EP0892154A1 - Vorrichtung zum Drehen eines Ventils - Google Patents

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EP0892154A1
EP0892154A1 EP97810495A EP97810495A EP0892154A1 EP 0892154 A1 EP0892154 A1 EP 0892154A1 EP 97810495 A EP97810495 A EP 97810495A EP 97810495 A EP97810495 A EP 97810495A EP 0892154 A1 EP0892154 A1 EP 0892154A1
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EP
European Patent Office
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valve
piece
gear
rotation
spring
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Marcel Blasendorff
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Wartsila NSD Schweiz AG
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Wartsila NSD Schweiz AG
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Priority to EP97810495A priority patent/EP0892154B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/32—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for rotating lift valves, e.g. to diminish wear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F2007/0097—Casings, e.g. crankcases or frames for large diesel engines

Definitions

  • the invention relates to a device for rotating a Valve according to the preamble of claim 1, and a valve device for an engine and a Motor according to the respective independent patent claim.
  • the object of the present invention is therefore to propose a turning device for a valve, which are very simple in terms of their design effort and is consequently also relatively inexpensive, and that of Assembly effort is simple.
  • the device according to the invention for rotating the valve thus includes in particular a freewheel device, which is a rotation of the valve about its longitudinal axis allowed, but only in one of the two possible Directions of rotation.
  • the freewheel device has two Gear pieces on, whose gears with each other in Intervention can be brought. Furthermore, the Freewheel device still a drive spring.
  • the freewheel device thus comprises two Gear pieces and a wrap spring is constructive very simple and therefore also comparatively inexpensive and easy to assemble.
  • the wrap spring encloses the base part and the first Gear piece in the direction of the valve longitudinal axis at least partially and is tight on both.
  • This Embodiment is very easy to assemble and removable. (In principle, it would also be conceivable that Wrap spring in the base part or in the first Gearing or in both parts).
  • the second gear piece with a support plate connected, the backing plate and the second Gear piece in the direction of the valve longitudinal axis immovable relative to one another, however, about the valve longitudinal axis are rotatable against each other.
  • a return spring is arranged on the support plate.
  • the interlocking of the two Gear pieces and the winding direction of the Wrap spring designed so that when moving the second tooth piece on the first tooth piece too no rotation of the second tooth piece and thus of the valve, but the first Gear piece turned freely.
  • This Embodiment is particularly for an exhaust valve suitable because with this the rotation when closing the Valve should take place.
  • the interlocking of the two Gear pieces and the winding direction of the Wrap spring designed so that when moving the second tooth piece on the first tooth piece to a rotation of the second tooth piece and thus of the valve takes place while no rotation of the first Gear piece is done.
  • Such devices are suitable for rotating a valve especially for valve devices of engines, especially diesel engines.
  • valve 1 shows a typical valve device, as used for example in diesel engines is coming.
  • a valve 1 can be seen which is in the closed position State is arranged in a valve seat 2 (solid lines), the valve 1 is dash-dotted recognizable even when open.
  • a device for rotating the valve 1 which is generally designated by reference number 3.
  • the Contact area i.e. the area in which the valve 1 on valve seat 2 is here for reasons of depicted in a simplified manner for better clarity, since Fig. 1 is only an overview, the should clarify which part is the Device according to the invention for rotating the valve acts.
  • the device 3 for rotating the valve comprises a base part 30, a first tooth piece 31, a second tooth piece 32, a drive spring in Form of a wrap spring 33, a support plate 34, a arranged between base part 30 and support plate 34 Return spring 35, and a between the support plate 34th and the second toothing piece 32 Ball bearing 36. Furthermore, some are still not recognized designated lubricating oil holes in the individual parts.
  • the valve stem, not shown (and thus the Valve) is means in the device shown one conical connection (press fit) with the second Gear piece 32 connected (as is the case e.g. in Fig. 1 is indicated by dashed lines).
  • the base part 30 and the first tooth piece 31 are connected to each other by means of a locking ring 37 (secured) in such a way that the base part 30 and the first tooth piece 31 in the direction of Longitudinal valve axis are immovable against each other.
  • the base part 30 and the toothed piece 31 basically rotatable against each other.
  • the wrap feather 33 encloses both the base part 30 and the first Gear piece 31 each partially and is tight both parts. This is achieved in that the Inner diameter of the wrap spring 33 slightly smaller is selected as the outer diameter of the base part 30 and the first tooth piece 31 in the areas in which the wrap spring 33 comes to rest. To this A weak press fit of the wrap spring 33 becomes wise reached.
  • the toothing 320 can be seen in FIG in one area on the outer wall of the second Gear piece 32 is provided and a corresponding toothing 310 on the inner wall of the first Gear piece 31.
  • the toothing 320 on the The outer wall of the second tooth piece 32 is through the dashed or dash-dotted lines indicated, the dash-dotted line the course of the Toothing 320 on the outer wall "in front" of the drawing plane represents, and the dashed line the course of the Interlocking "behind" the drawing level.
  • the toothing 320 runs diagonally to the valve longitudinal axis A.
  • the wrap spring 33 which is also shown in Fig. 3 has the shape of a spring block with the length L on, so the individual turns are tightly packed on each other.
  • the Total inner surface of the wrap spring 33 cylindrical shape, causing the surface pressure against the base part 30 and the first tooth piece 31 can be kept lower (the spring lies biased to) than with a different spring cross section.
  • the wrap spring 33 works in such a way that with a Torsional load of the spring the spring itself in radial Direction stretches or contracts. Whether it stretches or moving in depends on whether the Direction of torsional load with the sense of winding Wrap spring 33 matches or whether it Winding direction of the wrap spring 33 opposite is oriented.
  • the return spring 35 is in the embodiment designed as a spiral spring according to the drawing figures, which is compressible in the direction of the valve longitudinal axis and is stretchy.
  • valve is initially closed (solid line in Fig. 1), then opened becomes (dash-dotted line in Fig. 1), and afterwards is closed again (solid line in Fig. 1).
  • the valve is over with the second toothing piece 32 the cone connection is firmly connected.
  • the opening and The valve can be closed using a (not shown) camshaft controlled, like this is common for engines.
  • the valve is closed using the Return spring 35, which is on the support plate 34th supports and the support plate 34 together with the second Gear piece 32 again in the direction of Longitudinal valve axis A moved back (up here).
  • the gear pieces 31 and 32 following their respective toothing 310 or 320 twist against each other.
  • the first tooth piece 31 can so do not twist, such twisting is caused by the Wrap spring 33 prevents - the first tooth piece is therefore held.
  • the one desired for an exhaust valve Operation of the device achieved:
  • the valve is not twisted when opening, but is closed when closed it twisted, possibly on the valve surface accumulated deposits stripped or be sanded, reducing the life of the valve elevated.
  • Embodiment could e.g. the wrap spring 33 within the base part 30 and the first Gear piece 31 to be pressed in under pretension.

Abstract

Eine Vorrichtung (3) zum Drehen eines Ventils (1) umfasst einer Freilaufeinrichtung, welche eine Drehung des Ventils (1) um dessen Längsachse (A) erlaubt, allerdings nur in eine von beiden möglichen Drehrichtungen. Die Freilaufeinrichtung umfasst zwei Verzahnungsstücke (31,32), die so angeordnet sind, dass ihre Verzahnungen (310,320) miteinander in Eingriff bringbar sind, sowie eine Mitnehmerfeder (33). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Drehen eines Ventils gemäss dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, sowie eine Ventilvorrichtung für einen Motor und einen Motor gemäss dem jeweiligen unabhängigen Patentanspruch.
Bei Motoren, insbesondere bei Grossdieselmotoren, wie sie in Schiffen und z.B. auch in Kraftwerken zum Einsatz kommen, ist es bekannt, die Ventile, sowohl das Auslassventil als auch das Einlassventil, beim Schliessen bzw. beim Öffnen zu drehen. Beim Auslassventil erfolgt die Drehung beim Schliessen des Ventils. Die Drehung des Ventils dient in erster Linie dazu, eventuell sich ablagernde Verbrennungsrückstände auf der Ventiloberfläche, die der Dichtfläche des Ventilsitzes zugewandt ist, beim Schliessen des Ventils von der Ventiloberfläche abzustreifen bzw. abzuschleifen. Dadurch wird die Lebensdauer des Ventils erhöht, da das Ventil mit zunehmenden Ablagerungen auf der Ventiloberfläche zunehmend schlechter dichtet. Beim Einlassventil erfolgt die Drehung hingegen beim Öffnen des Ventils. Hier dient die Drehung nicht der Beseitigungen von Ablagerungen (da ja Luft zugeführt wird), sondern der Erleichterung beim Lösen des Ventils aus dem Ventilsitz für den Fall, dass sich das Ventil am Ventilsitz ein wenig festgefressen hat.
Bekannte Drehvorrichtungen sind von ihrem konstruktiven Aufwand her relativ aufwendig und daher auch vergleichsweise kostspielig. Ausserdem sind sie bei Grossdieselmotoren häufig auch vergleichsweise schwer montierbar. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Drehvorrichtung für ein Ventil vorzuschlagen, die von ihrem konstruktiven Aufwand her sehr einfach und infolgedessen auch relativ preiswert ist, und die vom Montageaufwand her einfach ist.
Diese Aufgabe wird mit Hilfe einer Vorrichtung gelöst, wie sie durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs charakterisiert ist. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Die erfindungsgemässen Vorrichtung zum Drehen des Ventils umfasst also insbesondere eine Freilaufeinrichtung, welche eine Drehung des Ventils um dessen Längsachse erlaubt, allerdings nur in eine von beiden möglichen Drehrichtungen. Die Freilaufeinrichtung weist zwei Verzahnungsstücke auf, deren Verzahnungen miteinander in Eingriff bringbar sind. Weiterhin umfasst die Freilaufeinrichtung noch eine Mitnehmerfeder.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung ist nach dem Zusammensetzen des Ventils und der Vorrichtung zum Drehen desselben das Ventil mit dem einen Verzahnungsstück fest verbunden, während es mit dem anderen Verzahnungsstück nicht verbunden ist. Die Verzahnungsstücke sind so angeordnet, dass ihre Verzahnungen, welche schräg zur Ventillängsachse verlaufend ausgebildet sind, beim Bewegen der Verzahnungsstücke aufeinander zu und voneinander weg miteinander in Eingriff stehen, sodass die Verzahnungsstücke beim Bewegen aufeinander zu und voneiander weg gegeneinander verdrehbar sind. Ferner ist die Mitnehmerfeder als Schlingfeder ausgebildet, welche mit demjenigen Verzahnungsstück, welches nicht mit dem Ventil verbunden ist, derart zusammenwirkend angeordnet ist, dass bei der Bewegung der Verzahnungsstücke aufeinander zu keine Drehung des Ventils erfolgt, bei der Bewegung der Verzahnungsstücke voneinander weg hingegen eine Drehung des Ventils erfolgt, oder umgekehrt. Mithin umfasst die Freilaufeinrichtung also zwei Verzahnungsstücke und eine Schlingfeder, ist konstruktiv sehr einfach und daher auch vergleichsweise preiswert und einfach bei der Montage.
Bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind in Richtung der Ventillängsachse betrachtet zunächst ein Basisteil, daran anschliessend ein erstes Verzahnungsstück und schliesslich ein zweites Verzahnungsstück aufeinander folgend angeordnet. Das Ventil ist nach dem Zusammensetzen des Ventils und der Vorrichtung zum Drehen des Ventils mit dem zweiten Verzahnungsstück fest verbunden. Ferner ist das Basisteil mit dem ersten Verzahnungsstück derart verbunden, dass Basisteil und erstes Verzahnungsstück in Richtung der Ventillängsachse gegeneinander unbeweglich, jedoch um die Ventillängsachse gegeneinander verdrehbar sind. Die Schlingfeder steht sowohl mit dem Basisteil als auch mit dem ersten Verzahnungsstück vorgespannt in Verbindung.
Bei einer Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels umschliesst die Schlingfeder das Basisteil und das erste Verzahnungsstück in Richtung der Ventillängsachse mindestens teilweise und liegt fest an beiden an. Dieses Ausführungsbeispiel ist sehr leicht montierbar und demontierbar. (Grundsätzlich wäre es auch denkbar, die Schlingfeder in das Basisteil oder in das erste Verzahnungsstück oder in beide Teile einzupressen).
Bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist das zweite Verzahnungsstück mit einem Stützteller verbunden, wobei der Stützteller und das zweite Verzahnungsstück in Richtung der Ventillängsachse gegeneinander unbeweglich, jedoch um die Ventillängsachse gegeinander verdrehbar sind. Zwischen dem Basisteil und dem Stützteller ist eine Rückstellfeder angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Rückstellung des Ventils nach einer Auslenkung mittels der Rückstellfeder auf einfache Weise gelöst. Gleichzeitig bleibt die grundsätzliche Funktionsweise der Vorrichtung zum Drehen des Ventils erhalten.
Bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Vorrichtung sind die Verzahnung der beiden Verzahnungsstücke und die Wicklungsrichtung der Schlingfeder so ausgebildet, dass beim Bewegen des zweiten Verzahnungsstücks auf das erste Verzahnungsstück zu keine Drehung des zweiten Verzahnungsstücks und damit des Ventils erfolgt, sondern sich das erste Verzahnungsstück freilaufend verdreht. Hingegen erfolgt beim Bewegen des zweiten Verzahnungsstücks vom ersten Verzahnungsstück weg keine Drehung des ersten Verzahnungsstücks, sondern es erfolgt eine Drehung des zweiten Verzahnungsstücks und damit des Ventils. Dieses Ausführungsbeispiel ist besonders für ein Auslassventil geeignet, weil bei diesem die Drehung beim Schliessen des Ventils erfolgen soll.
Bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Vorrichtung sind die Verzahnung der beiden Verzahnungsstücke und die Wicklungsrichtung der Schlingfeder so ausgebildet, dass beim Bewegen des zweiten Verzahnungsstücks auf das erste Verzahnungsstück zu eine Drehung des zweiten Verzahnungsstücks und damit des Ventils erfolgt, während keine Drehung des ersten Verzahnungsstücks erfolgt. Hingegen erfolgt beim Bewegen des zweiten Verzahnungsstücks vom ersten Verzahnungsstück weg keine Drehung des zweiten Verzahnungsstücks und damit des Ventils, sondern das erste Verzahnungsstück verdreht sich freilaufend.
Derartige Vorrichtungen zum Drehen eines Ventils eignen sich besonders für Ventilvorrichtungen von Motoren, insbesondere Dieselmotoren.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung und/oder im Schnitt:
Fig. 1
Eine Ventilvorrichtung, umfassend ein Ventil, einen Ventilsitz und eine Vorrichtung zum Drehen des Ventils,
Fig. 2
ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Drehen eines Ventils
und
Fig. 3
ein Ausführungsbeispiel einer Schlingfeder der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Drehen eines Ventils.
In Fig. 1 erkennt man eine typische Ventilvorrichtung, wie sie beispielsweise bei Dieselmotoren zum Einsatz kommt. Man erkennt ein Ventil 1, welches in geschlossenem Zustand in einem Ventilsitz 2 angeordnet ist (durchgezogene Linien), das Ventil 1 ist strichpunkiert auch in geöffnetem Zustand zu erkennen. Ferner erkennt man eine Vorrichtung zum Drehen des Ventils 1, welche gesamthaft mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnet ist. Der Kontaktbereich, also der Bereich, in welchem das Ventil 1 am Ventilsitz 2 anliegt, ist hier aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit stark vereinfacht dargestellt, da Fig. 1 nur eine Übersichtsdarstellung ist, die verdeutlichen soll, um welches Teil es sich bei der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Drehen des Ventils handelt.
In Fig. 2 ist nun ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung 3 zum Drehen eines Ventils detailliert dargestellt, jedoch wurde auf die Darstellung des Ventils selbst verzichtet - es wäre ohnehin nur das obere Ende des Ventilschafts zu erkennen. Stattdessen ist die Ventillängsachse A als Orientierungshilfe dargestellt. Die Vorrichtung 3 zum Drehen des Ventils umfasst ein Basisteil 30, ein erstes Verzahnungsstück 31, ein zweites Verzahnungsstück 32, eine Mitnehmerfeder in Form einer Schlingfeder 33, einen Stützteller 34, eine zwischen Basisteil 30 und Stützteller 34 angeordnete Rückstellfeder 35, sowie ein zwischen dem Stützteller 34 und dem zweiten Verzahnungsstück 32 angeordnetes Kugellager 36. Ferner erkennt man noch einige nicht näher bezeichnete Schmierölbohrungen in den einzelnen Teilen. Der nicht dargestellte Ventilschaft (und damit das Ventil) ist bei der dargestellten Vorrichtung mittels einer konischen Verbindung (Pressitz) mit dem zweiten Verzahnungsstück 32 verbunden (wie dies z.B. in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist).
Das Basisteil 30 und das erste Verzahnungsstück 31 sind miteinander mittels eines Sicherungsrings 37 verbunden (gesichert), und zwar derart, dass das Basisteil 30 und das erste Verzahnungsstück 31 in Richtung der Ventillängsachse gegeneinander unbeweglich sind. Hingegen sind das Basisteil 30 und das Verzahnungsstück 31 grundsätzlich gegeneinander verdrehbar. Die Schlingfeder 33 umschliesst sowohl das Basisteil 30 wie auch das erste Verzahnungsstück 31 jeweils teilweise und liegt fest an beiden Teilen an. Dies wird dadurch erreicht, dass der Innendurchmesser der Schlingfeder 33 geringfügig geringer gewählt ist als der Aussendurchmesser des Basisteils 30 und des ersten Verzahnungsstücks 31 in den Bereichen, in denen die Schlingfeder 33 zu liegen kommt. Auf diese Weise wird ein schwacher Pressitz der Schlingfeder 33 erreicht.
Auf gleiche Weise, nämlich mittels eines weiteren Sicherungsrings 38, ist der Stützteller 34 mit dem zweiten Verzahnungsstück 32 verbunden (gesichert). Der Stützteller 34 und das zweite Verzahnungsstück 32 sind also in Längsrichtungs gegeneinander unbeweglich, hingegen sind sie gegeneinander verdrehbar. Auf die Funktion des Kugellagers 36 im Zusammenhang mit dieser Verdrehbarkeit wird bei der Erläuterung der Funktionsweise der Vorrichtung noch genauer eingegangen.
Weiterhin erkennt man in Fig. 2 die Verzahnung 320, die in einem Teilbereich auf der Aussenwand des zweiten Verzahnungsstücks 32 vorgesehen ist und eine entsprechende Verzahnung 310 auf der Innenwand des ersten Verzahnungsstücks 31. Die Verzahnung 320 auf der Aussenwand des zweiten Verzahnungsstücks 32 ist durch die gestrichelten bzw. strichpunktierten Linien angedeutet, wobei die strichpunktierte Linie den Verlauf der Verzahnung 320 auf der Aussenwand "vor" der Zeichenebene darstellt, und die gestrichelte Linie den Verlauf der Verzahnung "hinter" der Zeichenebene. Die Verzahnung 320 verläuft schräg zur Ventillängsachse A. Man stelle sich zur Vereinfachung vor, dass ein einzelner Zahn des zweiten Verzahnungsstücks 32 "vor" der Zeichenebene in Richtung der strichpunktierten Linie verläuft, und drehe dann (virtuell) das zweite Verzahnungsstück um 180° um die Ventillängsachse A herum. Der gleiche Zahn, jetzt um 180° weitergedreht, befände sich nun "hinter" der Zeichenebene und verliefe in Richtung der gestrichelten Linie. Die Verzahnung 320 auf der Aussenwand des zweiten Verzahnungsstücks 32 wie auch die entsprechend gleich verlaufende Verzahnung 310 auf der Innenwand des ersten Verzahnungsstücks 31 ist auch noch durch eine gestrichelte Linie entlang der Aussenwand des Verzahnungsstücks 32 angedeutet.
Die Schlingfeder 33, die ebenfalls in Fig. 3 dargestellt ist, weist die Gestalt eines Federblocks mit der Länge L auf, die einzelnen Windungen liegen also dicht gepackt aufeinander. Die Windungen weisen bei dem in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel einen rechteckigen Querschnitt auf (in Fig. 3 durch die jeweilige gestrichelte Linie angedeutet). Dadurch weist die Innenfläche der Schlingfeder 33 gesamthaft eine zylindrische Gestalt auf, wodurch die Flächenpressung gegen das Basisteil 30 und das erste Verzahnungsstück 31 geringer gehalten werden kann (die Feder liegt ja vorgespannt an) als bei einem anderen Federquerschnitt.
Die Schlingfeder 33 funktioniert derart, dass bei einer Drehbelastung der Feder die Feder sich in radialer Richtung dehnt oder sich zusammenzieht. Ob sie sich dehnt oder zusammenzieht, hängt jeweils davon ab, ob die Richtung der Drehbelastung mit dem Wicklungssinn der Schlingfeder 33 übereinstimmt oder ob sie dem Wicklungssinn der Schlingfeder 33 entgegengesetzt orientiert ist.
Die Rückstellfeder 35 ist in dem Ausführungsbeispiel gemäss den Zeichnungsfiguren als Spiralfeder ausgebildet, welche in Richtung der Ventillängsachse komprimierbar und dehnbar ist.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der Vorrichtung anhand von Fig. 2 erläutert. Hierzu stelle man sich vor, dass zu Beginn eines Zyklus das in Fig. 2 nicht dargestellte Ventil zunächst geschlossen ist (durchgezogene Linie in Fig. 1), anschliessend geöffnet wird (strichpunktierte Linie in Fig. 1), und hernach wieder geschlossen wird (durchgezogene Linie in Fig. 1). Das Ventil ist mit dem zweiten Verzahnungsstück 32 über die Konusverbindung fest verbunden. Das Öffnen und Schliessen des Ventils kann mittels einer (nicht dargestellten) Nockenwelle gesteuert erfolgen, wie dies bei Motoren allgemein üblich ist.
Im folgenden wird nun der Fall eines Auslassventils betrachtet, bei welchem eine Drehung des Ventils beim Schliessen des Auslassventils erfolgen soll (wie einleitend bereits erwähnt). Das Ventil wird in Richtung der Ventillängsachse A aus seinem Sitz bewegt (hier nach unten), also geöffnet, indem der Ventilschaft geradlinig entlang der Längsachse A belastet wird (z.B. mittels der Nockenwelle). Zusammen mit dem Ventilschaft bewegen sich das zweite Verzahnungsstück 32 und der Stützteller 34 auf das erste Verzahnungsstück 31 zu. Entsprechend der in Fig. 2 dargestellten Verzahnung 320 versucht dabei das erste Verzahnungsstück 31, sich nach rechts zu drehen. Damit eine solche Drehung des Verzahnungsstücks 31 möglich ist, muss die Schlingfeder 33, die ja vorgespannt an dem ersten Verzahnungsstück 31 und an dem Basisteil 30 anliegt, gedehnt werden. Da die in Fig. 2 dargestellte Schlingfeder 33 einen Wicklungssinn "links herum" aufweist, dehnt sie sich bei der genannten Drehbelastung geringfügig in radialer Richtung. Diese geringfügige Dehnung der Schlingfeder reicht aus, um das erste Verzahnungsstück 31 (und übrigens auch das Basisteil 30) freizugeben und ermöglicht so eine Drehungs des ersten Verzahnungsstücks 31 nach rechts (das Basisteil 30 dreht sich dabei praktisch nicht, da es beim Öffnen des Ventils von der vergleichsweise hohen Kraft der Rückstellfeder 35 beaufschlagt wird). Da das Ventil mit dem ersten Verzahnungsstück 31 nicht verbunden ist erfolgt lediglich eine geradlinige Bewegung der Ventils aus dem Ventilsitz, ohne dass dabei eine Drehung des Ventils erfolgt.
Das Schliessen des Ventils erfolgt mittels der Rückstellfeder 35, die sich auf dem Stützteller 34 abstützt und den Stützteller 34 zusammen mit dem zweiten Verzahnungsstück 32 wieder in Richtung der Ventillängsachse A zurück bewegt (hier nach oben). Bei dieser Bewegung müssen sich die Verzahnungsstücke 31 und 32 ihrer jeweiligen Verzahnung 310 bzw. 320 folgend gegeneinander verdrehen. Zunächst versucht das zweite Verzahnungsstück 32 wieder, sich geradlinig ohne eine Drehung zu bewegen. Dies hat (mittels des ersten Verzahnungsstücks 31) eine Drehbelastung der Schlingfeder 33 nach links zur Folge, wodurch die Schlingfeder 33 sich in radialer Richtung zusammenzieht und fest an das Basisteil 30 und an das erste Verzahnungsstück 31 angepresst wird. Das erste Verzahnungsstück 31 kann sich also nicht verdrehen, eine solche Verdrehung wird von der Schlingfeder 33 verhindert - das erste Verzahnungsstück wird demzufolge festgehalten. Da aber aufgrund der Verzahnungen 310 und 320 der beiden Verzahnungsstücke 31 und 32 eine Verdrehung der beiden Verzahnungsstücke 31 und 32 gegeneinander erfolgen muss, muss sich notwendigerweise das zweite Verzahnungsstück 32 drehen. Eine solche Drehung des zweiten Verzahnungsstücks geht wiederum mit einer entsprechenden Drehung des Ventils einher, da dieses ja mit dem zweiten Verzahnungsstück 32 mittels der Konusverbindung fest verbunden ist. Da der Stützteller 34 während des Schliessens des Ventils stets mit der Kraft der Rückstellfeder 35 beaufschlagt ist, kann er sich aber praktisch nicht drehen. Damit dennoch eine Drehung des zweiten Verzahnungsstücks 32 gegenüber dem ersten Verzahnungsstück 31 erfolgen kann, ist zwischen dem Stützteller 34 und dem zweiten Verzahnungsstück 32 ein Kugellager 36 vorgesehen. Dieses Kugellager 36 ermöglicht die Drehung des zweiten Verzahnungsstücks 32.
Infolgedessen wird die für ein Auslassventil gewünschte Wirkungsweise der Vorrichtung erreicht: Das Ventil wird beim Öffnen nicht verdreht, beim Schliessen hingegen wird es verdreht, sodass eventuell auf der Ventiloberfläche sich ansammelnde Ablagerungen abgestreift bzw. abgeschliffen werden, was die Lebensdauer des Ventils erhöht.
Auf ein Einlassventil übertragen heisst dies, dass die Schlingfeder 33 bei einer Verzahnung der Verzahnungsstücke 31 und 32 wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, "rechts herum" gewickelt sein muss. Dann wird nämlich beim Öffnen des Ventils, also bei der Bewegung des zweiten Verzahnungsstücks 32 auf das erste Verzahnungsstück 31 zu, das erste Verzahnungsstück von der Schlingfeder 33 festgehalten und das zweite Verzahnungsstück mitsamt dem Ventil dreht sich, während beim Schliessen des Ventils sich das erste Verzahnungsstück 31 dreht und das zweite Verzahnungsstück 32 mitsamt dem Ventil eine geradlinige Bewegung ohne Drehung durchführt.
Es ist unmittelbar einleuchtend, dass der Winkel, um den das Ventil beim Schliessen oder beim Öffnen gedreht wird, einerseits von der Neigung der Verzahnung der beiden Verzahnungsstücke 31 und 32 relativ zur Ventillängsachse abhängt, und andererseits von dem Hub, also vom Betrag der in Richtung der Ventillängsachse A erfolgten Verschiebung der beiden Verzahnungsstücke 31 und 32 gegeneinander. Ein typischer Wert für eine solche Verdrehung des Ventils um die Ventillängsachse herum kann beispielsweise eine Verdrehung von etwa 15° sein.
Bei einer denkbaren Alternative zu dem beschriebenen Ausführungsbeispiel könnte z.B. die Schlingfeder 33 innerhalb des Basisteils 30 und des ersten Verzahnungsstücks 31 unter Vorspannung eingepresst sein.

Claims (9)

  1. Vorrichtung (3) zum Drehen eines Ventils (1), mit einer Freilaufeinrichtung, welche eine Drehung des Ventils (1) um dessen Längsachse (A) erlaubt, allerdings nur in eine von beiden möglichen Drehrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufeinrichtung zwei Verzahnungsstücke (31,32) umfasst, die so angeordnet sind, dass ihre Verzahnungen (310,320) miteinander in Eingriff bringbar sind, sowie eine Mitnehmerfeder (33).
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Zusammensetzen des Ventils und der Vorrichtung (3) zum Drehen desselben das Ventil (1) mit dem einen Verzahnungsstück (32) fest verbunden ist, während es mit dem anderen Verzahnungsstück (31) nicht verbunden ist, wobei die Verzahnungsstücke (31,32) so angeordnet sind, dass ihre Verzahnungen (310,320), welche schräg zur Ventillängsachse (A) verlaufend ausgebildet sind, beim Bewegen der Verzahnungsstücke (31,32) aufeinander zu und voneinander weg miteinander in Eingriff stehen, sodass die Verzahnungsstücke (31,32) beim Bewegen aufeinander zu und voneiander weg gegeneinander verdrehbar sind, und dass die Mitnehmerfeder als Schlingfeder (33) ausgebildet ist, welche mit demjenigen Verzahnungsstück (31), welches nicht mit dem Ventil (1) verbunden ist, derart zusammenwirkend angeordnet ist, dass bei der Bewegung der Verzahnungsstücke (31,32) aufeinander zu keine Drehung des Ventils (1) erfolgt, bei der Bewegung der Verzahnungsstücke (31,32) voneinander weg hingegen eine Drehung des Ventils (1) erfolgt, oder umgekehrt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung der Ventillängsachse (A) betrachtet zunächst ein Basisteil (30), daran anschliessend ein erstes Verzahnungsstück (31) und schliesslich ein zweites Verzahnungsstück (32) aufeinander folgend angeordnet sind, wobei das Ventil (1) nach dem Zusammensetzen des Ventils (1) und der Vorrichtung (3) zum Drehen des Ventils (1) mit dem zweiten Verzahnungsstück (32) fest verbunden ist, wobei ferner das Basisteil (30) mit dem ersten Verzahnungsstück (31) derart verbunden ist, dass Basisteil (30) und erstes Verzahnungsstück (31) in Richtung der Ventillängsachse (A) gegeneinander unbeweglich, jedoch um die Ventillängsachse (A) gegeneinander verdrehbar sind, und wobei die Schlingfeder (33) sowohl mit dem Basisteil (30) als auch mit dem ersten Verzahnungsstück (31) vorgespannt in Verbindung steht.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlingfeder (33) das Basisteil (30) und das erste Verzahnungsstück (31) in Richtung der Ventillängsachse (A) mindestens teilweise umschliesst und fest an beiden anliegt.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Verzahnungsstück (32) mit einem Stützteller (34) verbunden ist, wobei der Stützteller (34) und das zweite Verzahnungsstück (32) in Richtung der Ventillängsachse (A) gegeneinander unbeweglich, jedoch um die Ventillängsachse (A) gegeinander verdrehbar sind, und dass zwischen dem Basisteil (30) und dem Stützteller (34) eine Rückstellfeder (35) angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (310,320) der beiden Verzahnungsstücke (31,32) und die Wicklungsrichtung der Schlingfeder (33) so ausgebildet sind, dass beim Bewegen des zweiten Verzahnungsstücks (32) auf das erste Verzahnungsstück (31) zu keine Drehung des zweiten Verzahnungsstücks (32) und damit des Ventils (1) erfolgt, sondern sich das erste Verzahnungsstück (31) freilaufend verdreht, hingegen beim Bewegen des zweiten Verzahnungsstücks (32) vom ersten Verzahnungsstück (31) weg keine Drehung des ersten Verzahnungsstücks (31), sondern eine Drehung des zweiten Verzahnungsstücks (32) und damit des Ventils (1) erfolgt.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (310,320) der beiden Verzahnungsstücke (31,32) und die Wicklungsrichtung der Schlingfeder (33) so ausgebildet sind, dass beim Bewegen des zweiten Verzahnungsstücks (32) auf das erste Verzahnungsstück (31) zu eine Drehung des zweiten Verzahnungsstücks (32) und damit des Ventils (1) erfolgt, während keine Drehung des ersten Verzahnungsstücks (31) erfolgt, hingegen beim Bewegen des zweiten Verzahnungsstücks (32) vom ersten Verzahnungsstück (31) weg keine Drehung des zweiten Verzahnungsstücks (32) und damit des Ventils (1) erfolgt, sondern sich das erste Verzahnungsstück (31) freilaufend verdreht.
  8. Ventilvorrichtung für einen Motor, insbesondere für einen Dieselmotor, mit mindestens einer Vorrichtung (3) zum Drehen eines Ventils (1) gemäss einem der vorangehenden Ansprüche.
  9. Motor, insbesondere Dieselmotor, mit mindestens einer Ventilvorrichtung gemäss Anspruch 8.
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