DE2208466A1

DE2208466A1 - Vorrichtung zum drehen eines steuerventils

Info

Publication number: DE2208466A1
Application number: DE2208466A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Koschmieder; Hans-Dieter Dipl Ing Paschke; Wolfgang Dipl Ing Pfluegner; Hajo Dipl Ing Pickel
Original assignee: Industriewerk Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1972-02-23
Filing date: 1972-02-23
Publication date: 1973-08-30

Description

INDUSTRIEWERK SCHAEFFLER OHG
HERZOGENAURACH bei NÜRNBERG

PG 1514 Pt-Gu/Gr

Vorrichtung zum Drehen eines Steuerventils

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Drehen eines Steuerventils, insbesondere in Verbrennungsmotoren, bestehend aus einer Grundplatte mit mehreren in Umfangsrichtung verlaufenden Laufbahnen für eine Anzahl Kugeln, die in Umfangsrichtung angefedert sind und auf denen eine gegenüber der Grundplatte frei drehbare Deckplatte aufliegt, insbesondere in Form einer Tellerfeder.

Eine Ventildrehvorrichtung dient dazu, dem Steuerventil bei seiner Axialbewegung eine Drehbewegung aufzuzwingen. Dadurch können Schaden vermieden werden, die aus einer ungleichmäßigen Erhitzung des Ventils herrühren. Außerdem wird Ölkohlebildung am Ventilsitz verhindert.

Bei einer bekannten Ventildrehvorrichtung sind in einer Grundplatte Laufrillen eingeprägt, deren Querschnitt an die Kugelform angepaßt ist. Die Laufrillen verlaufen in Umfangsrichtung und fallen in Drehrichtung ab. Die Kugeln in den Laufrillen sind entgegen der Drehrichtung angefedert und führen beim Öffnen des Ventils durch den Druck der Ventilfeder auf die Deckplatte eine Bewegung entlang der abfallenden Laufrillen aus. Bei dieser bekannten Ventildrehvorrichtung ist das Einprägen der Lauf rillen in die Grundplatte ein aufwendiger Bearbeitungsvorgang, der eine Presse mit außerordentlich hohen Kräften erfordert. Außerdem ist bei dieser bekannten Ventildrehvorrichtung nachteilig, daß die Kugeln ihre Laufrillen nur

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an einem Punkt berühren, weichender von der Tellerfeder eingeleiteten Belastung gegenüberliegt. Es ist daher möglich, daß die Kugeln auf ihren Laufbahnen in den Laufrillen nicht abrollen, sondern unter der Belastung weggleiten. Durch diese Gleitbewegung werden die Kugeln bereits nach einer relativ kurzen Betriebsdauer so deformiert, daß sie immer mehr in ihren Abrollbewegungen gehindert werden. Dadurch verliert diese bekannte Ventildrehvorrichtung schließlich ihre Wirksamkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach herzustellende Ventildrehvorrichtung von hoher Lebensdauer zu schaffen, bei der sichergestellt ist, daß die Kugeln tatsächlich auf ihren Laufbahnen abrollen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Grundplatte als Scheibe mit einem äußeren Kragen für den Anlauf der Kugeln ausgebildet ist und daß die Kugellaufbahnen jeweils auf einem kreisbogenförmigen Abschnitt des Kragens der Grundplatte und einer mit diesem Abschnitt eine sich in Drehrichtung erweiternde Öffnung bildenden Kante der Deckplatte oder der Grundplatte gebildet sind.

Im Gegensatz zur eingangs beschriebenen bekannten Ventildrehvorrichtung sind bei der erfindungsgemäßen Ventildrehvorrichtung keine in eine Grundplatte eingeprägten Laufrillen für die Kugeln vorgesehen. Die Kugellaufbahnen werden vielmehr du-Ch einfache Zieh- und Stanzvorgänge gebildet.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Kugellaufbahnen jeweils auf einem kreisbogenförmigen Abschnitt des Kragens und einer mit diesem Abschnitt eine Sehne bildenden Kante der Deckplatte oder der Grundplatte gebildet sind. Eine Ausgestaltung dieser Ausführungsform ergibt sich dadurch, daß die Kugellaufbahnen jeweils auf einem kreisbogenförmigen Abschnitt des Kragens und den ein

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reguläres Polygon bildenden Kanten der Deckplatte oder der Grundplatte gebildet sind.

Eine fertigungstechnisch besonders praktische Lösung der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Kugellaufbahnen jeweils auf einem kreisbogenförmigen Abschnitt des Kragens und den ein reguläres Polygon bildenden Kanten einer Zwischenplatte gebildet sind, die auf der Grundplatte aufliegt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Kugellaufbahnen jeweils auf einem kreisbogenförmigen Abschnitt des Kragens und auf den geraden Kanten von mehreren in die Grundplatte eingestanzten Ausnehmungen bebildet, sind, welche die Form von Kreisabschnitten aufweisen und am Umfang der Grundplatte verteilt sind.

Um zu vermeiden, daß die Kugeln auf scharfen Kanten laufen, können gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Kanten, die zusammen mit den kreisbogenförmigen Abschnitten auf dem Kragen der Grundplatte die Kugellaufbahnen bilden, entsprechend der Kugelform angeprägt sein.

Eine erfindungsgemäße Ventildrehvorrichtung kann entweder zwischen der Ventilfeder und dem Zylinderkopf oder zwischen der Ventilfeder und dem Ventilfederteller angeordnet sein. Ist die Ventildrehvorrichtung zwischen Zylinderkopf und Ventilfeder angeordnet, so überträgt die frei drehbare Platte die von der Ventildrehvorrichtung hervorgerufene Drehbewegung über die Ventilfeder und den Ventilfederteller auf das Ventil. Bei einer Ventildrehvorrichtung, die zwischen Ventilfeder und Ventilfederteller angeordnet ist, dreht sich die am Ventilfederteller anliegende Platte mit dem Ventilfederteller und dem Ventil, während sich die gegenüberliegende Platte an der Ventilfeder abstützt. In beiden Fällen ist es für die Funktion einer Ventildrehvorrichtung ohne Bedeutung, ob die Grundplatte oder die Deckplatte eine Drehbewegung ausführt.

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Anhand der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausfuhrungsbeispiele wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein mit einer erfindungsgemäßen Ventildrehvorrichtung ausgestattetes Steuerventil eines Verbrennungsmotors,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventildrehvorrichtung, dargestellt bei geöffnetem Steuerventil,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III der Figur 2,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventildrehvorrichtung,

Fig. 5 einen Schnitt gemäß der Linie V-V der Figur 4,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine weitere AusfUhrungsform einer erfindungsgemäßen Ventildrehvorrichtung,

Fig. 7 einen Schnitt gemäß der Linie VII-VII der Figur 6,

Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventildrehvorrichtung,

Fig. 9 eine Draufsicht auf die Grundplatte der Ventildrehvorrichtung der Figur 8.

In der Darstellung der Figur 1 ist das Steuerventil 1 in der im Zylinderkopf 2 aufgenommenen VentilfUhrung 3 gleitend gelagert. Zwischen dem Zylinderkopf 2 und der Ventilfeder 4 ist die Ventildrehvorrichtung 5 angeordnet, die das Ventil 1 beim Ventilhub in eine Drehbewegung versetzt. Die Ventilfeder 4 stützt sich mit

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ihrem oberen Ende am Ventilfederteller 6 ab. Das Steuerventil 1 wird vom Kipphebel 7 betätigt.

Wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, besteht die Ventildrehvorrichtung aus einer sich am Zylinderkopf 2 abstützenden Grundplatte 8, einer Anzahl Kugeln 9, die in einem Käfig 10 aufgenommen sind, und einer gegenüber der Grundplatte 8 frei drehbaren Deckplatte 11, die als Tellerfeder ausgebildet ist. Eine Kappe 12 ist zwischen der Tellerfeder 11 und der Ventilfeder 4 angeordnet.

Die Kugeln 9 sind in Umfangsrichtung durch Federn 13 angefedert, die in Bohrungen 14 des Käfigs 10 eingehängt sind und sich am Käfig abstützen. Der Käfig 10 weist ein axial verlaufendes Ringteil 15 mit mehreren vorstehenden Lappen 16 auf. Die Lappen 16 greifen in entsprechende Ausnehmungen in der Bohrung der Tellerfeder 11 ein und sind nach außen umgelegt. Dadurch wird der Käfig 10 mit der Tellerfeder 11 drehfest verbunden.

Die Grundplatte 8 ist als Scheibe 17 mit einem äußeren Kragen 18 ausgebildet. Die Kugeln 9 berühren die Grundplatte 8 am Innendurchmesser des Kragens 18 und am scheibenförmigen Teil 17. Der gegenüberliegende Berührungspunkt wird durch die geraden Kanten 19 der dreieckförmigen Tellerfeder 11 gebildet. Der Kragen 18 der Grundplatte 8 bildet zusammen mit den geraden Kanten 19 der dreieckförmigen Tellerfeder 11 sich in Drehrichtung erweiternde öffnungen für die Kugeln.

In den Zeichnungen ist die Ventildrehvorrichtung im entlasteten Zustand bei geschlossenem Steuerventil dargestellt. Die Vorspannungen der Ventilfeder 4 und der Tellerfeder heben sich gegenseitig auf. Die entlasteten Kugeln 9 werden in den sich verengenden Teil der kreisabschiiittfö^iiigen

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Öffnungen zwischen dem Kragen 18 der Grundplatte 8 und den Kanten 19 der dreieckförmigen Tellerfeder 11 gedrückt. Beim Ventilhub senkt sich die Kappe 12 und drückt über die Tellerfeder 11 auf die Kugeln 9. Die Tellerfeder dreht sich im Uhrzeigersinn und ermöglicht dadurch den Kugeln,in den sich erweiternden Teil der kreisabschnittförmlgen Öffnungen zu gelangen. Zusammen mit der Tellerfeder 11 dreht sich der Käfig 10 und die auf der Tellerfeder aufliegende Kappe 12. Mit der Kappe 12 wird auch über die Ventilfeder 4 und den Ventilfederteller das Ventil 1 gedreht.

Die Grundplatte 8 kann im Übergang vom scheibenförmigen Teil 17 zum Kragen 18 einen dem Kugelradius entsprechenden Radius aufweisen. Damit verringert sich die spezifische Druckbelastung der Kugeln.

Die Kanten 19 der Tellerfeder 11 können nicht nur gerade, sondern auch beispielsweise gekrümmt ausgeführt sein. Ihre spezielle Ausbildung richtet sich danach, welchen Öffnungswinkel man für die sich in Drehrichtung erweiternden öffnungen zwischen dem Kragen 18 der Grundplatte 8 und den Kanten der Tellerfeder 11 vorsehen muß, damit sich die Ventildrehvorrichtung um einen bestimmten Winkel dreht.

Die in den Figuren 4 und ^:J.· dargestellte Ventildrehvorrichtung besteht aus einer Grundplatte 20 mit einem äußeren Kragen 21, einer Zwischenplatte 22, einer als Tellerfeder ausgebildeten Deckplatte 23 und einer Kappe Die Kugeln sind in einem Käfig 25 aufgenommen, der über einen axialen Vorsprung 26 mit der Zwischenplatte 22 und der Grundplatte 20 verdrehfest verbunden ist. Die Tellerfeder 23 weist die Form eines Kreisringes auf und ist im entlasteten Zustand leicht kegelig. Mit ihrem äußeren Rand stützt sie sich auf dem Kragen 21 der Grundplatte 20 ab.

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Die geraden Kanten 27 der Zwischenplatte 22 bilden ein gleichseitiges Dreieck. Die Kanten 27 sind entsprechend der Kugelform angeprägt und dienen zusammen mit dem Innendurchmesser des Kragens 21 der Grundplatte 20 als Kugellaufbahnen. Die sich in Drehrichtung erweiternden kreisabschnittförmigen Öffnungen werden somit von den Kanten 27 der Zwischenplatte 22 und dem Innendurchmesser des Kragens 21 gebildet.

Wenn von der Ventilfeder über die Kappe 24 und die Tellerfeder 23 ein Druck auf die Kugeln ausgeübt wird, so rollendiese auf den Kanten 27 der Zwischenplatte 22 in den sich erweiternden Teil der kreisabschnittförmigen Öffnungen. Dabei dreht sich die Tellerfeder 23 gegen den Uhrzeigersinn. Diese Drehbewegung der Tellerfeder 23 wird über die Kappe 24, die Ventilfeder und den Ventilfederteller auf das Ventil übertragen.

Die Ventildrehvorrichtung der Figuren 6 und 7 unterscheidet sich von der der Figuren 4 und 5 dadurch, daß kein Käfig zur Aufnahme der Kugeln vorgesehen ist. Vielmehr ist die Zwischenplatte 28 mit hochgestellten Lappen 39 versehen, welche die Kugeln halten. Die Federn 13 zur Anfederung der Kugeln in Umfangsrichtung sind an Bolzen 29 eingehängt, die in die Zwischenplatte 28 eingelassen sind.

Im Ausführungsbeispiel der Figuren 8 und 9 ist die Grundplatte 30 mit eingestanzten kreisabschnittförmigen Ausnehmungen 31 versehen. Die Kanten 32 der Ausnehmungen 31 und der Innendurchmesser des Kragens 33 bilden die Laufbahnen für die Kugeln. Der Käfig 34 zur Aufnahme der Kugeln ist mit der Grundplatte 30 durch einen axialen Vorsprung verbunden, der in eine entsprechende Aussparung 36 der Grundplatte eingreift.

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Claims

Ansprüche

1./Vorrichtung zum Drehen eines Steuerventils, insbesondere in Verbrennungsmotoren, bestehend aus einer Grundplatte mit mehreren in Umfangsrichtung verlaufenden Laufbahnen für eine Anzahl Kugeln, die in Umfangsrichtung angefedert sind und auf denen eine gegenüber der Grundplatte frei drehbare Deckplatte aufliegt, insbesondere in Form einer Tellerfeder, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte als Scheibe mit einem äußeren Kragen für den Anlauf der Kugeln ausgebildet ist und daß die Kugellaufbahnen jeweils auf einem kreisbogenförmigen Abschnitt des Kragens der Grundplatte und einer mit diesem Abschnitt eine sich in Drehrichtung erweiternde Öffnung bildenden Kante der Deckplatte oder der Grundplatte gebildet sind.

2. Vorrichtung zum Drehen eines Steuerventils nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugellaufbahnen jeweils auf einem kreisbogenförmigen Abschnitt des Kragens und einer mit diesem Abschnitt eine Sehne bildenden Kante der Deckplatte oder der Grundplatte gebildet sind.

3. Vorrichtung zum Drehen eines Steuerventils nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugellaufbahnen jeweils auf einem kreisbogenförmigen Abschnitt des Kragens der Grundplatte und den ein reguläres Polygon bildenden Kanten der Deckplatte oder der Grundplatte gebildet sind.

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4. Vorrichtung zum Drehen eines Steuerventils nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugellaufbahnen jeweils auf einem kreisbogenförmigen Abschnitt des Kragens und den ein reguläres Polygon bildenden Kanten einer Zwischenplatte gebildet sind, die auf der Grundplatte aufliegt.

5. Vorrichtung zum Drehen eines Steuerventils nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugellaufbahnen Jeweils auf einem kreisbogenförmigen Abschnitt des Kragens und auf den geraden Kanten von mehreren in die Grundplatte eingestanzten Ausnehmungen gebildet sind, welche die Form von Kreisabschnitten aufweisen und am Umfang der Grundplatte verteilt sind.

6. Vorrichtung zum Drehen eines Steuerventils nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten, die zusammen mit den kreisbogenförmigen Abschnitten auf dem Kragen der Grundplatte die Kugellaufbahnen bilden, entsprechend der Kugelform angeprägt sind.

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