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Die Erfindung betrifft eine Ventildrehvorrichtung für Brennkraftmaschinen,
die das Ventil mittels eines am Ventilschaft befestigten Antriebsteils während des
Schließvorgangs durch ein maschinengehäusefest gelagertes Abstützungsteil dreht
und deren Drehantrieb während des Öffnungsvorgangs durch einen zwischen Antriebsteil
und Abstützungsteil vorgesehenen, als Überholkupplung wirkenden Freilauf außer Eingriff
gesetzt wird.
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Bei einer Ventildrehvorrichtung der beschriebenen Art ist es bekannt
(USA-Patentschrift 1467 674), das Ventil während der Schließbewegung durch einen
gehäusefesten Schwinghebel zu drehen, dessen Drehachse senkrecht zur Bewegungsrichtung
des Ventils liegt und der nach Art einer Ratsche mit einem koaxial am Ventilschaft
befestigten stirnseitig verzahnten Federteller zusammenarbeitet. Durch die Drehung
des Ventils wird ein Anschleifen der Ventilsitze bezweckt. Dadurch erreicht man
den Vorteil, daß die sich auf den Sitzflächen des Ventils bildenden Ablagerungen
aus Rückständen des Kraftstoffs und der Additiven der hochlegierten Schmieröle beseitigt
werden. Eine ausreichende Schleifwirkung erzielt man jedoch nur durch eine entsprechende
Drehbewegung des Ventils im Augenblick des Aufsetzens. Da ein von der Hubbewegung
des Ventils abgeleiteter Drehantrieb am Ende des Hubes wirkungslos ist, muß die
infolge der Massenträgheit im Ventil gespeicherte Rotationsenergie genügend groß
sein, um ein Anschleifen zu bewirken. Die bekannte Ventildrehvorrichtung hat den
Nachteil, daß abgesehen von der Kurvenform des Nockens, die mit Rücksicht auf ein
sanftes Aufsetzen des Ventils ausgelegt sein muß, infolge der Kinematik des Schwinghebels
die Drehgeschwindigkeit mit kleiner werdendem Ventilhub stark abnimmt. Die Kinematik
des Schwinghebels hat ferner zur Folge, daß im Augenblick des Eingreifens des Schwinghebels
in die Verzahnung des Federtellers die Beschleunigungswerte am größten sind. Durch
die stoßweise Belastung tritt erhöhter Verschleiß auf. Ferner ist, durch die Konstruktion
bedingt, die Anpreßkraft der Feder auf den Schwinghebel beim Einsetzen der Drehbewegung
am geringsten, während sie im Augenblick des Aufsetzens des Ventils am größten ist.
Um eine ausreichende Funktionssicherheit auch im höheren Drehzahlbereich zu gewährleisten,
ist es daher erforderlich, die Feder entsprechend stark auszubilden. Eine erhöhte
Federkraft vergrößert aber gleichzeitig die Reibungskräfte zwischen dem Schwinghebel
und dem verzahnten Federteller, wodurch die Drehbewegung des Ventils stark abgebremst
wird. Es ist ferner bei einer Ventildrehvorrichtung anderer Bauart (USA.-Patentschrift
2 766 746) bekannt, die Drehbewegung des Ventils durch zwei miteinander kämmende,
achsparallele, am Umfang schrägverzahnten Zahnräder zu erzeugen, von denen das eine
mit dem Ventilschaft verbunden und das andere ortsfest ist. Dabei ist das ortsfeste
Zahnrad so auf einem Klemmkegel angeordnet, daß es bei der Öffnung des Ventils auf
dem Klemmkegel festgehalten wird, während es beim Schließen des Ventils vom Klemmkegel
abgehoben wird und sich frei drehen kann. Dadurch wird erreicht, daß das Ventil
nur während des öffnens und nur in -einer Richtung gedreht wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Mängel
zu beheben und eine funktionssichere Ventildrehvorrichtung zu schaffen. bei der
ein möglichst geringer Verschleiß auftritt.
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Sie wird bei einer Ventildrehvorrichtung der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise das Antriebsteil
über ein Führungsstück mit einer zu einer Ventilschaftmantellinie geneigten, in
einer zu dieser parallelen Ebene liegenden, das Abstützungsteil bildenden Kulisse
in Verbindung steht und daß der Freilauf zwischen Antriebsteil und Führungsstück
angeordnet ist.
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Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Abstützungsteiles erreicht
man den Vorteil, daß die von der Ventildrehvorrichtung erzeugte Drehgeschwindigkeit
des Ventils nur durch die Form der Kulisse bestimmt wird und beliebig gewählt werden
kann. Die Drehbewegung des Ventils kann daher sanft eingeleitet und bis zum Aufsetzen
des Ventils gesteigert werden. Ferner bietet die erfindungsgemäße Anordnung des
Freilaufs den Vorteil, daß alle Bauarten von Freiläufen verwendet werden können,
die nach Art einer Überholkupplung arbeiten, bei denen die Wirkungsweise also nur
von der Relativgeschwindigkeit zwischen dem treibenden und angetriebenen Teil abhängt.
Dadurch lassen sich besonders verschleißarme Konstruktionen mit geringem Schaltspiel
und kleinen Schaltkräften verwirklichen.
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Um die Drehbewegung den jeweiligen Betriebsverhältnissen anpassen
zu können, ist es gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, die Kulisse
um eine zur Bewegungsebene des Führungsstückes senkrechte Achse drehbar zu lagern.
Dadurch kann auch während des Betriebes eine mehr oder weniger große Drehbewegung
und eine dementsprechende Drehgeschwindigkeit erreicht werden. Ferner ist es zweckmäßig,
daß das als Ventilglocke ausgebildete Antriebsteil mit dem Ventilschaft über ein
Kreuzgelenk verbunden ist, dessen Schwenkachsen in einer zum Ventilschaft senkrechten
Ebene liegen. Dadurch vermeidet man, daß durch die Ventilglocke Kippmomente auf
die Ventilführung ausgeübt werden. Die Ventilfedern stützen sich auf Wälzlagern
ab, um die Drehung der Ventile zu ermöglichen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schnitt
dargestellt.
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Die Abbildung zeigt ein Ventilgehäuse 1, in dem ein Ventil 2 geführt
ist. Der im Ventilgehäuse eingebettete Ventilsitzring ist mit 3 bezeichnet. Am freien
Ende des Ventilschaftes 4 greifen an einem Federteller 5 Ventilfedern 6 an. die
sich über einen zweiten Federteller 7 und ein Wälzlager 8 im Ventilgehäuse 1 abstützen.
Ferner ist mit dem freien Ende des Ventilschaftes 4 ein als Ventilglocke ausgebildetes
Antriebsteil 9 über ein Kreuzgelenk 10 verbunden. Die Ventilglocke 9 weist an ihrem
oberen Ende 11 einen Freilauf auf, mit dessen äußerem Ring 12 ein Führungsstück
13 verbunden ist. Das Führungsstück gleitet in einer das Abstützungsteil bildenden
Kulisse 14, die um eine zur Bewegungsebene des Führungsstückes 13 senkrechte Achse
15 verschwenkbar gelagert ist. Die Kulisse 14 kann mittels eines Handhebels 16 in
die gewünschte Stellung gebracht werden. Der Antrieb des Ventils erfolgt über einen
Kipphebel 17, der mit einem Kugelgelenk 18 über die Ventilglocke 9 und das Kreuzgelenk
10 auf das freie Ende des Ventilschaftes 4 einwirkt.
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Die Wirkung der Ventildrehvorrichtung ist folgende: Bei der Schließbewegung
des Ventils gleitet in der willkürlich verschwenkbaren Kulisse 14 das
Führungsstück
13, welches über den Ring 12 des Freilaufes 11 die Ventilglocke
9 in Drehrichtung dreht.
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Mit dem Ende der Längsbewegung des Ventils endet auch der Antrieb
für die Drehbewegung, jedoch bewirken die Massen- und Trägheitskräfte des Ventils,
daß die Drehbewegung des Ventils im Augenblick des Aufsetzens noch erhalten bleibt.
Die Drehbewegung wird auch nicht durch das Führungsstück gehemmt, da der Freilauf
in dieser Drehrichtung nicht sperrt.
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Der Freilauf 11 verhindert das Zurückdrehen der Ventilglocke
9, wenn das Führungsstück 13 bei der Öffnung des Ventils in seine Ausgangsstellung
zurückläuft. Die Drehbewegung der Ventilglocke 9 wird über ein Kreuzgelenk
10 auf den Ventilschaft 4 übertragen. Durch das Kreuzgelenk wird eine
kardanische Verbindung zwischen der Ventilglocke 9 und dem Ventilschaft
4 erzielt und damit ein Zwang zwischen beiden Teilen vermieden. Die Ventilfedern
6 stützen sich über einen Federteller 7 auf einem Wälzlager
8 ab und können ungehindert dieDrehbewegungmitmachen.