DE4129637C2 - Einrichtung zur Änderung der Federkraft einer Ventilfeder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Änderung der Federkraft einer Ventilfeder für ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Bisherig ausgeführte Ventilfedern sind für den selten gefahrenen Bereich der Höchstdrehzahl ausgelegt, d. h. die Federkraft wird sehr hoch gewählt, um auch bei maximalen Drehzahlen ein sicheres Schließen der Ventile garantieren zu können. Dies führt zwangsläufig dazu, daß die Ventilfedern für den zumeist gefahrenen mittleren bis unteren Drehzahlbereich deutlich überdimensioniert sind und es somit zu verstärkter Reibung und hohem Verschleiß bzw. Leistungsverlusten kommt. Da dieser Mangel der Fachwelt bekannt ist, wurde versucht, die Kraft der Ventilfeder an den drehzahlabhängigen Bedarf der Ventil­ steuerung anzupassen.

So geht gattungsbildend aus der DE 26 13 484 A1 eine Einrichtung zur Änderung der Federkraft einer Ventilfeder hervor. Bei dieser stützt sich die Ventilfeder einenends an einem den Ventilschaft umschließenden Ringkolben ab. Dieser Ringkolben ist über ein hydraulisches Mittel anhebbar. Hierzu ist im Zylinderkopf in Axialrichtung gesehen dem Ringkolben ein Ringraum für Hydraulikmittel nachgeordnet. Wird nun über eine Zuleitung Hydraulikmittel in den Ringraum geleitet, führt der Ringkolben eine axial aufwärts gerichtete Bewegung aus. Die Ventilfederlänge ist somit verkürzt. Von Nachteil bei der aus der DE 26 13 484 A1 vorbekannten Einrichtung ist es, daß die hydraulische Beaufschlagung erhebliche Änderungen an bisher ausgeführten Zylinderköpfen erfordert. Außerdem muß ständig Hydraulikmittel zur Beibehaltung der gewünschten Verstellhöhe nachgefördert werden und es sind aufwendige Dichtmaßnahmen erforderlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind und bei der mit einfachen konstruktiven Mitteln eine Verstellung der Federkraft einer Ventilfeder realisiert ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 bis 4 gelöst, welche sich auf eine mechanische Einrichtung zur Änderung der Federkraft einer Ventilfeder beziehen. Hiernach ist es vorgesehen, die Federauflage als Ringscheibe auszubilden und unter Zwischenschaltung von umfangsverteilten Kugeln auf einer Grundplatte abzustützen. Durch die hier zwischen Rampen angeordneten Kugeln und deren Abrollbewegung kann die Kraft zum Verdrehen der Federauflage gering gehalten werden. Zudem ist nur ein geringer Verschleiß der erfindungsgemäßen Federauflage festzustellen. Denkbar und vorgesehen sind auch beidseitige Rampen, welche in der Grund­ platte und der Federauflage angeordnet sind, wobei dann die Hubwirkung verstärkt wäre. Da die Rampen nicht mehr hydraulisch, wie eingangs aufgeführt, sondern mechanisch verstellt werden, kann auf Abdichtmaßnahmen und Maßnahmen einer separaten Hydraulikmittelzufuhr verzichtet werden. Die Rampen sowie die Federauflage und die Grundplatte können aus einer herkömmlichen Stahllegierung bestehen bzw. sind sie vorteilhaft aus einem ver­ schleißfesten, kostengünstigen Leichtbauwerkstoff gebildet.

In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, die Kugeln in den Rampen in diskreten Ausnehmungen anzuordnen, durch welche die Kugeln auf einfache Art und Weise fixiert sind. Ein mit der Federauflage verbundener sowie sich in radialer Richtung erstreckender Hebelarm gestattet eine einfache Verdrehung der Federauflage, wobei zugleich ein Verdrehen der Grundplatte durch einen von dieser sich in den Zylinderkopf erstreckenden Stift oder ähnliches auf einfache Art und Weise verhindert sein kann.

Der Einsatz dieser Einrichtung zum Ändern der Federkraft einer Ventilfeder ist nicht nur auf Gaswechselventile von Brennkraftmaschinen beschränkt. Denkbar sind alle Bereiche, bei denen durch Federn ein Druck auf an den axialen Endbereichen der Federn anliegende Teile ausgeübt wird und bei denen es sich als vorteilhaft erweist, die Kraft der Feder in Abhängigkeit verschiedener Betriebssituationen zu variieren.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt entlang eines Ventilschaftes mit einer mechanisch betätigten Ringscheibe als Federauflage;

Fig. 2 einen Axialschnitt nach Fig. 1 mit axial verdrehter und angehobener Ringscheibe;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Grundplatte nach Fig. 2 und

Fig. 4 einen Längsschnitt gemäß den Schnittlinien I-I der Fig. 3 durch die Grundplatte.

Gemäß Fig. 1 ist es vorgesehen, eine Variierung des Hubes einer als Ventilfeder ausgebildeten Schraubenfeder 10 durch eine mittels eines Hebelarmes 40 verdrehbare Ringscheibe 41 zu verwirklichen. Die Schrau­ benfeder 10 umschließt hier einen Ventilschaft 3 eines Gaswechselventils und ist an ihrem nicht dargestellten Ende an einem Ventilteller abgestützt.

In einer Grundplatte 42 sind Rampen 43 mit definierter Steigung angeordnet. In diesen Rampen 43 werden Kugeln 44 geführt, welche sich andererseits in einer halbkreisförmigen Aufnahme 45 der Ringscheibe 41 befinden. Wird nun die Ringscheibe 41 über den Hebelarm 40 tangential mit einer Kraft beaufschlagt, führt die Ringscheibe 41 eine rotatorische Bewegung um die Achse 46 des Ventilschaftes 3 aus. Die Kugeln 44 rollen in den Rampen 43 der Grundplatte 42 ab. Durch die Steigung der Rampen 43 wird somit ein Anheben der Ringscheibe 41 in eine von der Grundplatte 42 abgewandte Richtung bewirkt. Die Vorspannlänge der Ventilfeder 10 ist verkürzt (siehe Fig. 2). Ein Stift 47 dient zweckmäßigerweise als Verdrehsicherung der Grundplatte 42.

In Fig. 2 ist die Ringscheibe 41 gemäß Fig. 1 in verdrehtem Zustand darge­ stellt.

Die Fig. 3 und 4 zeigen als Detaillierungen eine Draufsicht auf die Grund­ platte 42 bzw. einen Längsschnitt durch die Grundplatte 42.

Die in Fig. 1 gezeigte relativ große Länge der Schraubenfeder 10 bewirkt eine geringe Vorspannkraft dieser, welche für ein sicheres Schließen des beaufschlagten Gaswechselventils im unteren bis mittleren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine ausreichend ist. Für hohe Drehzahlen ist eine kürzere Länge der Schraubenfeder 10 (siehe Fig. 2) und somit eine größere Vorspannkraft dieser wünschenswert.

Claims (4)

1. Einrichtung zur Änderung der Federkraft einer Ventilfeder (10) für ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine, bei der sich die Ventilfeder (10) mittels einer um einen vorbestimmten Betrag gegenüber dem Zylinderkopf (4) mechanisch anhebbaren Federauflage (41) am Zylinderkopf (4) der Brennkraftmaschine abstützt, wobei die Federauflage (41) sich auf einer am Zylinderkopf (4) drehgesichert anliegenden Grundplatte (42) abstützt und die Grundplatte (42) oder die Federauflage (41), also mindestens eines dieser Bauteile, Rampen (43) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rampen (43) sich in Umfangsrichtung über einen bestimmten Winkel erstrecken, die Feder­ auflage (41) als drehbare Ringscheibe ausgebildet ist und unter Zwischenschal­ tung von umfangsverteilten Kugeln (44) sich auf der Grundplatte (42) abstützt und daß die Kugeln (44) einerseits den Rampen (43) zugeordnet sind und andererseits in korrespondierenden Aufnahmen (45) in der Federauflage (41) oder in der Grundplatte (42) verlaufen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit den Rampen (43) versehene Stirnfläche der Grundplatte (42) einen planen Verlauf aufweist, wobei die Rampen (43) in der Grundplatte (42) aus diskreten Ausnehmungen bestehen, deren axialen Tiefe vom Anfangspunkt (48) zum Endpunkt (49) hin sich kontinuierlich verringert.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (40) zur Verdrehung der Federauflage (41) aus wenigstens einem sich in Radialrichtung der Federauflage (41) erstreckenden Hebelarm bestehen.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (42) gegenüber dem Zylinderkopf (4) über wenigstens einen Stift (47) verdrehgesichert angeordnet ist.