DE2616911C3

DE2616911C3 - Vorrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung für Hubventile von Kraft- und Arbeitsmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2616911C3
Application number: DE2616911A
Authority: DE
Inventors: Max J. South Euclid Ohio Tauschek (V.St.A.)
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1975-04-23
Filing date: 1976-04-15
Publication date: 1979-12-13
Also published as: GB1535083A; SE427488B; JPS51124721A; US4003353A; DE2616911A1; FR2308839B1; DE2616911B2; SE7604661L; JPS5624766B2; FR2308839A1

Description

b0

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzen- b> gung einer Drehbewegung für Hubventile von Kraft- und Arbeitsmaschinen, insbesondere Brennk^raftmaschinen, die zwei Bauteile aufweist, welche in Axialrichtung und in Drehrichtung relativ zueinander beweglich sind, wobei zwischen ihnen eine Vielzahl von Wälzelementen angeordnet ist, die auf getrennten Bahnen bewegbar sind und den beiden Bauteilen abhängig von der Axialbewegung eine Drehbewegung in der einen oder der anderen Drehrichtung vermitteln, und wobei die beiden Bauteile in Axialrichtung mit einer abwechselnd zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert schwankenden Kraft im Zusammendrücksin.i belastet sind, während sie andererseits im Trennsinn axial durch Vorspannelemente beiastet sind, deren Trennkraft zwischen dem Minimalwert und dem Maximalwert liegt.

Bei einer solchen, durch die US-PS 27 75 232 bekannten Vorrichtung müssen die die Ventildrehung bewirkenden Bauteile im Einwirkungsbereich des Kipphebelarms, und zwar diesem gegenüber seitlich etwas versetzt angeordnet sein, da ihre Funktion von einer seitlich versetzten Einwirkung des Kipphebelarms auf den äußeren Drehvorrichtungsbauteil abhängt. Diese bekannte Ventildrehvorrichtung muß daher in ungünstiger Lage am freien Ende des Ventilschaftes angeordnet sein, wodurch ihre Bauteile vom vollen Kipphebeldruck belastet werden. Dabei läßt sich mit dieser Vorrichtung aber nur eine gleichmäßige Hin- und Herdrehung des Ventils erreichen, wodurch, wie die Praxis gezeigt hat, ein die nutzbare Lebensdauer verkürzender ungleichmäßiger Verschleiß der Ventile nicht verhindert werden kann.

Durch die DE-OS 21 16 086 ist zwar auch schon eine Ventildrehvorrichtung bekannt, die nicht zwischen dem Ende des Ventilschaftes und dem Kipphebel angebracht werden muß, sondern unter dem Einfluß der axialen Hin- und Herbewegung des Ventilschaftes und der damit verbundenen Veränderung der Ventilfederkräfte unmittelbar am Durchgang des Ventilschaftes durch den Zylinderkopf sitzen kann, jedoch ist auch hierbei nur eine gleichmäßige Hin- und Herdrehung des drehschiüssig mit dem Ventilschaft verbundenen Vorrichtungsbauteils möglich. Damit ist auch mit dieser bekannten Ventildrehvorrichtung eine Vergleichmäßigung des Ventilverschleißes praktisch nicht möglich.

Ventildrehvorrichtungen, mit denen Ventile von Brennkraftmaschinen hauptsächlich in nur einer Richtung gedreht werden können, sind zwar durch die US-PS 27 75 959 und die US-PS 28 35 236 auch bereits bekannt. Zur Hemmung der Drehbewegung in der einen Drehrichtung wird bei diesen Drehvorrichtungen eine Tellerfeder benutzt, die zwischen einem ortsfesten Bauteil wie dem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine und den relativ zueinander verdrehbaren Bauteilen der Drehvorrichtung sitzt. Deren Aufbau ist dadurch relativ aufwendig und störanfällig.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Ventildrehvorrichtung der eingangs beschriebenen Art, die zur Vergleichmäßigung des Ventilverschleißes und zur Selbstreinigung des Ventiltellers eine schrittweise fortschreitende Ventildrehung in Abhängigkeit von der Schließ- und Öffnungsbewegung der Ventile ermöglicht und die zugleich einen verhältnismäßig einfachen, in sich geschlossenen und dadurch wenig störanfälligen Aufbau hat.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den Drehbauteilcn erste bewegbare Wälzelemente angeordnet und auf abgegrenzten Bahnen beweglich sind, um den Drehbauteilen eine bestimmte Winkeldrehiing in einer ersten Drehrichtung zu vermitteln, und daß wenigstens ein zweites bewegliches Wälzelement zwischen den Drehbauteilen

entlang mindestens einer gegenüber den anderen Bahnen eine unterschiedliche Länge aufweisenden Bahn bewegbar ist, um den Drehbauteilen eine andere Relativdrehung in der anderen Drehrichtung zu vermitteln. ι

Mit dieser Ausbildung unterschiedlich langer Wälzbahnen für die zwischen den Drehbauteilen angeordneten Wälzelementen wird eine Hin- und Herdrehung des zugehörigen Ventils erzeugt, bei dem der Drehwinkel in der einen Richtung größer ist als in der entgegengesetz- in ten Richtung und daher mit der öffnungs- und Schließbewegung des Ventils im Ergebnis eine fortschreitende Umsetzbewegung einhergeht. Da dabei die Wälz- und Federelemente insgesamt in der Ventildrehvorrichtung eingeschlossen sind, kann deren Funktion r> durch äußere Einflüsse kaum beeinträchtigt werden. Auch ist eine Erhöhung der Anzahl der Wälzelemente gegenüber den vorbekannten Lösungen dabei nicht unbedingt erforderlich, so daß die erfindungsgemäße Lösung auch kostengünstig ist. 21)

Es empfiehlt sich ferner, die Bahnen der Wälzelemente so auszubilden, daß die Relativdrehung der Drehbauteile in der ersten Drehrichtung größer ist als in der zweiten Drehrichtung, so daß zunächst in der ersten Drehrichtung die größere Ventildrehung und dann in der zweiten, entgegengesetzten Drehrichtung die kleinere Ventildrehung erfolgt

Die ersten Wälzelemente sind vorteilhafterweise als Kugeln ausgebildet, die entlang begrenzter Bahnen auf Neigungsflächen des einen Vorrichtungsbauteils abwälzbar sind, während das zweite Wälzelement als Kugel ausgebildet ist, die entlang einer begrenzten Bahn auf einer Neigungsfläche des gleichen Drehbauteils abrollt, wobei diese Bahn kürzer als die anderen Bahnen ist. Durch die Ausbildung der Wälzelemente als Kugeln r, wird deren störungsfreies Abwälzen in den zugehörigen Wälzbahnen und die angestrebte Arbeitsweise am besten sichergestellt.

Bei der Verwirklichung der erfindungsgemäßen Ventildrehvorrichtung kann die kürzere Neigungsfläche mit einer steileren Neigung ausgebildet werden als die längere Neigungsfläche. Es ist aber auch möglich, einen Teil der Wälzbahn mit einem anderen radialen Abstand von der Längsachse anzuordnen als die anderen Bahnen, wobei alle Bahnen dann die gleiche Neigung haben können. .

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Teilschnittansicht eines hin- und herbeweglichen Ventils mit einem verbesserten Drehantrieb,

Fig.? eine teilweise geschnittene Draufsicht in Richtung der Pfeile 2-2 der Fig. 1, wobei Teile fortgelassen sind,

Fig. 3 eine Teilschnittansicht längs der Linie 3-3 der 5ί Fig. 2.

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

F i g. 5 eine der F i g. 4 entsprechende Schnittansicht, die die beiden Drehantriebsbauteile und die bewegli- wi chen Glieder in einer anderen Stellung zeigt,

F i g. 6 eine den Fig. 4 und 5 entsprechende Schnittansicht, die zeigt, wie die unterschiedlichen Drehwinkel zwischen den Teilen des Drehantriebes auftreten, h>

Fig. 7 eine de. Fig. 2 entsprechende scliematische Schnittansicht einer aideren Ausfiihrungsform,

F i g. 8 eine der F i g. 7 entsprechende Ansicht, in der die beweglichen Glieder in einer anderen Stellung gezeigt sind,

F i g. 3 eine den F i g. 7 und 8 entsprechende Ansicht, welche veranschaulicht, wie unterschiedliche relative Drehwinkel zwischen den Drehantriebsbauteilen entstehen, und

Fi g. 10 eine Schnittansicht längs der Linie 10-10 der Fig.7.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines Zylinderkopfes A einer Brennkraftmaschine, der eine Bohrung 12 aufweist, die eine langgestreckte Führungshülse 14 aufnimmt, in der der langgestreckte zylindrische Schaft 16 eines Ventils B eine Drehbewegung und eine Hin- und Herbewegung längs und um eine Längsachse 18 durchführt Das Ventil B weist einen Ventilkopf 22 auf, der mit einem Sitz 24 zusammenarbeitet, welcher eine Öffnung umgibt, welche aus einer Brennkraftmaschinenbrennkammer zu einem Auslaßkanal 26 führt Der Ventilschaft 16 weist eine obere Spitze 30 auf, auf die ein Kipphebel 32 einwirkt, der sich aufeinanderfolgend nach oben und nach unten verschwenkt, um aufeinanderfolgend das Ventil ßzu öffnen und zu schließen.

Der Ventildrehantrieb Cweist einen ersten und einen zweiten Bauteil 36 und 38 auf. Der zweite Bauteil 38 ist gegen eine axiale und Drehbewegung fest entweder an der Hülse 14 oder am Zylinderkopf A befestigt Der Reibungseingriff des zweiten Bauteils 38 mit dem Zylinderkopf A unter der Vorspannungskraft einer Ventilfeder kann ausreichend sein, um diesen Bauteil gegen eine Drehbewegung festzuhaken. Der erste Drehantriebsbauteil 36 kann sich frei axial längs der Längsachse 18 relativ zum zweiten Bauteil 38 bewegen und sich um diese Drehachse relativ zum zweiten Bauteil drehen.

Ein Federteller 40 ist am Ventilschaft 16 gegen eine Dreh- und Axialbewegung durch ein Verriegelungsglied 42 befestigt. Eine als Schraubenfeder ausgebildete Ventilfeder 44 ist zwischen dem Drehantrieb Cund dem Federteller 40 angeordnet und spannt normalerweise das Ventil B bei der Betrachtung der F i g. 1 in Aufwärtsrichtung vor, und zwar in einer Richtung, in der sich der Ventilkopf 22 gegen den Ventilsitz 24 anlegt. Die Ventilfeder 44 liegt auch gegen den ersten Drehantriebsbauteil 36 an, um diesen rum zweiten Drehantriebsbauteil 38 hin zu drücken. Wenn der erste Drehantriebsbauteil 36 sich dreht, so wird dessen Drehbewegung auf das Ventil B über die Ventilfeder 44 und den Federteller 40 übertragen.

Wie F i g. 3 zeigt, weist der erste Drehantriebsbauteil 36 einen unteren, sich nach innen erstreckenden Abschnitt 48 auf, der sich unter einen nach außen sich erstreckenden Flansch 50 am zweiten Drehantriebcbauteil 38 erstreckt, um eine vollständige axiale Trennung dei Bauteile zu verhindern, wobei diese Anordnung eine relative Drehung des ersten Bauteiles 36 gegenüber dem zweiten Bauteil 38 ermöglicht. Der zweite Drehantriebsbauteil 38 weist mehrere in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnete Nuten 52 auf, die symmetrisch um die Längsachse 18 herum angeordnet sind und wenigstens eine Nut 54, die sich in einer noch zu beschreibenden Weise von den Nuten 52 unterscheidet.

|ede Nut 52 und 54 nimmt ein bewegliches Glied 56, 56,-? auf, welches eine Kugel sein kann. Jede Nut 52 weist einen geneigten Moden 58 auf, der eine geneigte Bahn bildet, während die Nut 54 einen geneigten Boden 60 hat, der eine andere geneigte Bahn bildet.Gegenüberliegende Enden 64 und 66 der Nuten 52 bilden flachere und

tiefere finden der geneigten Bahnen 58. während gegenüberliegende F.ndabsehnittc 68 und 70 der Nut 54 im allgemeinen flache und tiefere F.nden der geneigten Bahnen 60 bilden.

|edc Nut nimmt eine Rückholfeder 74 auf. deren eines finde gegen die Nulenendcn 66 oder 70 anliegt und deren anderes Ende gegen ein bewegliches Glied 56, 56,f anliegt. Diese Federn 74 wirken in einer Richtung, um die beweglichen Glieder 56, 56a längs der geneigten Bahnen 58 und 60 nach oben zu bewegen.

Wie F i g. I zeigt, wirkt die Ventilfeder 44 immer in einer Richtung gegen den Federteller 40. um das Ventil B in Schließrichtung vorzuspannen, damit sich der Ventilkopf 22 an den Ventilsitz 24 anlegt. Wenn sich der Kipphebel 32 nach unten bewegt, bewegt sich der Ventilkopf 22 in eine Öffnungsstellung vom Ventilsitz 24 fort, und die Ventilfeder 44 wird zusammengedrückt, so daß die axiale Kraft, die sie ausübt, zunimmt. Die Kraft, die durch die Ventilfeder 44 ausgeübt wird, ist minimal, wenn das Ventil B geschlossen ist. und maximal, wenn das Ventil ßvoll geöffnet ist.

Im allgemeinen kann die Ventilfeder 44 als ein Mittel betrachtet werden, weiches veränderliche Kräfte aufbringt, die alternierend zwischen Maximal- und Minimalwcrten zunimmt und abnimmt, wenn sich das Ventil B zwischen seiner Schließ- und Öffnungsstcllung bewegt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel bilden die Federn 74, die auf die beweglichen Glieder 56, 56a einwirken, eine Vorspannungseinrichtung, die eine Trennkraft zwischen dem ersten und zweiten Drehantriebsbauteil 36 und 38 ausübt, um den ersten Bauteil 36 vom zweiten Bauteil 38 axial fortzubewegen. Die Federn 74 weisen eine derartige Vorspannungskraft auf. daß die Trennkraft eine Größe zwischen dem minimalen und maximalen Kraftwert hat. der von der Ventilfeder 44 aufgebracht wird. Wenn das Ventil B geschlossen ist. wie F i g. I zeigt, üben die Federn 74 eine Kraft aus. die ausreichend ist. um die beweglichen Glieder 56, 56a längs der geneigten Bahnen 58 und 60 nach oben zu bewegen, so daß die beweglichen Glieder die Bauteile 36 und 38 axial voneinander um eine Strecke 78 (F i g. 4) n^ironnl holtnn Γΐι*» V\f»ii/«*rTli^nf»n RatitOiiA (1i(^ öle C---- --" -._ _- -c;-

Kugeln 56,56a ausgebildet sind, haben einen Durchmesser, der größer r.t als die Tiefe der flachen Bahnenden 68 und 64. um eine derartige axiale Trennung der beiden Bauteile >n der Schließstellung des Ventils fldurchzuführen.

Bei dem Drehantrieb sind die eine Drehung erteilenden Einrichtungen, die durch die beweglichen Glieder 56,56a gebildet werden, derart angeordnet, daß eine umgekehrte Drehung des Teiles 36 relativ zum Teil 38 begrenzt wird. Mit anderen Worten bedeutet dieses, daß die eine Drehung erteilenden Einrichtungen einen vorbestimmten Drehwinkel des Teiles 36 gegenüber dem Teil 38 in einer Drehrichtung erteilen, während ein anderer Drehwinkel des Teiles 36 gegenüber dem Teil 38 in der entgegengesetzten Drehrichtung erteilt wird. Vos zugsweise ist der Drehwinkelunterschied wesentlich kleiner eis der vorbestimmte Drehwinkel, damit eine positive Gesamtdrehung entsteht, durch die fortschreitend das Ventil B in einer Drehrichtung geschaltet wird.

Wie F i g. 4 zeigt, ist die Bahn 58 unter einem Winkel 82 geneigt, während die Bahn 60 unter einem größeren Winkel 154 geneigt ist. Die Trennkraft, die durch die Rückholfedern 74 der beweglichen Glieder 56, 56a aufgebracht wird, ist größer als die Last, die von der Ventilfeder 44 in der Schließstellung des Ventils aufgebracht wird, jedoch kleiner als die Last der Feder

44. die in der Öffnutigsstcllung des Vcnlils aufgebracht wird. Die erforderliche Kraft der Rückholfedern 74 kann durch die folgende Gleichung ermittelt werden:

^K sin 1X2) sin(84) '

In dieser Gleichung entspricht F^der Reaktionskraft. /Vs2 der Anzahl der Nuten mit den Rampenwinkeln 82, I'm der Kiiiil der ledern 74 in den Nuten, die die Rampenwinkel 82 haben, Nm der Anzahl von Nuten mit Rampcnwinkeln 84 und I'm gleich der Rückholkraft der Federn 74 in den Rampen, die die Winkel 84 haben. Die Rückholkraft der Rückholfedern in den verschiedenen Rampen kann so eingestellt werden, daß die Schwingungsbclasüingen der Kugeln und der mit diesen zusammenarbeitenden feilen auf ein Minimum herabgesetzt werden können, obwohl gleiche Rückholfedern für alle Rampen verwendet werden können, falls dies gewünscht ist.

Wenn das Ventil Ii durch den Kipphebel 32 in seine Öffnungsstellung bewegt wird, so nimmt die Kraft der Ventilfeder 44 zu. bis sie die Trennkräftc überwindet, die durch die Rückholfedern 74 gebildet werden. Zu diesem Zeitpunkt beginnen die beweglichen Teile 56, 56a längs ihrer Bahnen 58 und 60 nach unten zu rollen. Ein vorgegebener Punkt 90 am Bauteil 36 in Fig. 4 bewegt sich von der Linie 94 in F i g. 5 zur Linie 96, wenn sich der Bauteil 36 zum Teil 38 hin bewegt, da die Drehbewegung, die dem ersten bauteil 36 erteilt wird, gleich der doppelten Rollstrecke ist, um die sich die beweglichen Glieder 56 längs der Bahnen 58 nach unten bewegen. Die beweglichen Glieder 56 auf der Bahn 58 bewegen sich von der Linie 94 zur Linie 98 und diese Strecke wird durch Y dargestellt. Die Bewegung eines gegebenen Punktes 90 ist im wesentlichen gleich der Strecke 2 > zwischen den Linien 94und96.

Während der Bewegung des Bauteiles 36 zum Bauteil 38 hin. wenn die beweglichen Glieder beginnen, längs der entsprechenden Bahnen nach unten zu rollen.

uf An

Rahn

dazu, wegen der steileren Neigung von der Bahn herunterzufallen, so daß die Reaktionskraft zwischen den beiden Teilen durch diejenigen beweglichen Glieder aufgenommen wird, die sich auf den Bahnen 58 befinden, so daß sich die beweglichen Glieder 56 auf den Rampen 60 über eine Strecke bewegen, die in Fig. 5 zwischen den Linien 102 und 104 mit Zgekennzeichnet ist. Während dieser Bewegung des Bauteiles 36 zum Bauteil 38 hin. rollen die beweglichen Glieder 5t>, 56a wenn die Kraft der Ventilfeder 44 zunimmt, entgegengesetzt zur Uhrzeigerdrehrichtung längs ihrer Bahnen nach unten, wie es die F i g. 4 und 5 zeigen.

Wenn das Ventil B seine Bewegung aus der vollen Öffnungsstellung zur Schließstellung hin beginnt, und wenn die Kraft der Ventilfeder 44 vom Maximalwert zum Minimalwe"-t hin abnimmt, drücken die Federn 74 die beweglichen Glieder 56, 56a entlang ihrer Bahnen nach oben, um eine Trennkraft auszuüben, um den ersten Drehantriebsbauteil 36 axial vom zweiten Drehantriebsbauteil 38 fortzubewegen. Während dieser Bewegung drehen sich die Kugeln 56, 56a in Richtung des Uhrzeigerdrehsinns auf ihren Bahnen aufwärts, um eine umgekehrte Drehung dem Bauteil 36 relativ zum Bauteil 38 zu erteilen. Die beweglichen Glieder 56a auf den steileren Bahnen 60 bewegen sich schneller nach oben als die beweglichen Glieder auf den flacheren

Rampen, so daß die maximale Reaktionskraft zwischen den Teilen 36 und 38 auf die beweglichen Glieder 56;i auf den Bahren 60 einwirkt. Deshalb drehen sich die beweglichen Glieder 56,1 auf den Mahnen 60 nach oben, um den Rauteil 36 relativ zum Bauteil 38 in cntgegcngcsclztcr Richtung während der Schließbewcgi:"g des Ventils B zu drehen, während die Bewegung der beweglichen Glieder 56 längs der Bahnen 58 nach oben teilweise eine Abwäl/bewegung und teilweise eine Gleitbewegung ist. Die beweglichen Glieder 56.7 auf den Bahnen 60 bewegen sich über eine Gcsamtslreckc. die mit Z gekennzeichnet ist und die Bewegung eines gegebenen Punktes 90 von der Linie 96 zur Linie 98 ist gleich der doppellen Rollstrecke der beweglichen Glieder 56a auf der Bahn 60, wobei die Gcsamtstrcckc gleich 2Zist.

Die positive Gesamtdrehung des Bauteiles 36 relativ zum Bauteil 38 ist im allgemeinen gleich der Strecke 2Y—2Z. Der Bauteil 36 dreht sich in Uhrzeigerrichtung relativ zum Bauteil 38 während der Öffnungsbewegung des Ventils B um eine Strecke 2 Y und dreht sich in entgegengesetzter Richtung relativ zum Bauteil 38 um eine Strecke 2Z während der Sehließbewegung des Ventils B. Es verbleibt deshalb eine positive Gcsamtdrchung in Richtung des Uhrzeigerdrehsinns, die im allgemeinen gleich 2 Y— 2Zist.

Bei der in den F-' i g. 2 bis 6 dargestellten Ausführungsform sind die Bahnen so ausgebildet, daß deren Längsachsen auf dem Umfang eines Kreises liegen, der rm die Längsachse 18 geschlagen wird. Es sei jedoch bemerkt, daß es möglich ist, die Bahnen derart anzuordnen, daß sich die beweglichen Glieder entlang gerader Linien bewegen und ebenfalls eine gewisse radiale Bewegung relativ zur Längsachse 18 durchführen können, um die Verschleißbelastung über einen größeren radialen Abschnitt des Teiles 36 zu verteilen. Die gegenüberliegenden Enden 64 und 66 bestimmen im allgemeinen die Grenzen der Bahnen, durch denen sich die beweglichen Glieder 56 auf der Bahn 58 bewegen, während die entgegengesetzten linden 68 und 70 für die Bahnen 60 im allgemeinen Bewegungsbahnen für die beweglichen Giieuci uiiücii. üic am uicscii Ranzen angeordnet sind.

Wie unter Bezugnahme auf die F i g. 4 bis 6 ausgeführt wurde, bewegen sich die beweglichen Glieder 56 auf den Bahnen 60 über eine wesentlich kürzere Bahn als die beweglichen Glieder auf den Bahnen 58 während des Betriebes des Drehantriebes. Vorzugsweise ist wenigstens eine Bahn 60 mit größerer Neigung als die anderen Rampen vorgesehen, um eine geringere Drehung in umgekehrter Richtung zu erzielen. Es können aber auch große Anzahlen von steileren und flacheren Rampen vorgesehen sein, falls dies gewünscht ist Vorzugsweise sind die Rampen symmetrisch um die Längsachse 18 herum angeordnet

Die Fig.7 bis 10 zeigen eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Nuten 52' radial innerhalb der Nuten 52 angeordnet sind. Bei dem in den Fi g. 7 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen alle Nuten 52 und 52' Böden auf, die geneigte Bahnen 58, 60 bilden, die unter dem gleichen Winkel 82 geneigt sind. Die Nuten 52 und 52' sind vorzugsweise derart angeordnet daß die Mitten der beweglichen Glieder 56, 56a auf einem gemeinsamen Radius liegen, der von der Längsachse 18 ausgeht "wenn sich die beweglichen Glieder am flachen Ende der Rampen befinden. Es sei bemerkt daß es sehr vorteilhaft ist, mehrere Nuten 52 und 52' symmetrisch um die Längsachse 18 herum anzuordnen. Bei der in den Fig. 7 bis 10 dargestellten Alisführungsform sind die Rückholfedern 74 der Fig. 2 bis 6 nicht dargestellt. F.s sei jedoch bemerkt, daß diese Rückholfedern in der gleichen Weise verwendet ■> werden, um eine Trennkraft zwischen den Bauteilen auszuüben, deren Größe zwischen der Minimal- und Maximalkrafi liegt, die von der Feder 44 ausgeübt wird, wenn das Ventil B sich zwischen seiner Schließ- und Öffnungsslcllung bewegt.

κι Bei der in den Fig. 7 bis 10 dargestellten Ausführungsform wird, wenn sich das Ventil öffnet und die Kraft der Ventilfeder zürn Maximalwert hin zunimmt, die Kraft der Rückhollcdern für die beweglichen Glieder überwunden, so daß der erste Drchantricbsbnu- -, teil sich zum zweiten Drehantriebsbauteil 38 hin bewegt, um zu bewirken, daß die beweglichen Glieder 56, 56.) entlang ihrer Bahnen 58, 60 nach unten rollen. Da alle Bahnen 58,60 der äußeren und inneren Nuten 52 und 52' unter dem gleichen Winkel sich nach unten neigen,

.Ό müssen die beweglichen Glieder 56, 56a die gleiche absolute Umfangsstrccke 112 durchlaufen, wie es in Fig. 8 gezeigt ist. Deshalb bewegen sich die beweglichen Glieder 56 in den Nuten 52 über einen Winkel 114, während die beweglichen Glieder 56a in den Nuten 52'

r, sich über einen Winkel 116 bewegen. Dies bedeutet, daß die Bewegung der beweglichen Glieder über die Bahnen in den Nuten 52 nach unten teilweise eine Rollbewegung und teilweise eine Gleitbewegung ist, während sich die beweglichen Glieder 56a in den inneren Nuten 52'

in vollständig längs ihrer Bahnen Ober einen Winkel 116 nach unten abwälzen. Wenn sich die inneren beweglichen Glieder 56a längs der Rampen 60 nach unten bewegen, wird der Bauteil 36 über einen Winkel 116 gedreht. Während dieser Zeit bewegen sich die äußeren

r> beweglichen Glieder 56 über einen Winkel 114, und eine Gleitbewegung findet zwischen dem Bauteil 36 und den äußeren beweglichen Gliedern 56statt.

Wenn das Ventil in seine Schließstellung zurückkehrt und die Kraft der Ventilfeder vom Maximalwert hin

4n zum Minimalwert abnimmt, bewegen die Federn '!ir beweglichen Glieder diese längs der entsprechenden r» . I. .. _ _ _ _ _l. ^U-- ..__ _;_ ™ . .—„„Ι. -,U—* -, rV—η L... «,· A~r* υαπιι\>ιι iiuv.il wls\.m, um \,ntx- uiiic,t,ncin iw »-»-i v.nun£, uwj Bauteiles 36 relativ zum Bauteil 38 zu bewirken. Die beweglichen Glieder 56 in den äußeren Nuten 52 rollen längs ihrer Rampen nach oben und müssen sich lediglich über einen Winkel 114 bewegen, ehe sie die flachen Enden der Rampen erreichen, um die Teile 36 und 38 vollständig voneinander zu trennen. Die beweglichen Glieder 56a in den inneren Nuten 52' müssen sich über

so einen Winkel 116 bewegen. Die Rückbewegung der beweglichen Glieder in den Nuten 52 ist eine Rollbewegung, bis eine vollständige Trennung der Bauteile 36 und 38 erzielt ist, während die Bewegung der beweglichen Glieder in den inneren Nuten 52 teilweise eine Rollbewegung und teilweise eine Gleitbewegung ist. Deshalb wird eine positive Gesamtdrehung des Bauteiles 36 erreicht und diese Drehung ist im allgemeinen gleich dem Wiinkel 116 minus dem Winkel 114.

Bei der in den Fig.7 bis 10 dargestellten Ausführungsform bewegen sidi die beweglichen Glieder entlang Bahnen, die einen radialen Abstand voneinander außerhalb der Längsachse 18 haben und die ferner derart angeordnet und ausgebildet sind, daß die

beweglichen Glieder auf den äußeren Rampen teilweise gleiten und teilweise rollen, während die Teile 36 und 38 sich aufeinander zu bewegen, wobei die beweglichen Glieder in den inneren Bahnen teilweise rollen und

leilweise gleiten, wenn sich die Teile Je und 58 voneinander fortbewegen.

Es ist zu erkennen, daß unterschiedliche umgekehrte Drehungen dadurch erzielt werden können, daß die Neigungen der verschiedenen Bahnen bei der Ausführungsform nach den Fig. I bis 6 verändert wird, oder dadurch, daß der radiale Abstand der Nuten verändert wird, wie bei der Allsführungsform nach den F i g. 7 bis

10

10. Obwohl Rückholfedern bei der bevorzugten Ausführiingsform verwendet werden, um die Trennkräfte auszuüben, ist es offensichtlich, daß bestimmte Merkmale der Erfindung auch bei Ölanlrieben verwendet werden können, die eine Trennfederseheibe oder andere Vorspannungsmitlel aufweisen, um die Trennkraft auszuüben.

Hierzu 2 Hhitl /eicliiiuimeii

Claims

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung für Hubventile von Kraft- und Arbeitsmaschi- ί nen, insbesondere Brennkraftmaschinen, die zwei Bauteile aufweist, welche in Axialrichtung und in Drehrichtung relativ zueinander beweglich sind, wobei zwischen ihnen eine Vielzahl von Wälzelementen angeordnet ist, die auf getrennten Bahnen in bewegbar sind und den beiden Bauteilen abhängig von der Axialbewegung eine Drehbewegung in der einen oder der anderen Drehrichtung vermitteln, und wobei die beiden Bauteile in Axialrichtung mit einer abwechselnd zwischen einem Minimalwert und ι ί einem Maximalwert schwankenden Kraft im Zusammendrücksinn belastet sind, während sie andererseits im Trennsinn axial durch Vorspannelemente belastet sind, deren Trennkraft zwischen dem Minimabvert und dem Maximaiwert liegt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Drehbauteilen (36, 38) erste bewegbare Wälzelemente (56) angeordnet und auf abgegrenzten Bahnen (58) beweglich sind, um den Drehbauteilen eine bestimmte Winkeldrehung in einer ersten Drehrichtung zu vermitteln, und daß wenigstens ein zweites bewegliches Wälzefement (56a) zwischen den Drehbauteilen (36,38) entlang mindestens einer gegenüber den anderen Bahnen (58) eine unterschiedliche Länge aufweisenden Bahn (60) bewegbar jo ist, um d*;n Drehbauteilen (36, 38) eine andere Relativdrehung in der anderen Drehrichtung zu vermitteln.

2. Ventildrehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß d : Relativdrehung der j> Drehbauteile in der ersten Drehrichtung größer ist als in der zweiten Drehrichtung.

3. Ventildrehvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Wälzelemente (56) als Kugeln ausgebildet sind, die entlang begrenzter Bahnen auf Neigungsflächen (58) des einen Vorrichtungsbauteils (38) abwälzbar sind, während das zweite Wälzelement (5Oa^ als Kugel ausgebildet ist, die entlang einer begrenzten Bahn auf einer Neigungsfläche (60) des gleichen Drehbauteils (38) abrollt, wobei diese Bahn (60) kürzer als die anderen Bahnen (58) ist.

4. Ventildrehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kürzere Neigungsfläche (60) eine steilere Neigung(84) hat als die längere Neigungsfläche (58).

5. Ventildrehvorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Wälzbahnen (60) mit einem anderen radialen Abstand von der Längsachse (18) angeordnet ist als η die anderen Bahnen (58).