DE3739891A1 - Vorrichtung zum betaetigen eines gaswechsel-tellerventils - Google Patents
Vorrichtung zum betaetigen eines gaswechsel-tellerventilsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen eines im Zylinderkopf
eines Hubkolbenmotors längsgeführten Gaswechsel-Tellerventils nach dem Ober
begriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Betätigungsvorrichtung ist in der Patentanmeldung
P 36 16 540.9-13 beschrieben. Das Gaswechselventil wird durch zwei entgegen
Federkraft arbeitende Elektromagnete betätigt, die wechselweise erregt wer
den und dabei einen Anker hin- und herbewegen, der das Tellerventil öffnet
und schließt. Um die bewegten Federmassen und damit die Massenträgheit der
ganzen Betätigungsvorrichtung gering zu halten, wird als Feder eine zylin
drische Drehstabfeder benutzt. Die Drehstabfeder ist an ihrer einen Seite am
Zylinderkopf befestigt und an ihrer anderen Seite mit einem Ende eines ein
armigen Ventilhebels drehfest verbunden. Mit seinem anderen Ende greift der
Ventilhebel gelenkig am Ventilschaft des Tellerventils an. Mit Abstand zu
dieser Anlenkstelle ist der Anker am Ventilhebel angebracht. Da zwei Anlenk
stellen vorhanden sind, die immer mit Fertigungstoleranzen behaftet sind,
ist es schwierig, den tatsächlichen Ventilhub auf den Ankerhub so abzustim
men, daß einerseits das Ventil dichtgeschlossen und andererseits bei
Schließstellung zwischen Ankerscheibe und Elektromagnet kein zu großer Luft
spalt verbleibt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine solche Betätigungsvorrichtung in der
Weise weiterzubilden, daß ihre bewegten Massen abermals verringert werden
und ohne Einhalten enger Fertigungstoleranzen die Funktion des Ventiltriebes
gewährleistet ist.
Eine Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den kennzeichnenden Merkmalen des An
spruchs 1. Wenn der Anker mit Ankerscheibe koaxial zum Tellerventil liegt,
kann er mit ihm bei Erregen der Elektromagnete ohne Zwischenschaltung von
spielbehafteten Anlenkstellen gesteuert werden. Es besteht eine exakte Zu
ordnung zwischen Ankerhub und Ventilhub, sofern die Fertigungsmaße vom
Tellerventil und Anker sowie das Abstandsmaß vom Sitz des Tellerventils zu
den Stirnflächen der Elektromagnete eingehalten werden.
Um von Fertigungstoleranzen noch unabhängiger zu werden und einen spannungs
freien Ausgleich bei thermischer Dehnung des Tellerventils zu schaffen, ist
nach Anspruch 2 am Schaftende des Tellerventils eine magnetisierbare Mitnah
mescheibe befestigt, die mit Axialspiel zwischen zwei Anschlagflächen der
Ankerscheibe liegt. Am einfachsten wird die Konstruktion dann, wenn die An
kerscheibe aus zwei Kreisscheiben gebildet ist und die Mitnahmescheibe an
ihrer Trennebene mit Axialspiel zu den Stirnflächen der Scheiben eingelegt
ist, die nun als Anschlagflächen dienen. Wird beim Schließen des Tellerven
tils die Ankerscheibe an den oberen Elektromagnet angelegt, so wird an
schließend vom Elektromagnet die Mitnahmescheibe nach oben gezogen, bis das
Tellerventil dicht schließt. Zum Öffnen des Tellerventils wird der obere
Elektromagnet abgeschaltet und die Ankerscheibe wird durch Federkraft nach
unten bewegt.
Die erfindungsgemäße Konstruktion gestattet es, auf einfachste Weise auch
eine hydraulische Dämpfungsvorrichtung in die Betätigungsvorrichtung zu in
tegrieren, die ein hartes und geräuschvolles Aufsetzen des Ventiltellers und
unerwünschte Schwingbewegungen verhindert. Hierzu enthält der Anker eine mit
Hydraulikflüssigkeit gefüllte Zentralbohrung. In ihr und in der Ankerscheibe
ist ein Schaftende des Tellerventils längsbeweglich ge
führt und durch eine Schraubenfeder abgestützt, die an einem Radialvorsprung
der Zentralbohrung anliegt. Oberhalb der Radialbohrung enthält die Zentral
bohrung ein Kugelrückschlagventil. Die erfindungsgemäße Konstruktion gestat
tet es, den Ventilhebel bei gleichem zu realisierenden Ventilhub kürzer aus
zuführen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und
wird nachfolgend erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 Längsschnitt der erfindungsgemäßen Ventilsteuerung,
Fig. 2 Drehstabfeder und ihre Lagerung,
Fig. 3 Ankerscheibe in vergrößerter Darstellung.
Am Zylinderkopf 1 eines Hubkolbenmotors ist ein Magnetgehäuse 2 befestigt,
in dem mit Abstand a 1 zueinander ein erster Elektromagnet 3 und ein zweiter
Elektromagnet 4 fest angebracht sind. In dem Freiraum zwischen dem Elektro
magneten 3 und 4 liegt eine an einem Anker 5 befestigte Ankerscheibe 6, die
von dem jeweils erregten Elektromagneten 3 oder 4 in Endlage festgehalten
wird.
Der Anker 5 ist in dem Magnetgehäuse 2 abgedichtet und in einem Lager 8
längsbeweglich geführt. An seinem aus dem Magnetgehäuse herausragenden Ende
ist der Anker 5 mit einer Ausdrehung 9 versehen, in die eine an einem Ven
tilhebel 10 endseitig angebrachte Gabel 11 eingreift. An seinem anderen Ende
ist der Ventilhebel 10 als Lagerrohr 12 ausgebildet. Das Lagerrohr 12 ist in
einem am Zylinderkopf 1 angeschraubten Lagerbock 13 gelagert. Durch
stirnseitige Anlage an dem Lagerbock 13 ist das Lagerrohr 12 bzw. der Ven
tilhebel 10 gegen Axialverschiebung gesichert.
Im Bereich des Lagerbocks 13 ist in dem Lagerrohr 12 das eine Ende einer zy
lindrischen Drehstabfeder 14 befestigt. Das andere Ende der Drehstabfeder 14
ist mit einem Flansch 15 versehen und mit Schrauben 16 an den Zylinderkopf 1
angeschraubt.
Parallel zur Drehstabfeder 14 ist in dem Zylinderkopf 1 unterhalb des Ven
tilhebels 10 eine Nockenwelle 17 gelagert, deren Haltenocken 18 bei Still
stand des Motors hochgeschwenkt ist und so den Ventilhebel 10 blockiert und
die Drehstabfeder 14 spannt. Zum Verschwenken der Nockenwelle 17 dient ein
Schrittmotor 19, der von einem Steuergerät 20 in Abhängigkeit von Sensorsi
gnalen des Motors angesteuert wird.
Auf das Schaftende des Tellerventils 7 ist eine Mitnahmescheibe 21 ge
schraubt, die an der Trennebene 22 zwischen dem oberen Teil 6′ und unteren
Teil 6′′ der Ankerscheibe 6 eingelegt ist. Nach Einlegen der Mitnahmescheibe
21 werden die beiden Teile 6′ und 6′′ miteinander verschweißt. Die Mitnahme
scheibe 21 ist wie die Ankerscheibe 6 aus magnetisierbarem Material gefer
tigt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, hat sie zu dem oberen Teil 6′ der An
kerscheibe 6 einen Abstand a 2.
Zum Schließen des Tellerventils 7 wird die Ankerscheibe 6 nach Abschalten
des Elektromagnets 4 von der Drehstabfeder an die Stirnfläche des Elektro
magnets 3 angelegt. Danach zieht dieser Elektromagnet 3 die Mitnahmescheibe
21 an und verschiebt sie zum oberen Teil 6′ der Ankerscheibe 6 hin; dabei
wird der Teller 23 dicht an den Sitzring 24 angelegt. Zum Öffnen des Teller
ventils 7 wird wieder zunächst die Ankerscheibe 6 als ganzes zum unteren
Elektromagneten 4 hinbewegt und danach die Mitnahmescheibe 21 ihr gegenüber
verschoben. Die Drehstabfeder 14 wird beim Öffnen und Schließen des Teller
ventils 7 um denselben Winkelweg so verdreht, daß ihre Kraft-/Wegkurve um
die neutrale Nullage nach beiden Richtungen linear ist. Außerdem arbeitet
diese Federrückstellung und Energiespeicherung mittels der Drehstabfeder 14
in erwünschter Weise völlig spielfrei.
Um den Aufschlag beim Aufsetzen des Tellers 23 auf den Sitzring 24 zu dämp
fen, enthält der Anker 5 eine auf das Schaftende des Tellerventils 7 einwir
kende hydraulische Dämpfungsvorrichtung. Diese besteht aus einem Kolben 25,
der in einer ölgefüllten Zentralbohrung 26 des Ankers 5 und in einem in der
Zentralbohrung 26 eingepaßten Zapfen 27 der Ankerscheibe 6 längsgeführt ist.
Der Kolben 25 wird vom Hydrauliköl gedämpft und durch eine Schraubenfeder
28 verspannt, die sich an einem radialen Vorsprung 29 der Zentralbohrung 26
abstützt. An der anderen Seite des radialen Vorsprungs 29 ist als federndes
Rückschlagventil eine weitere Schraubenfeder 30 und eine an einem Sitz der
Zentralbohrung 26 anliegende Ventilkugel 31 angeordnet. Die erfindungsgemäße
Anordnung der Mitnahmescheibe 21 und die zentral im Anker 5 liegende Dämp
fungsvorrichtung können auch für eine elektromagnetische Ventilbetätigung
angewendet werden, bei der anstelle einer Drehstabfeder zwei Schraubenfedern
zur Energiespeicherung benutzt werden.
Claims (9)
1. Vorrichtung zum Betätigen eines im Zylinderkopf eines Hubkolbenmotors
angegeführten Gaswechsel-Tellerventils mit zwei Elektromagneten, die wech
selweise periodisch erregt werden und dabei entgegen der Kraft einer zylin
drischen Drehstabfeder einen Anker hin- und herbewegen der das Tellerventil
öffnet und schließt, wobei die Drehstabfeder an ihrer einen Seite am Zylin
derkopf drehfest gehalten ist und an ihrer anderen Seite mit einem einar
migen Ventilhebel drehfest verbunden ist, der mit dem Anker gelenkig verbun
den ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Anker (5) der Ventilhebel (10) an
seinem freien Ende angelenkt ist und daß der Anker (5) mit der zentrisch an
ihm befestigten Ankerscheibe (6) koaxial zum Schaft des Tellerventils (7)
angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Schaftende
des Tellerventils (7) eine magnetisierbare Mitnahmescheibe (21) befestigt
ist, die mit Axialspiel (a 2) an der Ankerscheibe (6) längsbeweglich so ange
ordnet ist, daß sie wechselweise von den Elektromagneten (3, 4) angezogen
wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerscheibe
(6) aus zwei an einer Trennstelle (22) aneinander anliegenden, etwa gleich
großen Teilen (6′, 6′′) zusammengesetzt ist und daß die Mitnahmescheibe (21)
an der Trennebene (22) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer mit Hy
draulikflüssigkeit gefüllten Zentralbohrung (26) des Ankers (5) eine auf das
Schaftende des Tellerventils (7) einwirkende hydraulische Dämpfungsvorrich
tung untergebracht ist.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
hydraulische Dämpfungsvorrichtung aus einem stirnseitig am Schaftende des
Tellerventils (7) anliegenden, in der Zentralbohrung (26) längsgeführten
Kolben (25) und einer ihn an der anderen Stirnseite belastenden, an einem
radialen Vorsprung (29) der Zentralbohrung (26) abgestützten Schraubenfeder
(28) besteht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf der an
deren Seite des radialen Vorsprungs (29) eine zweite Schraubenfeder (30) ab
stützt, die eine Ventilkugel (31) an einen in der Zentralbohrung (26) ausge
bildeten Ventilsitz anlegt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des
Ventilhebels (10), etwa mittig zu seiner Armlänge ein drehbarer Haltenocken
(18) angebracht ist, der nach Abstellen des Motors den Ventilhebel (10) ab
stützt und so das Tellerventil (7) in Schließlage hält.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, oder 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Anker (5) aus nicht magnetisierbarem Werkstoff, die Anker
scheibe (6) und Mitnahmescheibe (21) aus gut magnetisierbarem Werkstoff ge
fertigt sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerscheibe
(6) mit einem Zapfen (27) in die Zentralbohrung (26) des Ankers (5) einge
paßt und mit ihm durch Kleben oder Schweißen oder Verschrauben verbunden
ist.
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Date | Code | Title | Description |
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8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |