DE2223687C2 - Ventilbetätigungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilbetätigungsvorrichtung zur Verstellung eines oder mehrerer Ventüverschlußstücksstößel aus einer Ruhelage entgegen der Wirkung einer r ;der, wobei eine im Abstand von den freien Enden der Stößel angeordnete, feststehende Platte sowie ein zwischen Platte und Stößelenden kontinuierlich drehbarer Nockentei" vorgesehen ist.

Es ist eine Ventilbetätigungsvorrichtung dieser Art bekannt (GB-PS 12 05 960), bei welcher in den freien Stößelenden Kugeln gelagert sind, welche ständig auf der Nockenbahn des drehbaren Nockenteiles entlanglaufen. Hierdurch sind nicht nur die Kugeln selbst fortlaufend einem Verschleiß ausgesetzt, sondern auch im drehbaren Nockenteil gräbt sich mit der Zeit eine kreisförmige Nute ein, welche die Lebensdauer dieses Nockenteiles herabsetzt und die Schaltgenauigkeit beeinträchtigt.

Es ist ferner eine Ventilbetätigungsvorrichtung bekannt (US-PS 32 78 155), bei der ein feststehender Kugelträger und Stützkugeln vorgesehen sind, die in ständigem Kontakt mit zwei Lagerflächen stehen. Eine Schaltfunktion haben diese Kugeln nicht.

Bei einer anderen bekannten Ventilbetätigungsvorrichtung (BE-PS 5 21182) wird eine Kugel als Schaltelement benutzt, die einen Stift entgegen der Wirkung einer Feder eindrückt und hierdurch das Ventil öffnet, wenn die Kugel am Stift vorbeiläuft; die Kugel führt jedoch keine kontinuierliche Drehung aus, sondern wird von einer Scheibe hin- und hergeschwenkt, die eine Ausnehmung aufweist, in der die Kugel sitzt. Die Schaltkugel gleitet deshalb immer mit derselben Stelle ihrer Oberfläche über den Schaltstift und nutzt sich deshalb auch immer an derselben Stelle verhältnismäßig stark ab. Da die Ausnehmung oder der Käfig für die Kugel am Umfang der Lagerscheibe sitzt, wird auch die Lagerung der Scheibe hoch beansprucht, wenn die Schaltkugel am Stift vorbeiläuft.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Ventilbetätigungsvorrichtung der eingangs näher erläuterten Art so auszubilden, daß sie nur einem sehr geringen Verschleiß unterworfen ist und über einen sehr langen Zeitraum betriebsfähig bleibt.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß der Nockenteil ein Kugelkäfig ist, in dem mindestens eine Kugel frei drehbar gelagert ist, deren Durchmesser größer ist als der Abstand zwischen den Enden der Stößel in ihrer Ruhelage und der feststehenden Plattte.

Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß immer ein ίο anderer Teil der Oberfläche der Kugeln die Betätigungsstifte des Ventils berührt, so daß sich die Beanspruchung der Schaltkugel oder Schaltkugeln über deren gesamte Oberfläche verteilt und deshalb auch verhältnismäßig gering ist. Da die Kugeln einmal in dieser und einmal in jener Lage unter Last geraten, werden sie auch über sehr lange Zeiträume sehr gleichmäßig beansprucht, während der Kugelkäfig nur den Zweck hat, die Kugeln zu bewegen, d. h. unter den Ventilstößelenden vorbeizuführen. Die Lagerung des Kugelkäfigs bleibt deshalb unbelastet und ist einem Verschleiß nicht unterworfen.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Kugelkäfig scheibenförmig ausgebildet ist und mindestens eine Kugeiaufnahmebohrung enthält. Hierdurch wird die allseits freie Drehbarkeit der Kugel nicht behindert.

In vorteilhafter Weise betätigt jede Kugel bei jeder Umdrehung der Scheibe mehrere Stößel. Es ist dann zweckmäßig, in der Scheibe mehrere Kugeln anzuordnen, so daß sich eine symmetrische Belastung der einzelnen Teile des Ventils ergibt.

In den Zeichnungen sind zwei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, die in einer Anlage gebraucht werden können, wie sie in dem britischen Patent 11 05 383 dargestellt ist, und die als Ausführungsbeispiele im folgenden näher beschrieben werden. Es zeigt

Fig. 1 ein Luftsteuerventil mit einer Ventilbetätigungsvorrichtung nach der Erfindung im Querschnitt und

Fi g. 2 eine zweite Ausfühningsfcm eines Luftsteuerventils mit einer Ventilbetätigungsvorrichtung nach der Erfindung, ebenfalls im Querschnitt.

In beiden Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Luftsteuerventile haben ein Ventilgehäuse 11, das eine Einlaßöffnung 12, eine Auslaßöffnung 13 und eine Ausströmöffnung 14 aufweist. Die Einlaßöffnung 12 ist an eine Luftzuführungsleitung angeschlossen, beispielsweise mit Hilfe eines im britischen Patent 1105 383 so dargestellten Luftsicherheitsventils. Die Auslaßöffnung 13 kann an eine Pumpe angeschlossen sein, beispielsweise an die Kolbenpumpe einer Fahrwerksehmiereinrichtnng. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen befindet sich die Einlaßöffnung 12 in einem mit Gewinde v> versehenen Stopfen 15, der in das Ventilgehäuse 11 eingeschraubt ist und dessen Bohrung 16 mit einer koaxialen Bohrung 17 im Ventilgehäuse 11 in Verbindungsteht.

Am Grund der Bohrung 17 befindet sich eine öffnung 19, die von einem Ventilverschlußstück in Form eines ersten Tellerventil 18 verschlossen wird. Das Tellerventil hat einen Stößel 21, der die Öffnung 19 am Grund der Bohrung 17 durchdringt. Auf der gegenüberliegenden Seite trägt das Tellerventil einen Ventilkopf 20, M dessen der Einlaßöffnung 12 zugewandte Fläche eine Schuller 22 aufweist, auf der sich eine Druckfeder 23 abstützt, die mit ihrem anderen Ende an der Stirnfläche des Stopfens 15 anliegt. Der Kopf 20 des Tellerventils 18

trägt in einem ringförmigen Sitz einen O-Ring 25 aus elastisch zusammendrückbarem Material, beispielsweise aus Neopren, der die öffnung 19 abdichtet, wenn das Ventil 18 geschlossen ist.

Die Auslaßöffnung 13 ist ebenfalls mit einem Anschlußstopfen 26 versehen, dessen Bohrung 27 mit einer Bohrung 28 im Ventilgehäuse in Verbindung steht. Am Grund der Bohrung 28 befindet ^cxh ein Durchlaß, der ebenso wie die öffnung 19 von einem Tellerventil 30 verschlossen w^;:d, das einen Ventilstößel 32 aufweist und von einer Feder auf seinen Sitz gedruckt wird. Die koaxialen Bohrungen 16 und 17 einerseits und 27 und 28 andererseits verlaufen ebenso wie die Achsen der Ventile 18 und 30 parallel zueinander. Da die Tellerventile 30 und 18 identisch sind, wird das Tellerventil 30 hier nicht näher beschrieben.

Die der Bohrung 17 gegenüberliegende Seite der öffnung 19 ist mit der Bohrung 28 oberhalb des Ventils 30 über einen Durchlaß 31 verbunden, während der Durchlaß 29 auf der der Bohrung 28 gegenüberliegenden Seite mit der Ausströmöffnung 14 in Verbindung steht.

Die Tellerventile 18 und 30 werden euren die Ventilbetätigungsvorrichtung betätigt, welche die Ventilstößel 21 und 32 und hiermit auch die Ventile i8 und 30 entgegen der Wirkung der Federn 23 und 33 von ihrem Sitz abhebt Die Betätigungsvorrichtung besteht aus einem scheibenförmig ausgebildeten Kugelkäfig 34 mit einer kreisförmigen Kugelaufnahmebohrung 43, in der eine Kugel 35 aus Glas angeordnet ist, die über eine feststehende Platte 36 rollt, welche eine Kammer 37 verschließt, in welcher die Kugel 35 und der Kugelkäfig 34 angeordnet sind. Die Kugel 35 hat in der Kugelaufnahmebohrung 43 einen lockeren Sitz, so daß sie frei rollen kann.

Die Ventilstößel 21 und 32 ragen durch die der feststehenden Platte 36 gegenüberliegende Seite der Kammer hindurch, wobei die in die Kammer 37 hineinragenden Teile der Stößel 21 und 32 Nocken bilden. Die Stößel 21 und 32 werden von Ventilführungen 38 und 39 geführt und gegenüber diesen mit O-Ringen 40 und 41 abgedichtet. Der Kugelkäfig 34 und die feststehende Platte 36 sind zueinander parallel, und die Stößel 21 und 32 sind senkrecht zum Kugelkäfig und zur feststehenden Platte angeordnet. Der Kugelkäfig dreht sich um eine zu ihm senkrechte Achse, die von einem Stift 42 gebildet wird, der zwischen dem Ventilgehäuse 11 und der feststehenden Platte 36 montiert ist. Eine kreisförmige Kugelaufnahmebohrung 43 im Kugelkäfig 34 umschließt die Kugel und zwingt diese, mit dem Kugelkäfig umzulaufen, wenn dieser sich um den Stift 42 dreht. Die Kugelaufnahmebohrung 43 ist hierbei so im Kugelkäfig angeordnet, daß sie bei einer Drehung des Kugelkäfigs 34 unmittelbar unter den Ventilstößeln 21 und 32 nacheinander hindurchläuft.

Man erkennt aus Fig. 1, daß die Kugel 35 aus der Kugelaufnahmebohrung 43 nicht heraustreten kann, da sich die feststehende Platte 36 in einem Abstand von der anderen Seite der Kammer 37 befindet, der nur geringfügig größer ist als der Durchmesser der Kugel 35. Die Ventilstößel 21 und 32 erstrecken sich soweit in die Kammer 37 hinein, daß die Entfernung zwisciien dem unteren Ende der Ventilstößel 21 und 32 und der feststehenden Platte 36 kleiner ist als der Durchmesser der Kugel 35.

Der Kugelkäfig 34 ist kreisrund und trägt an seinem Außenumfang Zähne 44, die mit einer nicht näher dargestellten Schnecke ■!/■. Eingriff stehen, die von einer Schraubenspindel 45 angetrieben wird.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Wenn die Schraubenspindel 45 gedreht wird, dreht 5ie die Schnecke, welche den Kugelkäfig 34 an seinen Umfangszähnen 44 um den Stift 42 dreht. Solange die Kugel 35 keinen der beiden Stößel 21 und 32 berührt, sind die Ventile 30 und 18 geschlossen, so daß keine Luft aus der Einlaßöffnung 12 einströmen und keine Luft zur Auslaßöffnung 13 strömen kann.

Wenn sich der Kugelkäfig 34 dreht, rollt die Kugel über die feststehende Platte 36 und hebt den Ventilstößel 21 entgegen der Wirkung der Feder 23 an, wenn sie unter dem Ventilstößel 21 hindurchläuft, da der Abstand zwischen dem Stößel 21 und der feststehenden Platte 36 kleiner ist als der Durchmesser der Kugel 35. Man erkennt, daß jedesmal ein anderer Teil der Kugeloberfläche 35 das untere Ende des Ventilstößels 21 berührt, wenn sie unter diesem hinrfurchläuft.

Bei offenem Ventil 18 kann Luft von der Einlaßöffnung 12 durch die Bohrungen 16 und 17 am Ventil 18 vorbei durch die Öffnung 19 und den Durchlaß 31 zu den Bohrungen 27 und 28 und von hier ?»r Auslaßöffnung und damit beispielsweise zur nicht näher dargestellten Fahrwerkschmiereinrichtung gelangen.

Da der Kugelkäfig 34 sich weiterdreht, verlädt die Kugel 35 das freie Ende des Ventilstößels 21, so daß die Ventilfeder das Ventil 18 schließt. Vorher wurde ein Luftstoß zur Fahrwerkschmiereinrichtung geleitet.

Wenn der Kugelkäfig 34 sich weiterdreht, läuft die Kugel 35 zwischen der feststehenden Platte 36 und dem Ventilstößel 32 hindurch, wodurch das Ventil 30 geöffnet wird. Bei geöffnetem Ventil 18 kann Luft von der Fahrwerkschmiereinrichtung durch die Bohrungen 27 und 28 und durch den Durchlaß 29 zur Ausströmöffnung 14 strömen.

Der Kugelkäfig 34 dreht sich dann weiter, und man erkennt, daß die Ventile 18 und 30 beide abwechselnd für eine kurze Zeitspanne geöffnet werden, um die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 12 und der Auslaßöffnung 13 und die Verbindung der Auslaßöffnung 13 mit der Ausströmöffnung 14 abwechselnd her7ustellen.

Die Vorteile dieser Anordnung bestehen in einer Verringerung des Verschleißes der Nockenflächen, da die Kugel 35 bei jeder Berührung mit den Ventilstößeln diesen einen anderen Oberflächenteil zuwendet. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß beim Aufbringen einer geringen Menge an Schmiermittel auf die feststehende Platte 36 dieses Schmiermittel von der Kugeloberfläche aufgenommen und an die Ventilstößel 21 und 32 abgegeben wird, so daß diese geschmiert werden, wenn sie sich in ihren Ventilführungen 38 und 39 bewegen. Der Ventilstößel 32 besteht ebenso wie der Ventilstößel 21 aus einem gegen Abrieb widerstandsfähigen Material, beispielsweise aus Messing, und die Kugel 35 hat eine hohe Oberflächengüte und eine große Härte, so daß sie kaum verschleißt und Abrieb des Ventilstößels nicht annimmt.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Stift 42 -ur in der feststehenden Platte 36 befestigt, und der Kugelkäfig 34 liegt auf der feststehenden Platte 36 auf. Durch geeignete Rohstoffe und durch Schmiermittel in der Kammer 37 wird die Reibung herabgesetzt. Außerdem besteht die Kugel 35

h^r) aus Stahl.

Bei anderen Ausf.>hrung?formen kann die Kugel 35 so eingesetzt werden, daß sie entweder nur ein Ventil oder mehr als zwei Ventile bei jeder Umdrehung des

Kugelkäfigs 34 betätigt. F'erner kann die drehbare Scheibe 34 mit einem anderen Antrieb versehen sein. beispielsweise von einer drehenden Welle angetrieben werden. Bei vielen Anwendungsbeispielen ist es auch nicht notwendig, die Ventile 18 und 30 wie bei den dargestellten Ausführungsformen mitcinanil binden, sondern die Ventile können auch unabhängig voneinander ihnen zugeordnete I Atislaßöffnungen öffnen und verschließen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   1 Ventilbetätigungsvorrichtung zur Verstellung eines oder mehrerer Ventüverschlußstücksstößel aus einer Ruhelage entgegen der Wirkung einer Feder, wobei eine im Abstand von den freien Enden der Stößel angeordnete, feststehende Platte sowie ein zwischen Platte und Stößelenden kontinuierlich drehbarer Nockenteil vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenteil ein Kugelkäfig (34) ist, in dem mindestens eine Kugel (35) frei drehbar gelagert ist, deren Durchmesser größer ist als der Abstand zwischen den Enden der Stößel (21) in ihrer Ruhelage und der feststehenden Platte (36).
2. 2. Ventilbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkäfig (34) scheibenförmig ausgebildet ist und mindestens eine Kugeiaufnahmebohrung (43) enthält
3. 3. Ventilbetätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kugel (35) bei jeder Umdrehung der Scheibe (34) mehrere Stößel (21) betätigt.