DE4140945A1 - Vorrichtung zur montage von ringkeilbefestigungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Montage von Ringkeilbefestigungen gemäß dem Oberbegriff des Anspru­ ches 1.

Ringkeilbefestigungen beruhen auf der Umsetzung axialer Relativbewegungen, die meistens zwischen einer Stange oder einem Gestänge und einem diese umgebenden Befesti­ gungselement stattfinden, auf konvergierenden Flächen, meistens einer Kegelstumpffläche, in radiale Bewegungen und Kräfte. Hierdurch lassen sich die Stangen bzw. das Gestänge mit dem Befestigungselement kraftschlüssig ver­ spannen und/oder axial formschlüssig festlegen.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Ringkeilbefe­ stigungen, mit denen Pilzventile von Brennkraftmaschinen ihren Ventiltellern festgelegt werden. Solche Pilzventile bilden die Steuerorgane für den Lastwechsel der Brenn­ kraftmaschine und werden bei Viertaktmotoren, seltener bei Zweitaktmotoren verwendet. Die Erfindung wird im fol­ genden bevorzugt anhand dieser Anwendungsart näher erläu­ tert.

Die Ventilfedern von Pilzventilen dienen zum Schließen des Strömungsquerschnittes. Sie werden zwischen dem Zy­ linderkopf und der Stange des Ventils eingespannt. Dazu dient ein Federteller, auf dem sich die freien Enden zweier meist in konzentrischer Anordnung verwendeter Ven­ tilfedern abstützen. Zwischen dem allgemein kelchförmigen inneren Teil des Ventiltellers und der Ventilstange be­ findet sich die Ringkeilbefestigung, welche sich mit ihrer kegelstumpfförmigen Mantelfläche im Kelch des Fe­ dertellers abstützt und auf ihrer inneren, allgemein zylindrischen Fläche Ringnuten trägt. Die erhabenen Ringe dieser Nuten werden mit einer Ringnut formschlüssig, wel­ che in das obere Ende der Ventilstange eingedreht ist. Je nach Vorspannung der Ventilfeder kommt einer der Ringvorsprünge der Ringkeilbefestigung zur Wirkung, die sich im axialen Abstand voneinander befinden.

Die Montage solcher Ringkeilbefestigungen setzt voraus, daß die Ventilfedern zunächst unter eine entsprechende Vorspannung gesetzt werden, wodurch die Ringnut der Ven­ tilstange freikommt. Die Vorspannung wird in der Praxis mit einer Vorrichtung erzeugt, welche auf dem Zylinder­ kopf befestigt wird und sich auf der Oberseite des Ven­ tiltellers abstützt. Dies hat zwangsläufig eine Ein­ schränkung des Manipulationsraumes zur Folge, der zum nachfolgenden Einbringen der Ringkeilbefestigung an der Ventilstange zur Verfügung steht. Man benötigt daher Werkzeuge, um die Segmente der Ringkeilbefestigung in den Kelch des Federtellers derart einzulegen, daß diese sich zu dem Ring ergänzen und die Ventilstange derart umgeben, daß einer der Ringvorsprünge in die Nut der Ventilstange einspart. Nach dem Einlegen wird die Ventilfeder freige­ geben; dadurch erfolgt die Umsetzung der Federkräfte in die radialen Kräfte, die den Ringkeil und damit den Federteller auf der Ventilstange festhalten.

In der Praxis hat sich herausgestellt, daß mit den übli­ chen Werkzeugen das Montieren der Ringkeilbefestigungen einer Brennkraftmaschine einen außerordentlich schwieri­ gen und auch bei geübten Arbeitskräften langwierigen Mon­ tagevorgang voraussetzt. Das liegt vor allem an den ge­ ringen Abmessungen der in der Befestigung miteinander zu­ sammenwirkenden Teile, aber auch daran, daß für deren An­ ordnung zuwenig Platz zur Verfügung steht.

Die Erfindung geht demgegenüber einen anderen Weg, dessen Grundgedanke im Anspruch 1 wiedergegeben ist. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprü­ che.

Gemäß der Erfindung wird ein Handwerkzeug geschaffen, welches zunächst außerhalb der Montage das vorschrifts­ mäßige Zusammenstellen der Segmente der Ringkeilbefesti­ gung ermöglicht. Dies geschieht mit Hilfe einer Zange, welche zwei Halbschalen trägt, die sich bei geschlossener Zange zu einem Ring ergänzen, der den Befestigungskeil umgibt, sobald die Zangenschenkel geschlossen sind. Die Zangenschenkel sind abgekröpft, so daß sie seitlich in dem beengten Raum zwischen der Ventilfeder­ spannvorrichtung und dem Zylinderkopf den Befestigungs­ ringkeil einführen lassen. Diese lassen sich dann nach unten drücken, nachdem sie mit dem Zangenring und den darin befindlichen Keilsegmenten gegenüber dem Federteller und der Stange richtig orientiert worden sind.

Erfindungsgemäß stützt sich dabei der Befesti­ gungsringkeil auf dem Boden des geschlossenen Zangenrin­ ges ab. Dadurch ist es möglich, beim Überstülpen des Befestigungsringkeiles auf dessen Stirnfläche axiale Kräfte aufzubringen und die Keilsegmente bis in das Tief­ ste des Federtellerkelches zu drücken. Erfindungsgemäß ist außerdem der Zangenring derart auf den Befestigungs­ ringkeil abgestimmt, daß die Segmente des Befestigungsringkeiles sich im Zangenring bewegen können. Dadurch ist es möglich, die Ventilstange zwischen die Befestigungssegmente zu führen und diese wieder zu schließen, um den Zusammenhalt der mit den Segmenten aneinander befestigten Teile zu erreichen. Der in den Kelch des Federtellers und um die Ventilstange geführte Ringkeil wird mit der Zange bei dem nunmehr folgenden Entspannen der Ventilfeder gehalten und axial zurückge­ führt, seine radiale Beweglichkeit erlaubt das Einrasten der Ringkeilbefestigung in die Nut der Ventilstange.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie die Montage von Ringkeilbefestigungen, insbesondere von Pilzventilen bei Brennkraftmaschinen wesentlich erleichtert und beschleu­ nigt. Es hat sich herausgestellt, daß die Zeitersparnis bei einer Vierzylinderbrennkraftmaschine zwischen einer bis 1 1/2 Stunden liegt, wenn man die bisherigen Werk­ zeuge durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ersetzt.

Vorzugsweise erleichtert man die Montagearbeit mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch zusätzlich mit den Merkmalen des Anspruches 2. Hierdurch ist es nämlich mög­ lich, die Ringkeilbefestigung beim Überstülpen auf die Ventilstange derart in den Ventilteller einzuführen, daß sich hier ein Teil der sich verjüngenden Kegelstumpf­ fläche des Ringkeiles unmittelbar im Kelch des Ventiltel­ lers abstützt, wodurch der Kraftschluß mit den Segmenten hergestellt und ein frühzeitiges Einrasten der Ringkeil­ befestigung in die Nut der Ventilstange gewährleistet wird.

Die erfindungsgemäß vorgesehene bewegliche Festlegung der Ringsegmente im Zangenring läßt sich auf verschiedene Weise so bewerkstelligen, daß die Segmente beim Überstül­ pen nicht aus dem Zangenring herausfallen. Als zweckmäßig haben sich jedoch die Merkmale des Anspruches 3 herausge­ stellt. Die dabei verwendete Substanz führt zu einer schwimmenden Lagerung der Segmente der Ringkeilbe­ festigung im Zangenring welche die erforderliche Beweg­ lichkeit gewährleistet. Die innere Reibung der Substanz ist andererseits so groß, daß sie von den Ringkeil­ befestigungssegmenten nicht ohne äußere Einwirkung über­ wunden werden kann. Diese verbleiben daher im Zangenring, bis sie den Kelch erreicht haben. Insbesondere kommt für diese Zwecke der Erfindung Schmierfett in Betracht.

Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung einer Ausführungsform der Erfindung anhand der Figuren in der Zeichnung; es zeigen

Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 zum besseren Verständnis der Erfindung eine Ringkeilbefestigung,

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung den vorderen Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4 eine Einzelheit des Gegenstandes der Fig. 3 und

Fig. 5 Anwendungsbeispiele für die Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 4.

Gemäß der Darstellung der Fig. 5 dient die allgemein mit 4 bezeichnete Ringkeilbefestigung zur Verbindung eines Federtellers 3 mit einer Ventilstange 1 eines Pilzventils 5. Das Pilzventil hat den üblichen Federteller 6, welcher die nicht dargestellte Strömungsöffnung im Zylinderkopf verschließen kann. Die Ventilstange 1 trägt an ihrem obe­ ren Ende eine Ringnut 7 mit im wesentlichen senkrechten Nutwänden 8, 9 und einem zylindrischen inneren Nutab­ schnitt 10.

Die Ventilstange 1 umgeben in konzentrischer Anordnung zwei Ventilfedern 2, 2′. Beide Ventilfedern stützen sich mit ihren unteren Enden 11, 12 auf einem nicht darge­ stellten Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine ab. Für die Abstützung der oberen Enden 14, 15 der Ventilfedern 2, 2′ weist der Ventilteller 3 entsprechend gestaltete Ringflächen 16 für das Federende 14 und 17 für das Feder­ ende 15 auf. Innen hat der Federteller 3 eine kelchför­ mige Öffnung 18, die nicht näher dargestellt ist. Ihre Wandung verläuft kegelstumpfförmig und konvergiert in Richtung auf die Ventilstange 1. Die allgemein in Fig. 5 mit 4 bezeichnete Ringkeilbefestigung ist deutlicher aus der Darstellung der Fig. 2 ersichtlich. Hieraus ergibt sich deren Aufteilung in zwei Segmente 19, 20. Die Seg­ mente ergänzen sich zu einem gespaltenen Ring, dessen Spalte zwischen den axialen Flächen 21 bzw. 22 auftreten können. Der hohlzylindrische Teil des aus den beiden Seg­ menten 19, 20 bestehenden Ringkeils trägt radiale Nuten 23, 24, welche zu entsprechenden radialen Ringvorsprüngen 25 bis 27 führen. Jeder dieser Ringvorsprünge kann in die Nute 7 der Ventilstange 1 eingerastet werden.

Die Mantelfläche 28 der Segmente 19, 20 und damit der Ringkeilbefestigung 4 ist ihrerseits kegelstumpfförmig. Sie wirkt mit der Kegelfläche des Kelches des Federtel­ lers 3 zusammen, wodurch sich bei axialer Bewegung des Federtellers 3 eine nach innen gerichtete Kraft ergibt, welche einen der Ringvorsprünge 25 bis 27 zum Einrasten in die Nute 7 der Ventilstange 1 bringt.

Zur Montage dient das in den Fig. 1, 3 und 4 näher dargestellte Handwerkzeug 29. Es besteht allgemein gese­ hen aus einer Zange, deren längere Zangenschenkel 30, 31 als Handhabe ausgebildet sind, während die kürzeren Zan­ genschenkel 32, 33 aus der Ebene der Zangenschenkel 30, 31 in einer Richtung etwa rechtwinklig bei 34 und 35 ab­ gekröpft sind.

Jeder der beiden abgekröpften Zangenschenkel trägt an seinen freien Enden 36, 37 je eine Halbschale 38, 39. Die beiden Halbschalen 38, 39 ergänzen sich bei geschlossener Zange zu einem Zangenring 40, der den Befestigungsring­ keil 4 aufnimmt und umgibt.

Zu diesem Zweck sind die beiden Halbschalen innen mit einer zweiteiligen zylindrischen Büchse 41 bestückt. Das innere, d. h. den beiden abgekröpften Zangenschenkel 36, 37 zugekehrte Ende der Büchse 41 hat einen Boden, der aus zwei Segmenten 42, 43 besteht, die sich aus der Teilung der Büchse 41 ergeben. Ein Riegel 44 verschließt den Spalt 45 zwischen den Segmenten 42 und 43, sobald die Zangenschenkel 36, 37 zusammengebracht werden.

Wie sich aus der Darstellung der Fig. 3 ergibt, liegt der Befestigungsringkeil 4 derart in der von der zweigeteil­ ten Büchse 41 gebildeten Zangenaufnahme, daß er sich mit seiner Stirnfläche 46 auf dem Boden 42 bis 44 des ge­ schlossenen Zangenringes 40 abstützt. Hierbei sind die Segmente 19, 20 der Ringkeilbefestigung 4 jedoch beweg­ lich, d. h. sie lassen sich radial im Zangenring verschie­ ben.

Die Fig. 3 läßt auch erkennen, daß die axiale Zangen­ ringlänge, d. h. die axiale Länge der Halbschalen 38, 39 derart kürzer als die axiale Ringlänge ist, daß ein Teil der sich verjüngenden Kegelstumpfflächen 28 des Ringkei­ les 4 über die äußere Stirnfläche 47 des Zangenrings 40 vorsteht. Dieser Teil ist in Fig. 3 mit 48 bezeichnet. Er liegt der Abstützung der Segmente 19, 20 der Ringkeilbe­ festigung 40 gegenüber, die sich auf dem Boden 42 bis 44 des Zangenringes 40 befindet.

Trotz ihres verhältnismäßig großen Spieles sind die Seg­ mente 19, 20 im Zangenring 40 so festgelegt, daß sie nicht aus diesem herausfallen können. Dazu dient eine Substanz mit hoher innerer Reibung, beispielsweise Schmierfett, daß die vergleichsweise kleinen und leichten Segmente 19, 20 im geschlossenen Zangenring festhält.

Zur Montage der Ringkeilbefestigung wird zunächst die Ventilstange 1 durch den Zylinderkopf nach außen geführt. Auf die Stange 1 werden die Ventilfedern 2, 2′ aufgefä­ delt und auf dem Zylinderkopf abgestützt. Mit Hilfe einer nicht dargestellten Vorrichtung werden der Ventilteller 3 auf die oberen Enden 14, 15 der Ventilfedern 2, 2′ aufge­ preßt und die Ventilfedern vorgespannt. Das geschieht in dem Maße, daß sich die Ringnut 7 durch den Ventilteller im Kelch nach oben bewegt. Sobald dieser Zustand erreicht ist, wird mit Hilfe des Handwerkzeuges 29, welches die Teile nach Fig. 3 trägt, die Ringkeilbefestigung 4 mit ihrem geschlossenen Boden von oben auf die Ventilstange aufgestülpt. Nunmehr löst man die Vorspannung der Ventilfedern 2, 2′, wodurch die Segmente 19, 20 sofort in die Nut 7 einrasten. Dieser Montagevorgang ist ersicht­ lich einfach und leicht durchzuführen.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Montage von Ringkeilbefestigungen (4), insbesondere zum Einbringen in einen Federteller 3) und eine Stangennut (7) eines Ladungswechselventils (1, 6) einer Brennkraftmaschine bei gespannter Ventil­ feder (2), gekennzeichnet durch ein Handwerkzeug (29) in Form einer Zange mit abgekröpften Zangenschenkeln (32, 33), welche jeweils eine von zwei Halbschalen (38, 39) tragen, die sich bei geschlossener Zange zu einem Ring (40) ergänzen, der den Befestigungsringkeil (4) umgibt, welcher sich mit seiner Stirnfläche (26) im geschlossenen Zangenring (40) abstützt, in dem die Segmente (19, 20) der Ringkeilbefestigung (4) beweg­ lich festgelegt und mit dem Zangenring (40) über die Stange (1) und deren Nut (7) überstülpbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Zangenringlänge (40) derart kürzer als die axiale Ringkeillänge (4) ist, daß ein Teil (48) der sich verjüngenden Kegelstumpffläche (28) des Ring­ keiles (4) über die äußere Stirnfläche (47) des Zan­ genringes (40) vorsteht, die der Abstützung der Seg­ mente (19, 20) der Ringkeilbefestigung (40) auf dem Boden des Zangenringes (40) gegenüberliegt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur beweglichen Festlegung der Segmente (19, 20) der Ringkeilbefestigung (4) in dem Zangenring (40) eine Substanz mit einer hohen inneren Reibung dient.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Festlegung dienende Substanz aus Schmier­ fett besteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Abstützung der Ringkeilbefestigung (4) im Zangenring (40) ein Boden (42 bis 44) dient, wel­ cher zweiteilig ausgebildet ist und einen mit einem Riegel (44) verschlossenen Spalt (45) zwischen seinen Teilen auf­ weist.