, Gehäuse 17 und Feder 37 (F i g. 2) bei der Drehung
des Ventilstößels 7 durch den mit ihm in Verbindung stehenden und ihn betätigenden
Nocken 5 eine Drehbewegung erteilt. Die Ventilplatte 35 selbst dreht sich innerhalb
der Kammer 19 in bezug auf die Rotationsfläche 34
infolge der Tatsache,
daß der Ventilstangensitz 31 durch die Reibverbindung seiner Stützpfanne 47 mit
der Ventilstange 9 festgehalten wird.
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Infolge des zwischen Ventilplatte 35 und Rotationsfläche
34
bestehenden Kontakts und der Wirkung deren Relativdrehung entsteht eine Schleif-und
Abwischwirkung zwischen der Ventilplatte 35 und der Oberfläche 34, wodurch die Zwischenfläche
frei von Fremdkörpern gehalten wird. Durch die beschriebene Relativdrehung werden
die Schmutzteilchen auch abgebrochen bzw. zerrieben, so daß der Durchlaß 33 nicht
verschmutzt oder verstopft werden kann.