DE2611777C2

DE2611777C2 - Betätigungsvorrichtung für Ventile

Info

Publication number: DE2611777C2
Application number: DE2611777A
Authority: DE
Inventors: William Arthur Seven Hills Ohio Michaelis; Max Joseph South Euclid Ohio Tauschek
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1975-04-23
Filing date: 1976-03-19
Publication date: 1982-05-19
Also published as: JPS5629089B2; SE421643B; US4075987A; JPS51124722A; GB1539245A; FR2308840B3; FR2308840A1; DE2611777A1; SE7604662L

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 2.

Es ist üblich, Ablaßventile in Brennkraftmaschinen zu drehen, um ein Verbrennen, die Bildung von Ablagerungen und das Auftreten von Spannungen zu reduzieren. Ein bekannter Ventildrehantrieb ist in der US-PS 26 24 323 beschrieben. Bei dieser Vorrichtung sind zwei Flansche oder Gehäuseteile relativ zueinander in axialer Richtung und in Drehrichtung beweglich. Verschiebbare Kugeln sind zwischen den Flanschen angeordnet, um einen Flansch relativ zu dem anderen während der reiativen axialen Bewegung der Flansche aufeinander zu zu drehen. Der drehbare Flansch ist am Ventilschaft befestigt, um das Ventil zu drehen. Dieses Ventil ist normalerweise in eine Schließstellung mittels einer

ίο Schließfeder vorgespannt, welche ebenfalls gegen einen der Flansche einwirkt, um diesen zum anderen Flansch hin zu drücken. Wenn das Ventil geschlossen ist, müssen die beiden Flansche axial getrennt voneinander gehalten werden, so daß sie sich anschließend

aufeinander zu bei der öffnung des Ventils bewegen können. Bei der bekannten Vorrichtung ist eine Tellerfeder oder eine andere Vorspanneinrichtung getrennt von den schiebbaren Kugeln vorgesehen, und diese erzeugt die Vorspannungskraft, die erforderlich ist, um diese beiden voneinander getrennt zu halten, wenn das Ventil geschlossen ist. Wenn sich das Ventil öffnet, nimmt die Kraft, die von der Ventilfeder ausgeübt wird, zu und überwindet die Trennkraft der Tellerfeuer, so daß die beiden Teile sich aufeinander zu

2s bewegen und die Kugeln dem einen der Flansche eine Drehung erteilen, wenn sich die Kugeln längs Rampen zwischen den Flanschen bewegen.

Bei einem anderen Ventildrehantrieb, der in der US-PS 27 58 583 beschrieben wird, ist eine Schraubenfeder zwischen den beiden Flanschen vorgesehen. Die Windungen der Feder werden ausgelenkt, wenn sich die Flansche aufeinander zu bewegen, um eine relative Drehung zwischen den Flanschen zu erzeugen. Bei diesem Drehantrieb wird eine besondere Tellerfeder

j-> oder eine andere Trennvorspannungseinrichtung ebenfalls verwendet, um die Teile voneinander getrennt zu halten, wenn das Ventil geschlossen ist.

Ventildrehantriebe, bei denen keine Tellerfedern oder andere getrennte Vorspannungselemente zum Trennen

to der beiden Flansche vorgesehen sind, werden in den US-PS 27 75 232, 28 75 740 und 29 35 058 beschrieben. Diese Patentschriften beschreiben Einrichtungen, die ein Ventil drehen und/oder eine konstante Kraft zwischen einem Kipphebel und dem Ventilschaft aufrechterhalten, um Betätigungsgeräusche zu verhindern. Bei diesen bekannten Vorrichtungen werden Kugeln, die zwischen zwei Flanschen angeordnet sind, mittels Federn zum flachen Abschnitt von geneigten Rampen hingedrückt. Diese Federn sind relativ weich

so und können und sollen keine Kraft gegen die Kugeln ausüben, die groß genug ist, um die Ventilfeder zu überwinden, die das Ventil geschlossen hält, da sonst die Ventile etwas geöffnet wurden.

Bei der Ventilbetätigungsvorrichtung nach der US-PS 26 24 323 muß die als Tellerfeder ausgebildete Reibungsfeder auch die gesamte Kraft aufbringen, die zur Trennung der beiden Bauteile entgegen der Ventilfeder erforderlich ist. Dadurch treten hohe Reibungskräfte auf, die zu vorzeitigem Materialverschleiß und zum Festfressen von Metallteilen führen können.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Betätigungsvorrichtung zum selbsttätigen Drehen der Ventile, die eine wesentliche Entlastung der Reibungsfeder ermöglicht, um die Lebensdauer der Betätigungsvorrichtung zu verlängern.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 2 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung

wird eine Ventildrehvorrichtung geschaffen, bei der die Reibungsfeder von der Last, die zur Trennung der beiden Bauteile erforderliche Kraft aufzubringen, völlig befreit ist Die Reibungsfeder kann gemäß einer ersten Ausführungsform (Anspruch 1) als Tel erfeder, gemäß einer anderen Ausführungsform (Anspruch 2) als Schraubenfederkupplung ausgebildet sein.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter erläutert Es zeigt

Fig.? eine Teilschnittansicht eines Ventils, bei dem die erfindungsgemäße, als Drehantrieb vorgesehene Betätigungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt ist,

Fig.2 eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 der F i g. 1, bei der bestimmte Teile fortgelassen und andere Teile geschnitten gezeigt sind,

F i g. 3 eine Schnittansicht längs Linie 3-3 der F i g. 2, F i g. 4 eine Schnittansicht längs Linie 4-4 der F i g. 2,

F i g. 5 eine schematische Darstellung, welche die Kräfte veranschaulicht, die auf die verschiebbaren Elemente einwirken, welche in der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung verwendet werden;

F i g. 6 ein Kräftediagramm der in F i g. 5 gezeigten Kräfte,

F i g. 7 eine Teilschnittdarstellung ähnlich wie F i g. 3, in der eine Federscheibe gezeigt ist, die als Drehsperre verwendet wird,

F i g. 8 eine Schnittansicht ähnlich wie F i g. 7, die eine Wellenfeder zeigt, die als Drehsperre verwendet wird, und

Fig.9 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3, in der eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist.

In den Figuren der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt. F i g. 1 zeigt einen Zylinderkopf 10 einer Brennkraftmaschine, die einen Auspuffkanal 12 aufweist, der von einer Verbrennungskammer kommt, die nicht dargestellt ist. Gase strömen aus der Verbrennungskammer durch eine öffnung, die von einem Ventilsitz 14 umgeben ist, zum Auspuffkanal 12.

Eine Bohrung im Zylinderkopf 10 weist eine langgestreckte Ventilführungshülse 16 auf, die über der Bohrung montiert ist und die den Schaft 18 eines Ventils für eine hin- und hergehende Bewegung und für eine Drehbewegung aufnimmt, wobei die Bewegung entlang und um die Längsachse 19 erfolgt. Das Ventil A weist einen Kopf 20 auf, der mit dem Ventilsitz 14 zusammenarbeitet, und ein Schaftende 22.

Ein Federteller 30 ist am Schaft 18 gegen eine axiale Bewegung und gegen eine Drehbewegung relativ zum Schaft mittels einer Verriegelung 32 befestigt. Eine als Drehantrieb B für ein Ventil A ausgebildete Betätigungsvorrichtung ist vorgesehen, um dem Ventil A bei einer axialen Bewegung in einer Richtung, in der der Kopf 20 vom Ventilsitz 14 wegbewegt wird, eine Drehbewegung zu erteilen. Der Drehantrieb B weist obere und untere Gehäuseteile 34 und 36 auf, die in axialer Richtung und in Drehrichtung zueinander beweglich sind, und zwar um die Längsachse 19.

Eine Schraubenventilfeder 40 ist zwischen dem Federteller 30 und dem äußeren Gehäuseabschnitt 34 vorgesehen, um den Ventilkopf 20 in einer Richtung zum Ventilsitz 14 hin vorzuspannen. Wenn das Ventil A sich in der in Fig. 1 dargestellten Schließstellung befindet, ist die Ventilfeder 40 ausgedehnt und übt eine erste Kraft aus, die den Kopf 20 des Ventils A zum Sitz 14 hin drückt. Während des Betriebes der Maschine übt ein Kipphebel 44 eine Kraft auf das Ventilschaftende 22 aus, um den Ventilkopf 20 vom Ventilsitz 14 in eine maximale Öffnungsstellung fortzubewegen. Wenn das Ventil A sich in der Öffnungsstellung befindet wird die ί Ventilfeder 40 axial gegenüber der in F i g. 1 gezeigten Öffnungsstellung zusammengepreßt. Die Vorspannungskraft die auf das Ventil A durch die Feder 40 ausgeübt wird und das Ventil zur Schließstellung hin drückt nimmt zu, wenn sich das Ventil aus der in F i g. 1

ίο dargestellten Schließstellung in eine volle Öffnungsstellung bewegt Die Kraft die gegen den Drehantrieb B durch die Ventilfeder 40 ausgeübt wird, ist wesentlich größer, wenn das Ventil sich in der Öffnungsstellung befindet als wenn das Ventil sich in der Schließstellung befindet.

Wie in den F i g. 2 bis 4 dargestellt ist weist der untere Gehäuseteil 36 des Drehantriebs B mehrere langgestreckte, in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnete gebogene Nuten 46 auf. Die Nuter 46 haben eine gemeinsame kreisförmige Längsachse, deren Mitte in der Achse 19 liegt /ede Nut 46 weist gegenüberliegende Endwandungen 48 und 50 auf und eine Rampe 52, die sich von einem flachen Endabschnitt neben der Endwand 40 nach unten zu einem tiefen

y> Enclabschnitt neben der Endwand 50 hin neigt.

Jede Nute 46 nimmt eine Kugel 54 auf, die ein verschiebbares Element bildet. Die Tiefe des flachen Endabschnittes der Nute neben der Endwand 48 ist wesentlich geringer als der Durchmesser der Kugel 54.

i" Der tiefe Endabschnitt der Nute 46 neben der Endwand 50 weist jedoch eine Tiefe auf, die größer ist als der Durchmesser der Kugel 54. Schraubenförmige Vorspannungsfedern 56 sind in den Nuten angeordnet und drücken die Kugeln die Rampe 52 aufwärts zum flachen

!·■> Endabschnitt 48 der Nuten 46 hin.

Die Gehäuseteiie 34 und 36 sind so ausgebildet und angeordnet, daß sie sich axial relativ zueinander längs der Längsachse 19 bewegen und ferner sich um diese Längsachse relativ zueinander drehen können. Die

^Jo Ventilfeder 40 drückt normalerweise den Drehantrieb B längs der Führungshülse 16, so daß der untere Gehäuseabschnitt 36 gegen die äußere Oberfläche des Motorkopfes 10 anliegt, und zwar erfolgt dieses Drücken mit einer ausreichenden Normalkraft, um eine

ίϊ Drehung des unteren Gehäuseteils relativ zum Motorkopf zu verhindern. Die Ventilfeder 40 liegt gegen den Federteller 30 und den oberen Gehäuseteil 34 mit einer ausreichenden Normalkraft an, so daß die Reibung zwischen diesen Teilen eine relative Drehung zwischen

"Ii dem oberen Gehäuseteil 34, der Feder 40 und dem Federteller 30 verhindert, der seinerseits fest mit dem Ventilschaft 18 verbunden ist. Falls gewünscht, kann der untere Gehäuseteil 36 positiv oder zwangsweise am Kopf 10 oder der Hülse 16 befestigt sein, und die Ventilfeder 40 kann positiv oder fest am oberen Gehäuseteil 34 und am Federteller 30 befestigt sein. Falls gewünscht, kann der Ventildrehantrieb B zwischen dem oberen Ende der Ventilfeder 40 und dem Federteller 30 angeordnet sein.

fao Der obere Gehäuseteil 34 ist, wie bei 58 dargestellt, nach innen umgebogen, und dieser Flanschabschnitt arbeitet mit einem nach außen sich erstreckenden Rand 59 am unteren Gehäuseteil 36 zusammen, um eine vollständige axiale Trennung dieser Teile zu verhindern,

t-ϊ wobei gleichzeitig eine relative Drehung zwischen diesen Teilen ermöglicht wird. Der untere Gehäuseteil 36 weist eine zylindrische Nabe 60 auf, um die herum eine als Schraubenfeder ausgebildete Kupplungsfeder

62 angeordnet ist, die mit diesem in leichtem Reibungseingriff steht. Der obere Gehäuseteil 34 weist ebenfalls einen zylindrischen Nabenabschnitt 64 auf, der eine Aussparung 66 hat, welche ein nach außen umgebogenes Ende 68 der Kupplungsfeder 62 aufnimmt.

Während des Betriebes des Drehantriebs B, bei welchem dem Ventil A eine Drehung erteilt wird, dreht sich der obere Gehäuseteil 34 in Richtung des Pfeils 72 in F i g. 2 relativ zum unteren Gehäuseabschnitt 36. Die Kupplungsfeder ist in einer derartigen Richtung um die Nabe 60 des unteren Gehäuseteiles 36 herumgewickelt, daß eine Zusammenarbeit zwischen der Aussparung 66 und dem Federende 68, wenn der obere Gehäuseteil 34 sich in Richtung des Pfeiles 72 dreht, die Schraubenfeder aufgewickelt und verlängert wird. Dies erlaubt der Feder 62, sich frei mit dem oberen Gehäuseteil 34 relativ zur Nabe 60 in Richtung des Pfeiles 72 in F i g. 2 zu drehen. Wenn der obere Gehäuseteil 34 die Neigung hat, sich in einer Richtung entgegengesetzt zur Richtung des Pfeiles 72 zu drehen, bewirkt eine Zusammenarbeit zwischen der Aussparung 66 und dem Federende 68, daß die Federwicklungen zusammengezogen werden und daß eine geringe Verminderung im Durchmesser erfolgt, so daß der Nabenabschnitt 60 des unteren Gehäuseteiles 36 fest eingespannt wird, wodurch eine umgekehrte Drehung des oberen Gehäuseteiles 34 und des Ventils A verhindert wird.

Wenn das Ventil A geschlossen ist, sind die Gehäuseteile 34 und 36 axial voneinander getrennt, wie es in F i g. 3 dargestellt ist, und die Kugeln 54 befinden sich im flachen Endabschnitt der Nuten 46. Zu dieser Zeit übt die Ventilfeder eine erste Kraft aus, die man auch als Ventilschüeßkraft bezeichnen kann und die die Neigung hat, den oberen Gehäuseteil 34 zum unteren Gehäuseteil 36 hin zu bewegen. Wenn der Kipphebel 44 das Ventil A öffnet, wird die Ventilfeder A zusammengepreßt und übt eine zunehmende Kraft aus, die einen Maximalwert erreicht, wenn das Ventil A vollständig offen ist Diese Maximalkraft kann als zweite Kraft oder Ventilöffnungskraft bezeichnet werden. Dies heißt, daß die Ventilfeder 40 eine Einrichtung ist, die eine veränderliche Kraft ausübt, wodurch Kräfte aufgebracht werden, die alternativ zwischen einem Maximal- und einem Minimalwert zu- und abnehmen, wenn das Ventil A sich zwischen seiner Schließ- und Öffnungsstellung hin- und herbewegt Wenn die Kraft der Ventilfeder 40 zunimmt, beginnen die Kugeln 54, längs der Rampen 52 nach unten zu rollen, so daß sich der obere Gehäuseteil 34 zum unteren Gehäuseteil 36 hin bewegt Wenn dies stattfindet, wird dem oberen Gehäuseteil 34 relativ zum unteren Gehäuseteil 36 eine Drehbewegung in Richtung des Pfeiles 72 dadurch erteilt, daß die äußere Oberfläche der Kugeln 54 mit dem oberen Gehäuseteil 34 in einen Abwälzkontakt gelangen.

Wenn sich das Ventil A wieder in seine Schließstellung bewegt, nimmt die Kraft der Ventilfeder 40 ab, so daß die Kugeln 54 sich wieder längs der Rampen unter dem Einfluß der Federn 56 nach oben bewegen. Die Kugelfedern sind so ausgelegt, um eine ausreichende Kraft zu erzeugen, damit die Gehäuseteile 34 und 36 gegen die Ventflschließkraft der Feder 40 getrennt werden können. Die Trennung der Gehäuseteile 34 und 36 unter der Einwirkung der Federn 56 hat die Neigung, das' Ventil A zu schließen, da der Drehantrieb B zwischen dem Federteller 30 am Ventilschaft 18 und dem Zylinderblock 10 angeordnet ist Die Vorspannungskraft, die gegen die Kugeln 54 durch die Federn ausgeübt wird, reicht jedoch nicht aus, die Gehäuseteile 34 und 36 gegen den Einfluß der verhältnismäßig großen Kraft zu trennen, die auf den Ventildrehantrieb B > ausgeübt wird, wenn sich das Ventil A in der Schließstellung befindet.

Es sei bemerkt, daß die Kugeln 54 und die Federn 56 eine kombinierte Einrichtung bilden, welche eine doppelte Funktion hat, und zwar einmal, eine Drehung

ίο dem Gehäuseteil 34 relativ zum Gehäuseteil 36 zu erteilen, und zum anderen, diese Tiefe mit einer dritten Kraft zu trennen, die eine Größe hat, die ausreicht, um den Einfluß der Ventilfeder 40 zu überwinden, wenn das Ventil A geschlossen ist. Dies schaltet die Notwendig^ri keit einer besonderen Tellerfeder aus, die erforderlich wäre, um die Gehäuseteil: 34 und 36 axial voneinander getrennt zu halten, wenn das Ventil A geschlossen ist. Da die Federn 56 nicht in der Lage sind, die erhöhte Kraft der Ventilfeder 40 zu überwinden, wenn sich das

2(i Ventil A öffnet, ermöglichen es die Federn den Kugeln 54, entlang der Rampe 52 zu rollen und sowohl den oberen Gehäuseteil 34 als auch das Ventil A zu drehen, wenn sich dieses Ventil öffnet.

Wie F i g. 5 zeigt, übt jede Feder 56 eine Kraft P auf

2i jede Kugel 54 aus. Diese Kraft drückt die zugeordnete Kugel 54 längs der Rampe 52 nach oben, und zwar gegen den Einfluß der Kraft F, die auf den Drehantrieb B durch die Feder 40 ausgeübt wird. Eine normale nach unten gerichtete Kraft N wird zwischen jeder Kugel 54

in und jeder Rampe 52 erzeugt. Der Winkel zwischen der Horizontalen und der Rampe 52 ist in F i g. 5 ganz allgemein mit 80 gekennzeichnet. Das aus diesen Kräften gebildete Kräftediagramm ist in F i g. 6 gezeigt. Es sei bemerkt, daß, wenn das Ventil A sich in der Schließstellung befindet, die Kraft F, die von der Ventilfeder 40 ausgeübt wird, nicht ausreicht, um den Einfluß der Federkräfte P und der Normalkräfte N zu überwinden, so daß die Kugel 54 zum flachen Ende der Rampe 52 hin gedrückt wird und die Gehäuseteile 34 und 36 werden dadurch getrennt, wie es F i g. 4 zeigt Wenn das Ventil A geöffnet wird, nimmt die Federkraft F ausreichend zu, um den Einfluß der Federkräfte P zu überwinden, und die Kugeln 54 rollen längs der Rampe 52 nach unten. Die Berechnungsformel für jede Kugelfeder ist die folgende:

_r_

so In der Formel bedeutet P die Kraft die durch eine Feder 56 ausgeübt wird, /ist die Federverbiegung, G ist der Torsionsmodul, d ist der Gradmesser, D ist der mittlere Durchmesser und Nu die Anzahl der Federwicklungen. In der Ventilschließstellung ist die Gesamtkraft, die auf den Bauteil 34 einwirkt und die dazu neigt, diesen vom Bauteil 36 zu trennen, gleich der Gesamtkraft P, die durch alle Federn 56 erzeugt wird, die auf alle Kugeln 54 einwirken. Die Gesamttrennkraft ist ausreichend groß, um die erste oder Ventüschließkraft F τα überwinden, die durch die Ventilfeder 40 erzeugt wird, welche auf den Bauteil 34 einwirkt, so daß die Bauteile 34 und 36 axial voneinander getrennt werden, wie es F i g. 3 zeigt wenn das Ventil geschlossen ist Zu dieser Zeit wird die gesamte Drucklast der Feder 40 von allen Kugeln 54 aufgenommen. Wenn das Ventil A beginnt, sich durch die Einwirkung des Kipphebels 44 zu öffnen, nimmt die Kraft, die von der Ventilfeder 40 ausgeübt wird, zu, so daß die Kugeln 44 beginnen, längs

der Rampen 52 nach unten zu rollen, die sich am Boden der Rampe 52 oder in der Nähe des Bodens befinden. Während dieses Vorganges bewirkt die Abwälzreaktion der Kugeln 54 am Bauteil 34, daß dieser Bauteil 34 relativ zum Bauteil 36 gedreht wird, wodurch das Ventil A gedreht wird.

Wenn das Ventil A beginnt sich zu schließen, ist die Wirkung umgekehrt, wobei die Kraft der Ventilfeder 40 abnimmt, so daß die Kraft einer jeden Kugelfeder 56 beginnt, die zugehörige Kugel 54 längs der Rampe 52 zu drücken. Zu diesem Zeitpunkt besteht die Neigung, daß eine umgekehrte relative Drehung zwischen den Bauteilen 34 und 36 erfolgt. Da die Kugeln 54 nunmehr in einer entgegengesetzten Richtung rollen, wird die Kupplungsfeder 62 eingerückt, um eine umgekehrte relative Drehung zu verhindern. Die Kugeifedern 56 erzeugen dann anstatt eines Abwälzens ein Gleiten einer jeden Kugel 54 längs der zugeordneten Rampe 52. Das Ergebnis ist, daß keine umgekehrte Ventildrehung stattfindet. Diese Wirkung hält an, bis die Ventilschließstellung erreicht ist und die Kugeln zum oberen Ende der Rampe hin gedruckt sind, wodurch der Ventildrehzyklus beendet ist.

Bei dem Drehantrieb muß die Trennkraft, die durch die Federn 56 erzeugt wird und die bewirkt, daß axial die Teile 34 und 36 während ihrer relativen Drehung zwischen den Bauteilen 34, 36 getrennt werden, einen Wert haben, der ausreicht, um die Ventilschließkraft, die die Feder 40 erzeugt, zu überwinden, und dieser Wert soll so sein, daß dadurch nicht die Ventilöffnungskraft überwunden wird, die durch die Feder 40 erzeugt wird. Dies wird unter Bezugnahme auf die F i g. 5 und 6 dadurch erreicht, daß:

— = sin des (mit 80 bezeichneten) Winkels

Die Ventilgehäuseteile 34 und 36 müssen sich aufeinander zu bewegen, wenn das Ventil A geöffnet wird, um eine Drehung des Ventils durchzuführen. Wenn das Ventil A geöffnet wird, steigt das Produkt des Sinus des mit 80 bezeichneten Winkels und der von der Ventilfeder 40 erzeugten Kraft F zu einer Gesamtkraft an, die größer ist als die Gesamtkraft P der F i g. 5, die von allen Federn 56, die auf die Kugeln 54 einwirken, erzeugt wird Da sich die Ventilgehäuseteile 34 und 36 voneinander fort bewegen müssen, wenn sich das Ventil A schließt, um den Drehantrieb B für den nächsten Betriebszyklus einzustellen, muß das Produkt aus dem Sinus des mit 80 bezeichneten Winkels und der Ventilkraft F der Feder bis zu einer Gesamtkraft abnehmer., die geringer ist als die Gesamtkraft B, die durch alle Federn 56 erzeugt wird, welche auf die Kugeln 54 einwirken. Im allgemeinen kann gesagt werden, daß die Trennkraft, die von den Federn 56 ausgeübt wird, welche ihrerseits auf die Kugeln 54 einwirken, zwischen der minimalen oder Ventilschließkraft und der maximalen oder Ventilöffnungskraft liegt, die von der Feder 40 erzeugt werden. Bei der öffnung des Ventils Λ ist das Produkt aus der Kraft Fund dem Sinus des mit 80 bezeichneten Winkels größer als P und die Kugeln 54 rollen längs der Rampen 52 nach unten. Wenn dies stattfindet, dreht die Drehung der äußeren Oberfläche der Kugeln 54 den oberen Gehäuseabschnitt 34 und das Ventil A um die Achse 19. Beim Schließen des Ventils A ist das Produkt aus Fund dem Sinus des mit 80 bezeichneten Winkels kleiner als P. Zu diesem Zeitpunkt hält de Wirkung der Kupplung 62 den Gehäuseteil 34 gegen eine Drehung fest, und die Kugein 54 gleiten die Rampen 52 ohne Gegendrehung des Ventils A um die Achse 19 nach oben. Wenn die Kugeln 54 längs der Rampen 52 gleiten, werden die Gehäuseteile 34 und 36 axial in Richtung der Ventilschließung voneinander fort bewegt. Der obere Gehäuseteil 34 wird nach oben vom unteren Gehäuseteil 36 fortbewegt,

ι ο wenn sich der Ventilkopf 20 nach oben zum Ventilsitz 14 hin bewegt.

Die F i g. 7 und 8 zeigen eine andere Drehsperre, die anstelle der Federkupplung 62 von F i g. 3 verwendet wird. Bei der in F i g. 7 dargestellten Ausführungsform ist eine Tellerfeder 90 zwischen den Teilen 34 und 36 angeordnet, um einen Reibungswiderstand /.wischen diesen Teilen auszubilden, der leicht durch die größere eine Drehung erzeugende Kraft überwunden werden kann, wenn die Kugeln 54 längs der Rampen 52 nach unten rollen. Diese Feder sperrt jedoch eine umgekehrte Drehung und bewirkt, daß die Kugeln gleiten, wenn sie längs der Rampen nach oben bewegt werden, wenn sich die Kraft der Feder 40 vermindert. Es sei bemerkt, daß bei dieser Ausführungsform die Tellerfeder 90 einen extrem leichten Aufbau aufweist, so daß die Kraft, die sie erzeugt, nicht von Bedeutung ist, soweit es die Trennung der Teile 34 und 36 betrifft. Eine derartige Tellerfeder ist lediglich dazu vorgesehen, einen Reibungswiderstand gegen eine umgekehrte relative Drehung zwischen den Teilen 34 und 36 zu erzeugen, und diese Tellerfeder ist kein Lastaufnahmeglied. Bei der Darstellung in Fig.8 ist eine Wellenscheibe 92 vorgesehen, um einen Reibungswiderstand gegen eine relative Drehung zwischen den Teilen 34 und 36 zu erzeugen, wodurch eine umgekehrte Drehung dieser Teile verhindert wird.

Fig.9 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei welchem der Bauteil 36 eine Umfangsnut 98 aufweist, die eine Schraubenfeder 102 aufnimmt, die einen Mündungsdurchmesser hat, der größer ist als die Tiefe der Nut 98. Bei einer Ausführungsform dieser Art sind die Windungen der Feder 102 normalerweise in einer Richtung etwas geneigt die der gewünschten Drehrichtung des Teiles 34 gegenüber dem Teil 36 entspricht Bei bisher bekannten Anordnungen dieser Art wurde eine Tellerfeder verwendet, um die Trennkraft zwischen den Teilen 34 und 36 zu erzeugen und um die Ventilschließkraft der Ventilfeder 40 zu überwinden. Bei der in F i g. 9 dargestellten Ausführungsform ist die Feder 102 derart bemessen, daß deren Reaktionskraft zwischen den Kräften der Feder 40 in der Ventilschließstellung und in der Ventuoffnuii^sstsHui." üe^t Die Reakticnslcraft der Feder allein erzeugt die Trennkraft zum Trennen der Teile 34 und 36 gegen die Kraft der Feder 40 in der Ventilschließstellung. Wenn sich das Ventil A beginnt zu öffnen und die Kraft, die durch die Ventilfeder 40 ausgeübt wird, zu ihrer maximalen Öffnungskraft hin zunimmt, bewegen sich die Windungen der Feder 102 aus ihrer leicht geneigten Stellung gegenüber der vertikalen zu einer mehr horizontalen Stellung hin, so daß sich der Teil 34 relativ zum Bauteil 36 dreht Wenn sich das Ventil zu schließen beginnt und die Kraft der Ventilfeder 40 abnimmt beginnt die Reaktionskraft der Feder 102, wieder die Teile 34 und 36 zu drehen, wobei eine umgekehrte Drehung zwischen diesen Teilen durch die Kupplungsfeder 62 gesperrt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Betätigungsvorrichtung, insbesondere für Ventile, mit zwei in Drehrichtung und in Axialrichtung relativ zueinander beweglichen Bauteilen, von denen der eine drehbar und der andere drehfest an dem Ventilschaft festgehalten ist, mit einer Federeinrichtung, welche auf die Bauteile im geschlossenen Zustand des Ventils eine die Kraft der Ventilfeder überwindende Kraft ausübt und die Bauteile in Axialrichtung voneinander trennt, während die Bauteile beim öffnen des Ventils durch die Kraft der Ventilfeder aufeinander zu bewegt werden, mit Nuten in einem der Bauteile und mit zwischen den Bauteilen in den Nuten geführten, durch jeweils eine einzelne Feder belasteten verschiebbaren Kugein, die den Bauteilen bei ihrer Axialbewegung aufeinander zu eine Relativdrehung in eine vorbestimmte Richtung vermitteln, während die Drehung der Bauteile gegeneinander in der entgegengesetzten Richtung durch eine zwischen den Bauteilen angeordnete und mit diesen in Reibungsschluß stehende Reibungsfeder verhindert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Kugeln (54) einwirkenden einzelnen Federn (56) so angeordnet und bemessen sind, daß sie die die beiden Bauteile (34, 36) trennende Kraft allein aufbringen, und daß die Reibungsfeder (90, 92) nur die zum Herstellen des Reibungsschlusses erforderliche Kraft auf die Bauteile ausübt.

2. Betätigungsvorrichtung, insbesondere für Ventile, mit zwei in Drehrichtung und in Axialrichtung relativ zueinander beweglichen Bauteilen, von denen der eine drehbar und der andere drehfest an dem Ventilschaft festgehalten ist, mit einer Federeinrichtung, welche auf die Bauteile im geschlossenen Zustand des Ventils eine die Kraft der Ventilfeder überwindende Kraft ausübt und die Bauteile in Axialrichtung voneinander trennt, während die Bauteile beim Öffnen des Ventils durch die Kraft der Ventilfeder aufeinander zu bewegt werden, mit Nuten in einem der Bauteile und mit zwischen den Bauteilen in den Nuten geführten, durch jeweils eine einzelne Feder belasteten verschiebbaren Kugeln, die den Bauteilen bei ihrer Axialbewegung aufeinander zu eine Relativdrehung in eine vorbestimmte Richtung vermitteln, während die Drehung der Bauteile gegeneinander in der entgegengesetzten Richtung durch eine zwischen den Bauteilen angeordnete und mit diesen in Reibungsschluß stehende Reibungsfeder verhindert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Kugeln (54) einwirkenden einzelnen Federn (56) so angeordnet und bemessen sind, daß sie die die beiden Bauteile (34, 36) trennende Kraft allein aufbringen, und daß die Reibungsfeder (62) als Schraubenfederkupplung ausgebildet und angeordnet ist.