DE3029988C2 - Ventildrehvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehvorrichtung für ein Hubventil einer Brennkraftmaschine mit einem starr am Hubventil befestigten Zapfen und einer den Ventilschaft umgebenden Büchse, die einen längs einer Schraubenlinie verlaufenden Führungsschlitz für den Zapfen aufweist und mit dem beweglichen Teil eines auf dem Zylinderkopf abgestützten Freilaufes verbunden ist, wobei das Hubventil in Schließstellung über eine Schraubenfeder vorgespannt ist, die an einem am Ventüschaftende angeordneten Federteller angreift.

Derartige Ventildrehvorrichtungen dienen dazu, bei jedem Hub des Hubventils die Ventilspindel um einen vorgegebenen Betrag zu drehen. Bei einer aus der US-PS 16 10 409 bekannten Ventildrehvorrichtung ist der Freilauf dem Zylinderkopf bzw. dem Motorblock zugeordnet, während der Mitnehmer bzw. Zapfen Teil des Federtellers ist. Auf dem Freilauf steht die Büchse auf, die ihrerseits von der Schraubenfeder umgeben ist, die an einem am Ventüschaftende angeordneten Federteller angreift. Bei jedem Hub des Hubventils wird die Ventilspindel um einen vorgegebenen Betrag gedreht. Nachteilig bei der bekannten Ventildrehvorrichtung sind die ungünstigen Abmessungen der Büchse und des beweglichen Teils des Freilaufes und die damit g-oßen zu bewegenden Massen. Nachteilig ist außerdem der hohe konstruktive Aufwand, der erforderlich ist, um eine Sicherung der den Ventilschaft umgebenden und die Ventildrehung mitbewirkenden Büchse in axialer Richtung zu erzielen und damit ein Abheben der mit dem beweglichen Teil des Freilaufes verbundenen Büchse vom feststehenden Teil des Freilaufes bei öer Schließbewegung des Ventils zu verhindern. Außerdem sind der Führungsschlitz in der Büchse und der in den ,o Führungsschlitz eingreifende Zapfen einem die Standzeit erheblich herabsetzenden Verschleiß ausgesetzt Schon nach kurzer Betriebszeit ist keine sichere Arbeitsweise und schließlich überhaupt keine Verdrehung der Ventilspindel mehr möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventildrehvorrichtung der in der US-PS 16 10 409 beschriebenen Art zu schaffen, bei welcher die axiale Sicherung der mit dem beweglichen Teil des Freilaufes verbundenen Büchse durch einfache konstruktive Maßnahmen erreicht und der Verschleiß am Führungsschlitz selbst und dem in den FiihrungsschHtz eingreifenden Teil vermindert wird.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, da3 das dem Federteller abgekehrte Ende der Schraubenfeder auf dem beweglichen Teil des Freilaufes abgestützt ist, und daß das in dem Führungsschlitz der Büchse eingreifende Ende des Zapfens einen drehbar gelagerten Wälzkörper aufweist.

Die erfindungsgemäße Ventildrehvorrichtung zeichnet sich durch eine einfache Bauform und gleichzeitig eine wesentlich größere Standzeil aus. Dabei ist das System so ausgelegt, daß abhängig von Massenträgheitsmomenten von Freilauf, Drehteil und Hubventil sowie abhängig von Reibmomenten in der Ventilführung und im Freilauf ein Vorschub des Ventils immer erreicht wird und dieses auch bei geringen Drehzahlen. Die Massen sind darüber hinaus so günstig verteilt, daß eine derartige Ventildrehvorrichtung sowohl bei langsamlaufenden wie bei schnellaufenden Motoren zum Einsatz gebracht werden kann und dabei hohe Ventildrehgeschwindigkeiten erzielt werden. Ein Verschleiß im Bereich der aufeinanderreibenden Teile von Zapfen und Führungsschlitz wird vorteilhaft durch den der Zapfenspitze zugeordneten Wälzkörper wesentlich eingeschränkt.

Nach einer anderen Ausbildung der Erfindung ist das dem Federteller abgekehrte Ende der Schraubenfeder auf einem Axiallager abgestützt, wobei das Axiallager auf dem beweglichen Teil des Freilaufes angeordnet ist.

Bei dieser Ausbildung wird auf eine Vorspannung der Schraubenfeder verzichtet.

Das Hubventil bleibt vorteilhaft von den Teilen der Drehvorrichtung unbeeinflußt, indem die Befestigung des Zapfens am Hubventil über den Federteller erfolgt.

Der die Drehbewegung übertragende Zapfen kann dabei dem äußeren Rand des Federtellers oder jeder beliebigen anderen St ''Io zugeordnet sein, je nachdem, welche Art von Büchse Verwendung finden soll.

Zur weiteren Reduzierung des Verschleißes ist es erfindungsgemäß vorgesehen, die Kanten des Führungsschlitzes zu härten oder mit Hartmetall zu beschichten. Dabei ist es vorteilhaft, die Kanten des Führungsschlitzes durch zylindrische Hartmetallstifte z'i bilden, die in über einen Teil des Umfanges offene Bohrungen eingesteckt sind. Dadurch wird das Montieren des Hartmetallschutzes erleichtert und es ist auch ohne weiteres möglich, bei Bedarf ohne großen Aufwand die Hartmetallstifte auszuwechseln und durch

neue zu ersetzen.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß an der Oberseite der Schraubenfeder bis auf die in der Regel zwei kleinen Zapfen keine zusätzlichen Massen angebracht werden müssen. Der Freilauf bzw. die Freiläufe sind zusammen mit der Büchse der Unterseite der Ventilfeder zugeordnet, wobei die Schraubenfeder in vorteilhafter Weise mit dazu verwendet wird, den Freilauf und die die Ventildrehung mitbewirkende Büchse in axialer Richtung zu sichern. Aufgrund dieser Ausbildung und der günstigen Gewichtsverteilung ist es möglich, derartige Ventildrehvorrichtungen auch in schnellaufenden Motoren einzubauen und zwar auch in bereits fertiggestellte und in Betrieb befindliche Motoren.

Ein Verschleiß im Bereich der aufeinanderreibenden bzw. drückenden Teile ist weitgehend verhindert, so daß bei Einsatz einer derartigen Ventildrehvorrichtung optimale Standzeiten zu erreichen sind.

Weitere Einzelheiten und Merkmale sowie Vorteile des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Figuren in den Zeichnungen weiter erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung einer Ventildrehvorrichtung in Seitenansicht,

F i g. 2 eine andere Ausführungsform der Ventildrehvorrichtung in Seitenansicht,

F i g. 3 einen Teilschnitt durch die Ventildrehvorrichtung gem. F i g. 2,

F i g. 4 eine weitere Ausführungsform der Ventildrehvorrichtung im Schnitt,

Fig.5 die Ventildrehvorrichtung gemäß Fig.Λ in teilweiser Seitenansicht,

Fig.6 eine Einzelheit der Ventildrehvorrichtung gemäß F i g. 1 in Seitenansicht,

F i g. 7 die Einzelheit gemäß F i g. 6 in Draufsicht und F i g. 8 einen Federteller teilweise im Schnitt.

F i g. 1 zeigt eine Ventildrehvorrichtung eines mit 1 bezeichneten nur angedeutet dargestellten Hubventils. Die Schraubenfeder 2 ist zwischen dem Federteller 3 und Zylinderkopf 7 verspannt. Die Schraubenfeder 2 stützt sich dabei auf dem beweglichen Teil 4 des Freilaufes 5 ab, der sich seinerseits mit seinem unteren, feststehenden Teil auf dem Zylinderkopf 7 abstützt, während mit dem beweglichen Teil 4 des Freilaufes 5 eine Büchse 9 verbunden ist, die sich somit mit dem beweglichen Teil des Freilaufes um das Hubventil 1 drehen kann.

Am oberen Rand 10 der Büchse 9 ist ein Führungsschlitz 11 ausgebildet, der im dargestellten Beispiel als eine den Zapfen 12 aufnehmende keilförmige Ausnehmung 13 ausgebildet ist. Der Zapfen 12 ist über den Federteller 3 am Hubventil 1 befestigt.

Die keilförmige Ausnehmung 13 hat gehärtete oder mit Hartmetall beschichtete Kanten 14 und t5, wobei die Kante 14 vom Zapfen 12 bzw. dessen Ende 16 beaufschlagt wird. Diese Beaufschlagung erfolgt, weil die Schraubenfeder 2 in Torsionsrichtung vorgespannt und zwischen Federteller 3 und Zylinderkopf 7 verspannt ist. Das Ende 16 cies Zapfens 12 reibt daher beim Auf- und Niedergehen des Hubventils 1 und damit des Federtellers 3 jeweils auf der Kante 14 und drückt bzw. versucht die Büchse 9 zu verdrehen.

Beim öffnen des Hubventils 1 und damit beim Abwärtsbewegen des Federtellers 3 wird letzterer dadurch verdreht, daß der an ihm befestigte Zapfen 12 beim Abwärtshub gegen die Kante 14 gedruckt wird und wegen der Sperrung des beweglichen Teils 4 des Freilaufes 5 und damit der Büchse 9 in Drehrichtung abgelenkt wird. Federteller 3 und Hubventil 1 werden somit bei jedem Abwärtshub um den vom Führungsschlitz 11 bzw. der keilförmigen Ausnehmung 13 vorgegebenen Betrag gedreht Gleichzeitig wird dabei die gegebenenfalls mit einer Vorspannung versehene und zwischen Federteller 3 und in dieser Richtung gesperrtem beweglichen Teii 4 des Freilaufes 5 eingespannte Schraubenfeder 2 zusätzlich in Torsions · richtung vorgespannt Diese Vorspannung führt nach Abschluß des Abwärtshubes und Einsetzen des Aufwärtshubes des Hubventils 1 dazu, daß nun die Büchse 9 und der Federteller 3 und damit das Hubventil 1 weiter in der vorgegebenen Drehrichtung gedreht werden. Bei hohen Motordrehzahlen läuft dieser Vorgang so schnell ab, daß die Büchse 9 und der Federteller 3 und damit das Hubventil 1 sich annähernd kontinuierlich in Drehrichtung 17 drehen.

Bei der Ventildrehvorrichtung nach F i g. 2 und F i g. 3 wird die Schraubenfeder 2 nur eingespannt und zwar hier zwischen Federteller 3 und einem Axiallager 21, das auf dem Freilauf 22 angeordnet ist Der Freilauf 22 ist baugleich mit dem in F i g. 1 erläuterten Freilauf 5 mit beweglichem Teil 4. Ebenso wie bei der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform wird auch bei der Ausführungsform nach F i g. 2 der Federteller 3 und damit das Hubventil beim Abwärtshub über die gesperrte Büchse 9 gedreht die entgegen der Drehrichtung gesperrt ist. Ein am Zapfen 12 angeordneter Nocken 20 ist in einem Spalt 19 zwangsgeführt, so daß die Büchse 9 beim Aufwärtshub vom Federteller 3 bzw. vom Nocken 20 in Drehrichtung mitgenommen wird, weil die Büchse in dieser Richtung durch den Freilauf 22 keiner Sperre unterliegt. Der Federteller 3 wird aufgrund der durch den Abwärtshub vorgegebenen Drehrichtung sogar beim Aufwärtshub zusammen mit der Büchse 9 gedreht, so daß insbesondere bei hohen Motordrehzahlen die quasi kontinuierliche Drehung erreicht ist

Die beschriebenen Ausführungsformen gemäß F i g. 1 bis F i g. 3 können auch bei entgegengesetzter Freilaufrichtung eingesetzt werden. Dabei dreht sich der Freilauf 5,22 zunächst beim Abwärtshub des Hubventiles 1 und beim Aufwärtshub dann der Federteller 3 und das Hubventil 1 aufgrund des in dieser Richtung gesperrten Freilaufes. Bei sonst gleichen Bedingungen ergeben sich bei dieser Freilaufrichtung allerdings kleinere Ventildrehgeschwindigkeiten.

Bei der Ausbildung nach F i g. 4 und 5 ist die Büchse als innenliegende Büchse 24 innerhalb der Schraubenfeder 2 angeordnet Auch hierbei werden die Nocken 20, 26 der Zapfen 12,25 im Schrägschlitz 27 zwangsgeführt, wodurch die beschriebenen Drehkräfte auf die Ventilspindel 23 einwirken können. Wie bereits erläutert wurde und es hier dargestellt ist, ist der Federteller 3 mit der Ventilspindel 23 drehfest verbunden, so daß die auf ihn einwirkenden Kräfte zwangsweise auf die Ventilspindel 23 und damit auf das Hubventil 1 übertragen werden.

Die F i g. 6 und 7 zeigen die Ausrüstung der Kante 14 mit einem Hartmetallstift 30. Der Hartmetallstift 30 ist dabei in eine Bohrung 31 eingesteckt und dann verkittet, verklebt oder auf andere Art und Weise gesichert bzw. mit der Wandung der Büchse 9 verbunden. Die Bohrung 31 ist dabei wie aus der F i g. 7 ersichtlich ist, mit einem bestimmten Winkel eingebracht, wobei der später eingebrachte zylindrische Hartmetallstift ein einwandfreies Abrollen des Endes 16 des Zapfens 12 ermöglicht. Dieses Abrollen wird annähernd ohne Reibung bei der

in F i g. 8 gezeigten Ausführung des Endes 16 des Zapfens 12 dadurch ermöglicht, daß im Bereich des Endes 12 ein Wälzkörper 34 angeordnet ist, der sich um die Achse 35 dreht. Die Achse 35 ist dabei senkrecht zur Ventilspindel 23 bzw. zur Ventilachse angeordnet.

Hierzu S Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Drehvorrichtung für ein Hubventil einer Brennkraftmaschine mit einem starr am Hubventil befestigten Zapfen und einer den Ventilschaft umgebenden Büchse, die einen längs einer Schraubenlinie verlaufenden Führungsschlitz für den Zapfen aufweist und mit dem beweglichen Teil eines auf dem Zylinderkopf abgestützten Freilaufes verbunden ist, wobei das Hubventil in Schließstellung über eine Schraubenfeder vorgespannt ist, die an einem am Ventüschaftende angeordneten Federteller angreift, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Federteller (3) abgekehrte Ende der Schraubenfeder (2) auf dem beweglichen Teil (4) des Freilaufes (5) abgestützt ist und daß das in den Führungssdilitz (11) der Büchse (9) eingreifende Ende (16) des Zapfens (12) einen drehbar gelagerten Wälzkörper (34) aufweist

2. Drehvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das dem Federteller abgekehrte Ende der Schraubenfeder auf einem Axiallager abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Axiallager (21) auf dem beweglichen Teil (4) des Freilaufes (5) angeordnet ist.

3. Drehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung des Zapfens (12) am Hubventil (1) über den Federteller (3) erfolgt.

4. Drehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten (14) des Führungsschlitzes (11) gehärtet oder mit Hartmetall beschichtet sind.

5. Drehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten (14) des Führungsschlitzes (11) von zylindrischen Hartmetallstiften (30) gebildet sind, die in über einen Teil des Umfanges offene Bohrungen (31) eingesteckt sind.