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Vorrichtung zum selbsttätigen Beseitigen des Ventilspiels, insbesondere
an Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum selbsttätigen
Beseitigen des während des Betriebes durch Wärmedehnungen an den Kipphebeln der
Ventilsteuerung einer Maschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine, entstehenden
übermäßigen Spieles.
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Es sind für diesen Zweck Vorrichtungen bekanntgeworden, bei denen
die Lagerwellen bzw. -büchsen der Kipphebel um eine außerhalb ihrer Mittellinie
liegende Achse schwenkbar und mit fest an ihnen angeordneten Hebeln versehen sind,
deren freie Enden mit einer während des Betriebes der Maschine unter der Einwirkung
eines Druckmittels stehenden Nachstellvorrichtung, beispielsweise mit einem vom
Schmierstoff der Maschine beaufschlagten Stellkolben, verbunden sind,. Bei derartigen
Vorrichtungen besteht die Gefahr, daß die Ventilfedern wegen .der ,geringen Exzentrizität
der Kipphebellager und des dadurch bedingten ungünstigen Kraftübersetzungsverhältnisses
zwischen den Ventilfedern und der Nachstellvorrichtung nicht in der Lage sind, den
Stellkolben entgegen dem Schmiers@toffdr-uclc zurückzudrängen, wenn sich das, Ventilspiel
beim Abkühlen der Maschine wieder verringert. Dadurch würde ein. dichtes Schließen
.der Ventile bei kalter Maschine verhindert werden. Durch die Erfindung wird dieser
Mangel beseitigt.
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Die Erfindung besteht darin, daß an der Nachstellvorrichtung, insbesondere
an deren Stellkolben,
eine dem Druckmittel entgegenwirkende Rückstellfeder
angeordnet ist. Zur weiteren Erleichterung der Rückführung des Stellkolbens bei
sich abkühlender Maschine kann der Stellkolben aus einem Werkstoff hergestellt sein,
welcher eine höhere Wärmedehnungszahl hat als der Werkstoff des Stellzylinders.
Dadurch zieht sich der Stellkolben beim Abkühlen der Maschine stärker zusammen als
der Stellzylinder, so daß sich der Ringspalt zwischen beiden vergrößert und dem
Druckmittel das Entweichen durch diesen Spalt hindurch erleichtert wird. In der
gleichen Richtung wirkt eine weitere Ausbildung der Erfindung, bei der in der Wandung
des Stellzylinders eine zweckmäßig konische Drosselöffnung zum Entweichen des Schmierstoffes
angeordnet ist, die durch einen in sie eintauchenden, zweckmäßig ebenfalls konischen,
von einer Bimetallfeder oder einem anderen Thermostaten gesteuerten Zapfen bei einer
Erhöhung der Schmierstofftemperatur mehr und mehr geschlossen wird.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen
dargestellt. Es zeigt Abb. i den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit der gemäß
der- Erfindung ausgebildeten Nachstellvorrichtung im lotrechten Schnitt, Abb. 2
den gleichen Zylinderkopf in der Ansicht von oben und Abb. 3 eine zweite Ausführungsform
der Erfindung in der gleichen Darstellungsweise wie in Abb. 2. Auf dem Zylinderblock
q. der ein- oder mehrzylindrigen Maschine ist in bekannter Weise der Zylinderkopf
q.a mit den Ein- und Auslaßventilen 5, 6 befestigt, die in ebenfalls bekannter Weise
durch von einer Nockenwelle betätigte Stoßstangen 7 über Kipphebel 8 im vorgesehenen
Rhythmus geöffnet und durch Se'hraubenfedern 9 wieder geschlossen werden. Jeder
Kipphebel 8 ist bei dem Ausführungsbeispiel der Abb. i und 2 auf der Außenfläche
einer Büchse io schwenkbar gelagert, die ihrerseits wieder mittels einer exzentrischen
Bohrung ioa auf einer für alle Büchsen gemeinsamen Achse ii drehbar angeordnet ist.
DieseAchse ist durch Halteböcke 12 mit dem Zylinderkopf 4" fest verbunden. An jeder
Lagerbüchse io ist ein Stellhebel 13 befestigt, dessen freies Ende durch eine Stellstange
14 mit dem in dem Zylinder 15 gleitend geführten Stellkolben 16 gelenkig verbunden
ist. Der Zylinder 15 steht über ein Rückschlagventil 17 mit der Druckleitung 18
der Schmierstoffpumpe der Maschine in Verbindung.
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Beim Stillstand der Maschine ist die Leitung 18 drucklos. Der Kolben
nimmt dann unter der Wirkung der Rückstellfeder i9 die in der Zeichnung in unterbrochenen
Linien angedeutete Ruhestellung 16' ein. Das noch in dem Zylinder 15 befindliche
Öl entweicht dabei durch den zwischen Kolben und Zylinder vorhandenen Ringspalt.
Durch das Zurückgehen des Kolbens wird die Mittellinie 2o der Lagerbüchse i o, welche
die Schwenkachse des Kipphebels 8 bildet, um die Mittellinie 21 der Achse i i im
Sinne des Pfeiles 22 geschwenkt, so daß sie also in der Ruhelage des Kolbens ihre
höchste Stellung einnimmt. In dieser Stellung erfolgt bei kalter Maschine die Grundeinstellung
des Ventilspiels von Hand an der Stellschraube 23.
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Wenn sich die Maschine nun nach ihrer Inbetriebsetzung erwärmt,. wird
das Ventilspiel infolge der Wärmedehnung des Zylinderblocks q. und des Zylinderkopfes
q.a größer. Da nunmehr auch die Schmierstoffleitung 18 unter Druck steht, tritt
eine gewisse Menge Schmieröl unter Öffnen des Rückschlagventils 17 in den Zylinder
15 ein und verschiebt den Kolben 16 entgegen der Wirkung der Feder i9 in Richtung
des Pfeiles 2q., wodurch die Schwenkachse 2o des Kipphebels 8 im Sinne des Pfeiles
25 nach unten verlegt und damit das vergrößerte Ventilspiel an den Stellen 26 und
27 wieder beseitigt wird. Die Größe der Kolbenfläche, die Spannung der Feder i9,
die Länge des Hebels 13 und die Exzentrizität der Lagerbüchse io sind so aufeinander
abgestimmt, daß auch der höchste praktisch vorkommende Schmieröldruck nicht in der
Lage ist, durch Verschieben des Kolbens 16 in Richtung des Pfeiles 24 eines der
Ventile 5, 6 entgegen der Wirkung der Schließfeder 9 zu öffnen. Die Bewegung des
Kolbens 16 beschränkt sich daher auf das für die Beseitigung des Ventilspiels notwendige
Maß und findet nur bei geschlossenen Ventilen statt, wenn der gesamte Ventilmechanismus
entlastet ist, während beim Öffnen und Schließen der Ventile ein Ausweichen der
Lagerbüchse io in Richtung des Pfeiles 22 und damit ein Zurückgehen des Stellkolbens
in- die Ruhelage 16', also eine Vergrößerung des Ventilspiels, durch das Rückschlagventil
17 verhindert wird, welches die nicht kompressible Schmierflüssigkeit in dem Zylinder
15 zurückhält.
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Kühlt sich die Maschine nach dem Stillsetzen bzw. beim Zurücknehmen
der Belastung wieder ab, was immerhin eine gewisse Zeit erfordert, so entweicht
während dieser Zeit unter der Einwirkung der Rückstellfeder i9 und der an dem Hebelarm
2o-21 wirkenden Rückstellkräfte des Ventilmechanismus genügend Druckflüssigkeit
durch den für das Gleiten des Kolbens 16 im Zylinder 15 sowieso erforderlichen Ringspalt
am Kolben vorbei aus dem Zylinder, um ein Zurückgehen des Kolbens in die Ruhelage
16' zu ermöglichen, wobei gleichzeitig ein Nachströmen neuer Druckflüssigkeit an
adem Rückschlagventil 17 vorbei dadurch unmöglich gemacht wird, daß es bei fehlendem
Ventilspiel zu keiner dafür ausreichenden Entlastung des Ventilmechanismus mehr
kommt.
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Da der Schmierstoffdruck in der Druckleitung 18 bei der Erwärmung
der Maschine wegen der Viskositätsänderung des Schmierstoffs wesentlich absinkt,
andererseits aber gerade in diesem Zustand der Maschine ein ausreichender Druck
auf den Kolben 16 zur Erzeugung der Nachstellkräfte benötigt wird, ist gemäß einer
Vervollkommnung der Erfindung der Stellkolben 16 aus einem Werkstoff mit höherer
Wärmedehnungszahl hergestellt als der Zylinder 15. So kann der Kolben beispielsweise
aus einer Leichtmetall= oder Bronzelegierung und der Zylinder aus gewöhnEchem Gußeisen
bestehen. Dadurch wird erreicht, daß sich der Ringspalt zwischen. Kolben und Zylinder
bei der Erwärmung
der Maschine verengt und sich infolgedessen vor
dem Kolben ein ausreichender Flüssigkeitsdruck ausbilden kann, während beim Abkühlen,
.der Maschine der Anstieg des, Flüssigkeitsdruckes. in der Leitung i8 durch die
Erweiterung des Ringspaltes weitgehend kompensiert wird.
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Zum Ausgleich der durch Temperaturunterschiede hervorgerufenen Viskositätsänderungen
des Schmierstoffes ist bei dem Ausführungsbeispiel der Abb. 3 noch eine besondere
Einrichtung getroffen. Diese besteht aus einer am äußeren Ende des Zylinders 15
angeordneten konischen Drosselbohrung 32, die durch einen Kanal 33 mit der Schmierstoffrücklaufleitung
in Verbindung steht und durch einen in sie eintauchenden, ebenfalls konischen Zapfen
34 mehr oder weniger geschlossen werden kann. Der Zapfen ist zu diesem Zweck an
seinem äußeren Ende 35 mit Schraubengewinde versehen und in dem entsprechenden Muttergewinde
einer Bohrung 36 des Zylinders 15 drehbar angeordnet. Das innere Ende 37 des Zapfens
ist vierkantig ausgebildet. An ihm ist das innere Ende einer aus einem Bimetallstreifen
gewickelten Schneckenfeder 38 befestigt, deren äußeres Ende durch eine Schraube
39 mit der Wandung des Zylinders 15 fest verbunden ist. Die Anordnung ist so getroffen,
daß sich bei einer Temperaturerhöhung des durch die Leitung 18 in den Zylinder 15
eintretenden Schmierstoffes die einzelnen Windungen der Bimetallfeder 38 stärker
krümmen und dadurch den Zapfen 34 tiefer in die Bohrung 32 hineinschrauben, so daß
der Austritt des Schmierstoffes aus dem Zylinder 15 stärker als vorher gedrosselt
und damit nicht nur die Viskositätserniedrigung des Schmierstoffes ausgeglichen,
sondern gewünschtenfalls sogar noch eine Erhöhung des Flüssigkeitsdruckes im Zylinder
15 bei warmer Maschine erzielt werden kann. Der umgekehrte Vorgang spielt sich bei
der Abkühlung der Maschine und damit des Schmierstoffes ab. Statt der Bimetallfeder
38 kann auch jede andere Art von Thermostat zur Steuerung des Drosselzapfens 34
benutzt werden.