DE3113944C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventildrehvorrichtung, ins­ besondere für Brennkraftmaschinen, mit einer zwischen einem oberen und einem unteren Federteller verspannbaren Ventilfeder, einem dem unteren Federteller bzw. dem Zylinderkopf zugeordneten Freilauf, der bei Be- und Entlastung der Ventilfeder die Drehung des Ventils in nur einer Richtung zuläßt, und einem zweiteiligen Drehteil, dessen dicht aneinander vorbeigeführte Teile einander beeinflussen und mit dem oberen Federteller bzw. über den Freilauf mit dem Zylinderkopf verbunden sind.

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 mitnehmende Zapfen Teil des Federtellers ist. Auf dem Freilauf steht die Büchse auf, die ihrerseits von der Schraubenfeder umgeben ist, die an einem am Ventilschaftende angeordneten Federteller angreift. Bei jedem Hub des Hubventils wird die Ventilspindel um einen vor­ gegebenen Betrag gedreht. Ähnlich ist eine Ventildrehvorrichtung gemäß US-PS 14 14 499 aufgebaut, nur daß hier der Freilauf dem Federteller und nicht dem Zylinderkopf zugeordnet ist. Dadurch treten wesentlich ungünstigere Kräfte auf, die eine derartige Ventilvorrichtung nachteilig beeinflussen. Nach­ teilig bei beiden bekannten Ventildrehvorrichtungen sind die ungünstigen Abmessungen der Büchse und des beweglichen Teils des Freilaufes und die damit großen zu bewegenden Massen. Nach­ teilig ist außerdem der hohe konstruktive Aufwand, der erforder­ lich ist, um eine Sicherung der den Ventilschaft umgebenden und die Ventildrehung mitbewirkenden Buchse in axialer Richtung zu erzielen und damit ein Abheben der mit dem beweglichen Teil des Freilaufes verbundenen Büchse vom feststehenden Teil des Frei­ laufes bei der Schließbewegung des Ventils zu verhindern. Außer­ dem sind der Führungsschlitz und der in den 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. Nachteilig ist vor allem auch, daß der Herstellungsaufwand für die einzelnen Bestandteile des Drehteils relativ hoch ist und daß bei eintretendem Verschleiß die gesamte Drehvorrichtung ausgewechselt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die ohne Ver­ drehung der Feder arbeitende Ventildrehvorrichtung leicht­ gängiger und vor allem weniger verschleißanfällig und weniger verschleißerzeugend zu gestalten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Drehteil von einem dem oberen Federteller zugeordneten Zylinder mit kleinerem Durchmesser und einem dem Zylinderkopf zugeordneten Drehzylinder mit größerem Durchmesser gebildet ist und daß zwischen beiden Zylindern drehbeweglich angeordnete Kugeln vorhanden sind, die im kleineren Zylinder in einer Kugelschale und im Drehzylinder in einer schräg nach unten verlaufenden Kugelrille geführt sind.

Eine derartige Vorrichtung dreht in vorteilhafter Weise mit größeren Drehzahlen und sicherer als bisher bekannte Dreh­ vorrichtungen. Dabei wird dieses Drehen wegen der Verwendung von Kugeln nicht behindert, so daß damit auch gleichzeitig ein wesentlich verringerter Verschleiß gegeben ist. Da im wesentlichen der verbleibende Verschleiß an der Kugel bzw. den Kugeln auftritt, kann durch deren Auswechslung die Ventildrehvorrichtung wieder voll funktionsfähig gemacht werden, ohne daß weitere Teile ersetzt oder nachgearbeitet werden müssen. Wenn ein solcher Verschleiß eintritt, ist die dafür notwendige Montage einfach und in kurzer Zeit zu bewerkstelligen.

Nach einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Zylinder an den oberen Federteller angeformt und mit diesem verbunden ist. Auf diese Weise wird eine Ver­ ringerung der Bauteile bei verbesserter Stabilität erreicht. Die Ventilfeder kann innerhalb der beiden Zylinder oder außerhalb der Zylinder angeordnet sein, ohne daß die Funktion der Ventil­ drehvorrichtung selbst dadurch beeinflußt wird.

Zur Vergleichmäßigung der auf die Drehvorrichtung einwirkenden Kräfte ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß über den Umfang des Zylinders und des Drehzylinders verteilt mehrere Kugelschalen und Kugelrillen vorgesehen sind. Je nach Größe des Ventils können zwei, drei, vier oder mehr derartige "Kugellager" vorgesehen sein, ohne daß der Herstellungsaufwand für die Ventildrehvorrichtung selbst dadurch wesentlich vergrößert wird.

Eine gleichförmige Bewegung wird weiter dadurch erreicht, daß die Kugelrillen spiralförmig und eine konstante Steigung aufweisend ausgebildet sind. Die Kugel rollt somit innerhalb der Kugelrillen während des Drehvorgangs gleichförmig ab, ohne daß sie in irgendeiner Lage eingezwängt werden kann.

Zur weiteren Verbesserung der gleichförmigen Bewegung der Kugel ist vorgesehen, daß die Kugelrillen und die Kugelschalen die gleiche Tiefe aufweisen. Aufgrund dieser Ausbildung wird die Kugel selbst sich innerhalb der vorgegebenen Bahn gleich­ förmig bewegen und dadurch auch gleichförmig abnutzen bzw. verschleißen. Die Funktion der Ventildrehvorrichtung ist somit selbst dann gewahrt, wenn an den Kugeln ein gewisser Verschleiß eingetreten ist.

Federteller und Drehteil sind in der Regel aus dem gleichen Werkstoff gefertigt. Zur Verringerung des Herstellungsaufwandes und zur Verbesserung der Maßgenauigkeit ist es zweckmäßig, den oberen Federteller und den Zylinder als ein Bauteil auszubilden.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß mit Hilfe der erfindungsgemäßen Ventildrehvorrichtung der Verschleiß auf ein leicht auszubauendes und zu ersetzendes Bauteil konzentriert wird, wobei gleichzeitig durch die be­ sondere Ausbildung sichergestellt ist, daß allenfalls nur ein geringer Verschleiß eintritt. Da die Belastung der Kugeln immer höher ist als die der Kugelrillen und Kugelschalen, würde der Verschleiß an den Kugeln am ehesten eintreten. Diese Wirkung kann noch dadurch erhöht werden, daß die Kugel aus einem weicheren Werkstoff hergestellt ist als die beiden Zylinder des Drehteils. Besonders vorteilhaft ist weiter, daß, wenn auf­ grund des eintretenden Verschleißes an der Kugel ein Aus­ wechseln erforderlich ist, dieses sehr einfach bewerkstelligt werden kann, indem die beiden Zylinder auseinandergezogen werden. Dabei macht sich positiv bemerkbar, daß der Freilauf dem Zylinder zugeordnet ist, so daß der obere Federteller entsprechend leicht und mit dem angeformten Zylinder leicht zu entfernen ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegen­ standes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungs­ beispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzel­ teilen dargestellt ist.

Bei der Darstellung gemäß der Figur ist auf die Darstellung und Erläuterung der Teile verzichtet worden, die bereits im Stand der Technik wiederzufinden sind.

Gezeigt ist eine Ventildrehvorrichtung eines mit (1) bezeichneten Ventils, das nur im oberen Bereich und ohne Ventil­ feder wiedergegeben ist. Dabei ist die Ventilfeder zwischen dem oberen Federteller (3) und dem nicht dargestellten unteren Federteller verspannt. Der untere Federteller ist frei drehbar gelagert. Der obere Teil, d. h. also der ebenfalls nicht dar­ gestellte Freilauf, trägt das Drehteil (9) bzw. genauer gesagt den Teil (29) des Drehteils (9). Der obere Teil (28) des Drehteils (9) ist mit dem oberen Federteller (3) verbunden, der wiederum seinerseits mit der Ventilspindel (23) in lös­ barer Verbindung steht.

Am oberen Rand (10) des als Drehzylinder (41) ausge­ bildeten Teils (29) ist eine Kugelrille (38) für eine Kugel (36) ausgebildet, die im als Zylinder (40) ausgebildeten oberen Teil (28) des Drehteils (9) in einer Kugelschale (37) liegt.

Beim Öffnen des Ventils (1) und damit beim Abwärtsbewegen des oberen Federtellers (3) zusammen mit der Ventilspindel (23) wird der Federteller (3) dadurch gedreht, daß die in der Kugelschale (37) liegende und geführte Kugel (36) in der Kugel­ rille (38) abläuft, ohne den Drehzylinder (41) bewegen zu können, da dieser in dieser Richtung über den nicht darge­ stellten Freilauf gesperrt ist. Der obere Federteller (3) erfährt somit eine Drehbewegung, deren Größe von der Schräg­ stellung der Kugelrille (38) mit abhängig ist. Die Kugel (36) rollt während dieser Bewegung innerhalb der Kugelschale (37) und innerhalb der Kugelrille (38), so daß ein Verschleiß kaum eintreten kann. Dieser Verschleiß wird noch dadurch weiter minimiert, daß bei den Auf- und Abwärtsbewegungen des Ventils Öl oder Schmiermittel mit austritt, das dann auch dieses "Kugellager" mit schmiert.

Beim Wiederschließen des Ventils (1) und damit beim Auf­ wärtsbewegen des oberen Federtellers (3) wird der Drehzylinder (41) in Drehrichtung mitgenommen, d. h. mitbewegt, weil dieses leicht über den Freilauf drehbare Teil in dieser Richtung keiner Sperre unterliegt.

Bei entgegengesetzter Wirkungsweise des Freilaufs läuft der Bewegungsvorgang umgekehrt ab, d. h. der Drehzylinder (41) dreht beim Öffnen des Ventils und zieht die Ventilspindel (23) beim Schließen hinter sich her bzw. zieht sie mit sich.

Entsprechend der Motordrehzahl wird somit bei jedem Auf- und Abwärtshub die Ventilspindel (23) und damit das gesamte Ventil um einen bestimmten Betrag gedreht, so daß eine gleich­ mäßige Belastung des Ventils im Bereich des Sitzes gewahrt ist.

Claims (6)

1. Ventildrehvorrichtung, insbesondere für Brennkraft­ maschinen, mit einer zwischen einem oberen und einem unteren Federteller verspannbaren Ventilfeder, einem dem unteren Federteller bzw. dem Zylinderkopf zugeordneten Freilauf, der bei Be- und Ent­ lastung der Ventilfeder die Drehung des Ventils in nur einer Richtung zuläßt, und einem zweiteiligen Drehteil, dessen dicht aneinander vorbeigeführten Teile einander beeinflussen und mit dem oberen Federteller bzw. über den Freilauf mit dem Zylinder­ kopf verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehteil (9) von einem dem oberen Federteller (3) zu­ geordneten Zylinder (40) mit kleinerem Durchmesser und einem dem Zylinderkopf zugeordneten Drehzylinder (41) mit größerem Durchmesser gebildet ist und daß zwischen beiden Zylindern drehbeweglich angeordnete Kugeln (36) vorhanden sind, die im kleineren Zylinder (40) in einer Kugelschale (37) und im Drehzylinder (41) in einer schräg nach unten verlaufenden Kugelrille (38) geführt sind.

2. Ventildrehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinere Zylinder (40) an den oberen Federteller (3) angeformt und mit diesem verbunden ist.

3. Ventildrehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über den Umfang des kleineren Zylinders (40) bzw. des Drehzylinders (41) verteilt mehrere Kugelschalen (37) bzw. Kugelrillen (38) vorgesehen sind.

4. Ventildrehvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelrillen (38) spiralförmig mit konstanter Steigung ausgebildet sind.

5. Ventildrehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelrillen (38) und die Kugelschalen (37) die gleiche Tiefe aufweisen.

6. Ventildrehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Federteller (3) und der kleinere Zylinder (40) als ein Bauteil ausgebildet sind.