DE1924128C3 - Vorrichtung zum Drehen von Ventilen, vorzugsweise für Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Drehen von Ventilen, vorzugsweise für Verbrennungskraftmaschinen, unter Verwendung eines mit Taschen versehenen Grundkörpers, in denen Wälzkörper auf gegenüber einer senkrecht zur Ventilachse gedachten Bezugsebene mit einer Neigung in Umfangsrichtung versehenen Laufbahnen abrollen, wobei die Taschen im Grundköirper in bezug auf eine stirnseitige Grundkörperoberfläche nur so tief eingeprägt sind, daß sie die schrägen Laufbahnen aufnehmen können.

Die Steigerung der spezifischen Leistung von modernen Brennkraftmaschinen hat an die Ventile, besonders aber an die Auslaßventile, immer höhere Anforderungen gestellt Durch Verwendung hochlegierter Stähle, vor allem durch die Entwicklung gepanzerter Auslaßventile, wurde die Lebensdauer der Ventile zwar wesentlich gesteigert, jedoch trifft dieses in erster Linie auf die Erhöhung der Hitzebeständigkeit und Korrosionsfestigkeit zu. Es gibt jedoch weitere Ursachen für vorzeitiges Versagen, z. B. Steckenbleiben in den Führungen, Bildung von Undichtigkeiten durch Abblättern von Verbrennungsrückständen am Ventilsitz, Verwerfen des Ventiltellers, Riefigwerden der Ventilsitze, Fressen der Ventilschäfte und ähnliche Mängel, die mit Hilfe von VentildrehvorrichUaigen vermieden werden können. Durch den Einsatz, von Ventildrehvorrichtungen kann ferner erreicht werden, daß sich die Auslaßventile nicht einseitig überhitzen, wenn sich durch ungleichmäßige Erwärmung des Zylinderkopfes die Ventilsitze verziehen und damit an einer Stelle undicht werden.

Bekannt sind u. a. Vorrichtungen, bei denen (F i g. 1 bis 3 der Zeichnung) Stahlkugeln 6 in kreisförmig angeordneten Laufbahnen 7 eines Grundkörpers 1 angeordnet sind, wobei die Laufflächen Neigungen

gegenüber einer senkrecht zur Ventilachse gedachten Bezugsebene aufweisen, auf denen die Stahlkugeln 6 unter der Einwirkung einer sich an einer Grundplatte 2 abstützenden Tellerfeder 3 abrollen können. Die Federn 4 stützen sich mit den Formstücken 5 gegen eine Seite der eingeprägten Laufbahnen und drücken die Kugeln 6 bei entlastetem Ventil in deren obere Lage. Bei geschlossenem Ventil liegt die Tellerfeder 3 leicht auf den Stahlkugeln 6 auf. Wenn sich das Ventil öffnet, wird dieser Mechanismus zusammengedrückt, die Tellerfeder 3 gespannt und abgeflacht Sie drückt damit die Kugel auf ihren schrägen Laufflächen nach unten. Hierdurch wird dem festen Grundkörper 1 eine Drehbewegung erteilt, die sich über die Ventilkegelstücke auf das Ventil selbst überträgt

Um die Ventildrehvorrichtungen wirtschaftlich fertigen zu können, wird heute allgemein der Grundkörper mit den die Kugeln aufnehmenden notwendigen Taschen und den darin befindlichen tiefen Laufbahnen kalt geprägt Wegen der hohen Verformungswiderstände der zur Herstellung der Ventildrehvorrichtungen verwendeten Stähle können nur kleine Teile kalt fertiggeprägt werden. Bei größeren Teilen, wie sie für Schiffsmotoren bzw. stationäre Motoren verwendet werden, ist der Verforrnungswiderstand so groß, daß eine Warmverformung mit anschließender Kaltmatrizierung durchgeführt werden muß. Im Laufe der Entwicklung wurde die Forderung gestellt, immer größere Teile herzustellen, damit z. B. auch die Ventile großer und größter Schiffsmotoren mit Ventildrehvorrichtungen versehen werden können. Bei Fertigungsversuchen und Werkzeugerprobungen stellte es sich jedoch heraus, daß die übliche Herstellungsart großer Grundkörper wegen der dann erforderlichen Pressenleistung und der immer größeren und komplizierteren

Werkzeuge nicht mehr wirtschaftlich ist.

Zur Behebung: dieser Schwierigkeiten ist bereits vorgeschlagen, die die Laufbahnen enthaltenden Taschen in mehreren kaltgeprägten, segmentartigen Einsatzstücken für den Grundkörper anzuordnen.

Durch die Herstellung relativ kleiner Einsatzstücke können die für eine Pressung notwendigen Kräfte in Grenzen gehalten werden. Beim Übergang zu immer größeren Wälzkörpern, die immer tiefere Einprägungen verlangen, genügt jedoch die Herstellung von Einsatzstücken nicht, um die fabrikatorischen Schwierigkeiten, insbesondere die große Materialverformung, den großen Werkzeugverschluß bzw. das Verzundern der Einprägungen bei einer Warmformgebung zu verhindern. Der US-PS 27 75 959 ist zwar eine Ventildrehvorrichtung zu entnehmen, bei der die Laufbahnen der Wälzkörper nur geringfügig in die sie aufnehmenden Teile eingeprägt sind, jedoch ist die Form dieser Teile kompliziert und verlangt bei einer spanlosen Formge-

bung extrem hohe Verformungen, insbesondere bei größeren Einheiten, so daß ohnehin nur die Herstellung !deiner Einheiten möglich ist Eine geringere Verformung bei der Herstellung von Kugellaufbahnen einer Ventildrehvorrichtung ist lediglich bei einer Konstruktion gemäß der US-PS 26 24 323 möglich. Eine solche Ausführungsform hat jedoch keine große Lebensdauer, da durch die Berührung zweier konvexer Flächen eine zu hohe Hertzsche Flächenpressung auftritt und die Kugeln innerhalb ihrer Führungen eine Bohrbewegung ausführen. Die verwendete Tellerfeder dient nur als Rückholfeder zur Kugelentlastung. Tatsächlich sind weder Ausführungsformen nach der US-PS 27 75 959 (Figur 6 bis 8) noch nach der US-PS 26 24 323 (Figur 9) jemals zum praktischen Einsatz gelangt

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Grundkörper mit Laufbahnen für Wälzkörper sehr großer Abmessungen zu schaffen, ohne daß beim Herstellen durch Prägen eine übermäßige Verzunderung eintritt und die Werkzeuge einem hohen Verschleiß ausgesetzt sind.

Gemäß der Erfindung werden die vorstehend genannten Schwierigkeiten bei einer Ventildrehvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch vermieden, daß die stirnseitige Grundkörperoberfläche in der Bezugsebene liegt und zur Führung und Abstützung der Wälzkörper ein vom Grundkörper unabhängiges Führungsteil vorgesehen ist

Nach einem den Gegenstand der Erfindung weiter ausbildenden Merkmal kann das Führungsteil aus ziehfähigem Stahlblech oder dergleichen bestehen, in welches Öffnungen mit Lappen oder Zungen zu; Führung der Wälzkörper einschließlich der zugehörigen Federelemente eingearbeitet sind. Vorteilhafterweise sind an einem Ende der langgestreckten Öffnungen des Führungsteils zur Abstützung der Wälzkörper nebeneinander angeordnete Zungen ausgearbeitet, von denen eine oder mehrere nach unten und die jeweils benachbarten Zungen nach oben abgewinkelt sind, während an dem den Zungen gegenüberliegenden öffnungsende eine weitere Zunge zur Führung des auf ίο die Wälzkörper einwirkenden Federelementes angebracht ist

Der Grundkörper kann mit dem Führungsteil durch eine Kalt- oder Warmverbindung, wie Verstiftung, Verschweißung oder dergleichen verbunden sein. Auch ist es möglich, das Führungsteil aus einem geeignetem Kunststoff herzustellen.

Der Erfindungsgegenstand weist nunmehr flache Taschen mit einer geringen Materialverformung ohne Verzunderung durch vorhergegangene Warmverformung auf. Der Werkzeugverschleiß ist sehr gering. Das Gefüge der schrägen Laufflächen ist von hoher Qualität

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispieie. gemäß der Erfindung schematisch dargestellt und näher erläutert Hierin zeigen die

F i g. 4,5 und 6 eine Zusammenstellung des Grundkörpers mit einem Führungsteil,

Fig.7 bis 11 eine besondere Ausführungsform des Führungsteiles.

Wie die F i g. 4 bis 6 zeigen, ist das Führungsteil 8 mit dem Grundkörper 9 durch Stifte 10 verbunden. Die F i g. 6 zeigt einen Ausschnitt des Grundkörpers 9 mit aufgesetztem Führungsteil 8 in vergrößertem Maßstab, insbesondere die Anordnung des Federelementes 4 an einem Halteglied 5. Die Fig.7 bis 11 zeigen eine weitere Ausbildung des Führungsteils. Es besteht aus ziehfähigem Stahlblech 11, in welches Öffnungen so eingearbeitet sind, daß auf der einen Seite ein oder mehrere Lappen 12 nach oben und ein oder mehrere benachbarte Lappen nach unten gebogen sind. Dadurch wird das Herausfallen der Wälzkörper verhindert Auf der gegenüberliegenden Seite der Laufbahn wird das Federelement 4 durch einen waagerecht ausgearbeiteten Lappen 13 geführt Die Fixierung des Führungsteils 11 gegenüber dem Grundkörper 14 kann durch mechanische oder schweißtechnische Maßnahmen erfolgen. Gezeigt ist in dem Beispiel der F i g. 7 eine Buckelschweißung 15. Fig. 10 zeigt eine Verstiftung, F i g. 11 eine Verbindung durch einen im Führungsteil 11 gezogenen Kragen 16, der in eine Bohrung 17 des Grundkörpers 14 faßt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Drehen von Ventilen, vorzugsweise für Verbrennungskraftmaschinen, unter Verwendung eines mit Taschen versehenen Grundkörpers, in denen Wälzkörper auf gegenüber einer senkrecht zur Ventilachse gedachten Bezugsebene mit einer Neigung in UmfangsrichUing versehenen Laufbahnen abrollen, wobei die Taschen im Grundkörper in bezug auf eine stirnseitige Grundkörperoberfläche nur so tief eingeprägt sind, daß sie die schrägen Laufbahnen aufnehmen können, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitige Grundkörperoberfläche in der Bezugsebene liegt und zur Führung und Abstützung der Wälzkörper (6) ein vom Grundkörper (9) unabhängiges Führungsteil (8) vorgesehen ist

2. Vorrichtsing nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsleil (8) aus ziehfähigem Stahlblech (U) oder dergleichen besteht, in welches öffnungen mit Lappen oder Zungen (12, 13) zur Führung der Wälzkörper (6) mit den dazugehörigen Federelementen (4) eingearbeitet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende der langgestreckten öffnungen des Führungsteiles (8) zur Abstützung der Wälzkörper (6) zwei oder mehrere nebeneinander angeordnete Zungen (12) ausgearbeitet sind, von denen eine oder mehrere nach unten und deren benachbarte Zunge(n) nach oben abgewinkelt ist/sind, während an dem den Zungen gegenüberliegenden öffnungsende eine weitere Zunge (13) zur Führung des auf den Wälzkörper (6) einwirkenden Federelementes (4) angebracht isL

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (9) mit dem Führungsteil (8) durch eine lösbare Verbindung wie Verstiftung oder dergleichen oder durch eine Schweißverbindung wie Buckeischweißung oder dergleichen verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (8) aus Kunststoff besteht