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Ventil federspannvorrichtung fUr Verbrennungsmaschinen
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Die Erfindung betrifft eine Ventilfederspannvorrichtung fUr YerDrennungsmaschinen
mit einer radial schließbare Greiferarme aufweisenden Greifervorrichtung und einer
kraftbdätigten Abdrückvorrichtungg die mit wenigstens einem AbdrUckbauteil auf der
Oberseite eines Ventilfedertellers ansetzbar und in Axialrichtung des Ventilschafts
und relativ zur geschlossenen Greifervorrichtung verschiebbar ist, wobei der Ventilfederteller
entgegen der Federvorspannung relativ zum Vntilschaft soweit verschoben wird, daß
der die Befestigungskeile aufnehmende Abschnitt des Ventilschafts zu Demontage-bzw.
Montagezwecken zugänglich ist, nach Patent 26 31 746.
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Der ältere Vorschlag gemäß dem Hauptpatent geht von der Feststellung
aus, daß der Ein- und Ausbau der Ventile mit Hilfe bekannter Ventilfederspannvorrichtungen
umständlich und -sertraubend ist, da die bekannten Vorrichtungen auf einen Wider.
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lagerangriff an der Unterseite des Zylinderkopfes angewiesen sind
und damit eine geeignete Halterung fUr den ganzen Zylinderkopf bedingen. Um den
Arbeitsaufwand beim Ein- und Ausbau der Ventile von Verbrennungskraftmaschinen wesentlich
zu verringern und die Ventilfederspannvorrichtung besonders einfach bedienbar und
betätigbar zu machen, wurde im Hauptpatent vorgeschlagen, daß die Ventilfederspannvorrichtung
eine radial auf dem Ventilschaft
kraftschlUssig schließbare Greifervorrichtung
mit wenigstens zwei Greiferarmen aufweist, die mit der Halterung des Abdrückbauteils
derart verbunden sind, daß das AbdrUck bauteil relativ zu der auf dem Ventilschaft
geschlossenen Greifervorrichtung axial verschiebbar ist. Diese Ventilfederspannvorrichtung
bedarf keiner den Zylinderkopf hintergreifenden Widerlagerbauteile, bedingt also
nicht den Abbau des ganzen Zylinderkopfs und die Anbringung von den Zylinderkopf
hintergreifenden Widerlagerbauteile, sondern sie wird einfach axial von oben mit
dem AbdrUckbauitl auf den Ventilfederteller aufgesetzt, minder Greifervorrichtung
am Ventilschaft verspannt und unter Ausnutzung der kraftschlUssigen Verbindung zwischen
der Greifervorrichtung und dem Ventilschaft als Widerlager zum NiederdrUcken des
Ventilfedertellers betestigt. Dadurch werden sowohl die Greifervorrichtung auch
als/das AbdrUckbauteil auf derselben Seite des Zylinderkopfs wirksam, wodurch insbesondere
die Vorbereitungszeiten bei der Montage und Demontage der Ventilfederspannvorrichtung
wesentlich verkürzt werden.
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Die Ventilfederspannvorrichtung nach dem Hauptpatent bedingt zum Aufbringen
der Gegenkraft das Ansetzen der Greifervorrichtung an dem Ventilschaftende. Insbesondere
bei Ottomotoren kann das Ventilschaftende jedoch nicht ohne weiteres erfaßt werden.
Dadurch ist die Verwendung der Ventilfederspannvorrichtung begrenzt, insbesondere
fUr fliesellaotoren geeignet.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Ventilfederspannvorrichtung
so zu verbessern daß ihre Anwendung bei Aufrechterhaltung aller funktionellen Vorteile
auf praktisch alle Motorarten und VentilausfUhrungen, insbesondere solche mit kurzen
Ventilschaftenden erweitert wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlAgt die Erfindung vor, daß die Greifervorrichtung
derart seitlich versetzt von den
wenigstens einen AbdrUckbauteil
mit dessen Halterung verbunden ist, daß sie auf, einem vom Ventilschaft seitlich
beabstandeten, am Motor befestigten vorspringenden Teil schließbar ist, und daß
ein Widerlagerbauteil mit einer sowohl von dem AbdrUckbauteil als auch von der Angriffsstelle
der Greifervorrichtung seitlich beabstandeten Widerlagerfläche an einem stationären
TBil der Ventilfederspannvorrichtung angebracht ist. Als vorspringender Teil zum
kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Festspannen der Greiferarme der Greifervorrichtung
eignet sich beispielsweise ein Schwinghebel- Lagerbolzen, der bei vielen Ottomotoren
aus dem Zylinderkopf nach oben vorsteht. Gegebenenfalls kam auch ein besonderer,
in den Zylinderkopf eingeschraubter Gewindebolzen zum Festspannen der Greifervorrichtung
dienen. Nach dem Festspannen der Greifervorrichtung wird das AbdrUckbauteil auf
den Ventilteller aufgesetzt und der zugehörige Druckmittelantrieb eingeschaltet,
der das AbdrUckbauteil und mit diesem die Ventilfeder um einen bestimmten stAb parallel
zur Gerteachse und in Richtung des Ventilschafts soweit verschiebt, daß die Befestigungskeile
montiert oder demontiert werden können. Beim NiederdrUcken des Ventiltellers durch
das AbdrUckbauteil verhindert das mit der Widerlagerfläche b6t'spielsweise auf den
Zylinderkopf abgestutzte Widerlagerbauteil ein Abkippen der Ventilfederspannvorrichtung
um den Angriffspunkt der Greifervorrichtung. zu Die Die Ventilfederspannvorrichtung
wirkt in dieser Ausfflhrungsform als zweiarmiger Hebel, bei dem der eine Hebelarm
durch das AbdrUckbauteil, der andere Hebelarm durch das Widerlagerbauteil und das
Lager durch die Einspannstelle der Greifervorrichtung gebildet sind.
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Zur Erleichterung der Handhabung der Ventilfederspannvorrichtung bei
der Montage und Demontage der Befestigungskeile ist in bevorzugter Weiterbildung
der Erfindung vorgesehen, daß das Widerlagerbauteil an der Ventilfederspannvorrichtung
schwenkbar
angebracht und die Widerlagerfläche höhenverstellbar ist. Dadurch kann die gesamte
sentilfederspannvorrichtung um die Einspannstelle der GreifervorrSchtung bei der
Montage und Demontage verschwenkt werden, sO daß die Ventilfeder und der Ventilfederteller
leicht aufgesteckt und abgenommen werden können. Zur Anpassung an unterschiedliche
Angriffspunkte, insbesondere bei unterschiedlichen Motortypen ist es zweckmäßig,
auch das wenigstens eine AbdrUckbauteil höhenverstellbar und auch in seinem Abstand
zur Einspannstelle der Greifervorrichtung verstellbar ant der Ventil federspannvorrichtung
anzubringen.
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Durch lösbare Befestigung des AbdrUckbauteils an einem die Greiferarme
außen umschließenden, stoßstangenbetätigten Ringflansch kann die Ventilfederspannvorrichtung
entweder entsprechend dem Hauptpatent mit zur Greifervorrichtung koaxialen Abdrückbauteilen
und/oder mit gegenüber der Einspannstelle der Greifervorrichtung seitlich versetztem
AbdrUckbauteil ausgestattet werden. Funktionell und baulich kann die erfindungsgemäße
Ventilfederspannvorrichtung im Ubrigen der Ventilfederspannvorrichtung gemaß Hauptpatent
entsprechen, insbesondere also ein Gehause > aufweisen, in welchem wahlweise,
schaltbare, getrennte Druckmittelantriebe zur BetStigung des oder der Abdrtlckdaumen
und der Greifervorrichtung angeordnet sind. Die wirksamen Greiferbacken bestehen
vorzugsweise aus Hartmetall.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausftlhrungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht,
teilweise als Axialschnitt der auf einen Ventil teller aufgesetzten und mit der
Greifervorrichtung an einen motorfesten Schraubbolzen verspannten Ventilfederspannvorrichtung
gemäß der Erfindung vor dem AbdrUcken des Ventilfedertellers; und
Fig.
2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II der Figur 1 in der Stellung nach dem
AbdrUcken des Ventilfedertellers.
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In den Figuren 1 und 2 ist die als Ganze mit 1 bezeichnete Ventilfederspannvorrichtung
in verschiedenen Betriebsstellungen, aufgesetzt auf einem Ventil mit Ventilschaft
2, Ventilfeder 3 und Ventilfederteller 4 dargestellt. Die Schnittansichten gemäß
Figuren 1 und 2 sind rechtwinklig zueinander gelegt. Von dem Zylinderkopf ist jeweils
nur schematisch ein kurzer Abschnitt 5 dargestellt.
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Die Ventilfederspannvorrichtung 1 weist ein hohlzylindrisches Gehäuse
10 auf, dessen Zylinderraum am rückwärtigen Ende von einem Abschlußdeckel 11 dicht
verschlosssen ist. Im Zylinderraum des Gehäuses 10 sind zwei voneinander unabhängige
Betätigungskolben 12 und 13 axial verschieblich gefUhrt. Die den Kolben 12 bzw.
13 zugeordneten Druckkammern 14 bzw. 15 werden Uber separate Kanäle 16 bzw. 17 von
in der Zeichnung nicht dargestellten, wahlweise schaltbaren Druckmittelantrieben
beaufschlagt. Ein durch Sicherungsstifte 18 axial im zylindrischen Gehäuse 10 festgelegter
Kolben 19 begrenzt einseitig die dem Kolben 13 zugeordnete Zylinderkammer 15. Alle
Kolben 12, 13 und 19 sowie der Abschlußdeckel 11 sind durch n-ichtbezeichnete O-Ringe
zur Zylinderwand abgedichtet.
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Die Axialbewegung des rUckwärtigen Kolbens 12 wird bei dem dargestellten
AusfUhrungsbeisplel translatorisch auf ein hbdrUckbauteil 20 Ubertragen, das Uber
eine AbdrUckklaue 120 von oben auf den Ventilfederteller 4 wirkt. Zur Übertragung
der Kolbenbewegung auf das AbdrUckbauteil 20 dienen eine durch den Kolben 12 beaufschlagbare'
quer zur Zylinderachse verlaufende und axial verschiebliche HubbrUcke 21, die in
achaparallelen Schlitzen 22 im Gehluse 10 gefUhrt ist, zwei mit den Enden der HubbrUcke
21 verbundene, achsparallel ii Gehause 10 verschieblich gelagerte Stoßstangen 23
und ein an den aus dem Gehause 10 vorstehenden freien Enden der
Stößstangen
23 befestigter Ringflansch 24. An der Unterseite des Ringflanschs 24 ist in dem
dargestellten AusfUhrungsbeispiel das AbdrUckbauteil 20 verschraubt. Mit Hilfe der
Verschraubung kann auch die Höhenlage des AbdrUckbauteils gegebenenfalls zusammen
mit derjenigen des Ringflanschs 24 gegenUber den Stoßstangen 23 verstellt werden.
Außerdem ist im Anschlußabschnitt des AbdrUckbauteils ein Langloch 40 ausgebildet,
mit dessen Hilfe der Abstand der AbdrUckklaue 120 von der Geräteachse 41 verstellt
und dem seitlichen Abstand zwischen der Ventilachse und der Einspannstelle der Greifervorrichtung
30 angepaßt werden kann.
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Von dem vorderen Kolben 13 wird die Greifervorrichtung 30 betätigt,
die aus zwei in der der Schnittebene gemäß Fig. 1 entsprechenden Axialebene schwenkbar
gelagerten doppelarmigen Hebeln besteht. Die beiden doppelarmigen Hebel 30 sind
an zwei Ankerschienen 31 gelagert, die parallel zur Zylinderachse in einer rechtwinklig
zu den beiden Stoßstangen 23 verlaufenden Axialebene angeordnet und an dem zylindrischen
Gehäuse 10 befestigt sind. Die Schwenklager fUr die Greiferarme 30 sind an radialen
Lagerzapfen 32 ausgebildet, die mit den freien Enden der Ankerschienen 31 verbunden
sind. Die beiden Ankerschienen 31 sind etwa in der Mitte zwischen ihren Austrittsstellen
aus dem Gehäuse 10 und den die Lagerzapfen 32 tragenden freien Enden durch einen
als Schraubbolzen ausgebildeten Quersteg 33 miteinander verbunden. Der Quersteg
33 durchgreift radiale Öffnungen in beiden Greiferarmen 30 und fUhrt die beiden
Greiferarme dadurch in der durch die Schwenklagerpunkte bestimmten axialen Schwenkebene.
Die Greiferbacken 34 werden durch Hartmetallplatten gebildet, die im Betrieb geringe
Verschleißerscheinungen haben.
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Zwischen die den Greiferbacken 34 entgegengesetzten Enden der doppelarmigen
Greiferhebel greift ein Spreizkeil 35 ein, der mit dem vorderen Betätigungskolben
13 verbunden ist. Wenn der Betätigungskolben 13 durch Beaufschlagung der ihm zugeordneten
Druckkammer
1S axial nach unten vorgeschoben wird, drUckt der Spreizkeil 35 die Gegenarme der
doppelarmigen Greiferhebel 30 radial auseinander und schließt dadurch die Greiferbacken
34 auf einem geeigneten Ankerelement, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
durch einen in den Zylinderkopf eingeschraubten, nach oben vorstehenden Schraubbolzen
42 gebildet ist. Eine zwischen dem Quersteg 33 und dem der Greifervorrichtung zugeordneten
Betätigungskolben 13 bzw. dem Spreizkeil 35 wirksame, axial angeprdnete Schraubenfeder
36 belastet den Kolben 13 entgegen der Betätigungsrichtung und versucht letzteren
in das hohlzylindrische Gehäuse 10 zurUckzudrängen.
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In Fig. 2 sind gestrichelt AbdrUckdaumen 20' gezeigt, die neben dem
AbdrUckbauteil 20 in symmetrischer Anordnung um die Geräteachse 41 entsprechend
dem Vorschlag des Hauptpatents vorgesehen sein können.
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Auf der dem Abdrückbauteil 20 gegenUberliegenden Seite der Greifervorrichtung
30 ist eine n-nverstellbare Stütze 44 angebracht. Letztere besteht aus einem Uber
ein Schwenklager 45 mit dem Gehäuse verbundenen Schraubbolzen und einer auf dessen
freies Ende aufgeschraubten HUlse 46. Die HUlse 46 ist am unteren Ende durch einen
Fußteil 47 abgeschlossen, dessen Unterseite eine Widerlager- und AbstUtzfläche 48
fUr die StUtze 44 bildet.
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Die Funktion der bPschriebenen Ventilfederspannvorrichtung ergibt
sich deutlich durch Vergleich der beiden Betriebsstellungen gemäß den Figuren 1
und 2. XIn beiden Figuren sind die Greiferbacken 34 der Greifervorrichtung 30 auf
dem freien oberen Ende des Ankerelements 42 festgespannt. In dieser Stellung steht
die den Kolben 13 beaufschlagende Zylinderkammer 15 unter Druck. Die auf dem motorfesten
Ankerelement 42 geschlossenen Greiferbacken 34 legen das zylindrische
Gehäuse
10 axial am Zylinderkopf fest, so daß bei Beaufschlagung der hinteren Zylinderkammer
14 die Abdrückklaue 120 des AbdrUckbauteils 20 Uber den Kolben 12, die HubbrUcke
21, die Stoßstangen 23 und den Ringflansch 24 unter NiederdrUcken des Ventilfedertellers
4 entgegen der Kraft der Feder 3 axial verschoben wird. Die Schubbewegung des Kolbens
12 und der ihm zugeordneten Übertragungselemente ist durch die Länge der beiden
Schlitze 22 im Gehäuse 10 begrenzt. In der in Fig. 2 dargestellten Wirkstellung
des AbdrUckelerents 20 ist der die Befestigungskeile 6 aufnehmende Abschnitt des
Ventilschafts 2 zu Demontage- bzw.
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Montagezwecken zugänglich.
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Die schwenkbare StUtze 44 dient beim NiederdrUcken des Ventiltellers
4 wodurch das@seitlich versetzt angeordnete AbdrUckbauteil 20 als Widerlager und
verhindert, daß das Gehause aufgrund der Gegenkraft der Feder 3 um den an der Einspannstelle
des Ankerelements 42 zwischen den Greiferbacken 34 gebildeten Schwen@@@@@ zur Seite
abkippt. Die Höhenverstellbarkeit des im dargestellten Ausführun9sbeispiel als Stütze
ausgebildeten Widerlagerbauteils 44 ist sur Anpassung an unterschiedliche Motorausführungen
zweckmäßig, unter Umstanden sogar notwendig.
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Wie insbesondere aus Figur 2 leicht zu erkennen ist, kann diese Ventilfederspannvorrichtung
selbst bei VentilausfUhrungen mit kurzen Ventil schäften problemlos angesetzt werden,
so beispielsweise am vorstehenden Ende eines Schwinghebel-Lagerzapfens. Eines Hintergreifens
des Zylinderkopfs bedarf es dabei nicht. Anstelle der Ausbildung des Wderlagerbauteils
44 als Stütze ist auch dessen Ausbildung als Zuganker dglicht wobei das Widerlagerbauteil
jedoch auf der anderen Seite, also auf der Seite des AbdrUckbauteils 20 u gehause
10 @nzulenken ist. Bei der Ausbildung als Zuganker ist das freie Ende mit einem
hakenförmigen Ansatz zu versehen, der beispielsweise an einer Nockenwelle
hintergriffig
angesetzt werden kann, um die Kippkräfte beim Niederdrücken der Ventilfeder 3 aufzunehmen.
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Nach Entfernen der Keile 6 und BelUftung der hinteren Zylinderkammer
14 drängt die Ventilfeder 3 alle bei der Abdrückbewegung beteiligten Elemente in
die in Pig. 1 dargestellte Lage zurUck, so daß eine zusätzliche RUckstellfeder bei
der beschriebenen Vorrichtung Uberflussig ist.
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L e e r s e i t e