EP1167699A1

EP1167699A1 - Ventildrehvorrichtung

Info

Publication number: EP1167699A1
Application number: EP00113470A
Authority: EP
Inventors: Fabrice Dipl.-Ing. Schneider; Valentina Suknjaic
Original assignee: TRW Deutschland GmbH
Current assignee: TRW Deutschland GmbH
Priority date: 2000-06-26
Filing date: 2000-06-26
Publication date: 2002-01-02
Anticipated expiration: 2020-06-26
Also published as: EP1167699B1; DE50011252D1

Abstract

Für eine Ventildrehvorrichtung, insbesondere für ein Gaswechselventil einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Grundkörper und einem zum Grundkörper koaxial angeordneten Deckel, auf welchem sich die Ventilfeder abstützt, ist die Verwendung von Wälzkörpern vorgesehen, die mit Hilfe eines zwischen dem Grundkörper und dem Deckel angeordneten ringförmigen Federelements und der Ventilfederkraft über konzentrisch in schrägen Taschen des Grundkörpers angeordnete Laufbahnen abrollen. Sie erzeugen eine Drehung des Ventils während seiner axialen Bewegung. Um den Verschleiß in den Grundkörpertaschen, an den Kugeln und an dem ringförmigen Federelement zu verringern, besteht der Deckel aus zwei koaxial angeordneten Teilen (6, 7), von welchen der dem ringförmigen Federelement (5) zugewandte Teil (6) am Grundkörper (2) geführt und der der Ventilfeder (11) zugewandte und als dessen Widerlager dienende Teil (7) ungeführt zum Grundkörper gehalten wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventildrehvorrichtung mit einem Grundkörper und einem zum Grundkörper koaxial angeordneten Deckel, auf welchem sich die Ventilfeder abstützt, insbesondere für ein Gaswechselventil einer Verbrennungskraftmaschine unter Verwendung von Wälzkörpern, die mit Hilfe eines zwischen dem Grundkörper und dem Deckel angeordneten ringförmigen Federelements und der Ventilfederkraft über konzentrisch in schrägen Taschen des Grundkörpers angeordnete Laufbahnen abrollen und eine Drehung des Ventils während seiner axialen Bewegung erzeugen.

In dem Grundkörper sind mehrere in Umfangsrichtung orientierte Taschen angeordnet. In jeder Tasche wird durch eine tangential wirkende Schraubenfeder eine Stahlkugel an das obere Ende der schrägen Taschenlaufbahn gedrückt. Auf dem Innenrand des Grundkörpers stützt sich das ringförmige Federelement, im allgemeinen eine Tellerfeder, ab, über die zur Einleitung der Ventilfederkräfte ein Deckel greift. Öffnet das Ventil, so wird die Tellerfeder durch die ansteigende Ventilfederkraft abgeflacht. Dabei belastet sie die in den Taschen des Grundkörpers befindlichen Kugeln, zwingt diese zum Abrollen auf ihren schrägen Laufbahnen und rollt selbst, also in Umfangsrichtung, auf den Kugeln ab. Die von der Tellerfeder so erzeugte Drehbewegung des Grundkörpers und des mit diesem verbundenen Ventils entspricht dem doppelten Rollweg einer Kugel.

Bei dieser bekannten Ventildrehvorrichtung werden die Seitenkräfte, die durch die Ventilfeder entstehen, von den Grundkörpertaschen, den Kugeln und einer Tellerfederrille aufgenommen. Es entsteht ein erheblicher Verschleiß an den genannten Komponenten. Ein weiteres Problem können auftretende Schwingungen vor allem der Tellerfeder sein, die dazu führen, daß sich die Kugeln in die Laufbahnen der Grundkörpertaschen einarbeiten, mit der Folge örtlicher Ausbrökelungen. Dadurch wird die Kugelbewegung gehemmt und allmählich ganz unterbunden.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile der Ventildrehvorrichtungen zu beseitigen. Es stellt sich die Aufgabe, eine eingangs genannte Ventildrehvorrichtung zu schaffen, deren Verschleiß in den Grundkörpertaschen, an den Kugeln und an der Tellerfeder durch geringere Federbeanspruchungen wesentlich zu verringern. Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß der Deckel aus zwei koaxial angeordneten Teilen besteht, von welchen der dem ringförmigen Federelement zugewandte Teil am Grundkörper geführt und der der Ventilfeder zugewandte und als dessen Widerlager dienende Teil ungeführt, d. h. berührungslos zum Grundkörper gehalten ist. Dadurch wird der Verschleiß der vornehmlich durch die von der Ventilfeder verursachten Seitenkräfte entsteht, wesentlich reduziert. Eine Versetzung zwischen der Ventilfederachse und der Ventilachse wird weitgehend kompensiert.

Zur Vermeidung von Verschleiß, der durch Schwingungen des Ventiltriebs und vor allem von Schwingungen des ringförmigen Federelements verursacht wird, ist für eine eingangs genannte Ventildrehvorrichtung vorgesehen, den Deckel aus zwei koaxial angeordneten, am Grundkörper geführten Teilen zu bilden, zwischen welchen ein schwingungsdämpfendes Element angeordnet ist.

In weiterer vorteilhafter Gestaltung der Erfindung zur Vermeidung sowohl des Verschleisses durch Seitenkräfte der Ventilfeder als auch der Vermeidung von Nachteilen durch die Schwingungen der Tellerfeder kann zwischen dem am Grundkörper geführten Deckelteil und dem als Federauflage dienenden und ungeführt, also berührungslos zum Grundkörper gehaltenen Deckelteil ein schwingungsdämpfendes Material angeordnet.

Von Vorteil ist es, den am Grundkörper geführten Deckelteil und den ungeführt zum Grundkörper gehaltenen Deckelteil mit einem zentrierenden Rand durch Wölbungen der Deckelränder zu versehen. Mit diesen gewölbten Randteilen können die Deckel ineinanderfassen und die Ventilfederkraft übertragen. Es entsteht eine gelenkartige Verbindung der Deckelteile mit einer kreisförmigen Linienberührung. Dadurch werden die Seitenkräfte der Ventilfedern nicht unmittelbar in den Grundkörper übertragen, sondern der als Ventilfederauflage dienende Deckelteil wird mit zunehmender Belastung durch die Ventilfedern beim Öffnen des Ventils so ausgerichtet, daß die Wirkung der seitlichen Federkräfte erheblich reduziert oder vollständig aufgehoben werden. Vorzugsweise ist der als Ventilfederauflage dienende Deckelteil mit einem konkaven Randbereich und der am Grundkörper geführte, der Tellerfeder benachbarte Deckelteil mit einer konvexen Wölbung am Rand versehen.
Als schwingungsdämpfendes Element zwischen den Deckelteilen können eine ringförmige Platte oder Ringscheibe dienen. Zur Führung des dem ringförmigen Federelement zugewandten Deckelteils ist dieser vorzugsweise mit einer Ringschulter versehen, mit der er am Grundkörper anliegt. Eine Ringschulter kann auch das schwingungsdämpfende Element aufweisen, welches zwischen den beiden Deckelteilen zur Dämpfung von Seitenkrafteinflüssen und zusätzlich zur Minderung von Federschwingungsauswirkungen vorgesehen ist.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und nachstehend erläutert. Es zeigen:

Figur 1: eine Ventildrehvorrichtung im Querschnitt mit Deckelteilen zur Vermeidung seitlicher Ventilfederkräfte,
Figur 2: den Querschnitt durch eine Ventildrehvorrichtung zur Verringerung des Verschleisses durch Federschwingungen und
Figur 3: den Querschnitt durch eine Ventildrehvorrichtung mit Konstruktionsmerkmalen zur Vermeidung des Verschleisses durch Ventilfederseitenkräfte und durch Federschwingungen.

Die generell mit 1 bezeichnete Ventildrehvorrichtung der Figur 1 zeigt einen Grundkörper 2 mit Laufbahnen 3 in Taschen des Grundkörpers, die sich in Umfangsrichtung erstrecken und durch eine Neigung Schrägen bilden, auf welchen Kugeln 4 bei wechselnden Belastungen abrollen können. Die Kugeln 4 werden von einer Tellerfeder 5 abgedeckt, die sich mit ihrem Innenrand am Grundkörper 2 und mit ihrem Außenrand auf dem Ventildeckel abstützt. Dieser besteht aus den Deckelteilen 6 und 7. Sie sind koaxial angeordnet. Der obere, der Tellerfeder zugewandte Deckelteil 6 ist mit einer Schulter 8 zur Führung am Grundkörper versehen. Am äußeren Rand befindet sich eine konvexe Wölbung 9, mit der der Deckelteil 6 in einen konkav gewölbten Randbereich 10 des der Auflage der Ventilfeder 11 dienenden Deckelteils 7 faßt. Dadurch ist die Ventilfederkraftübertragung auf den Randbereich der Deckelteile 6 und 7 beschränkt. Bei zunehmender Federkraft wird eine Ausrichtung des Deckelteils 7 eingeleitet und dadurch Verschleiß durch Federseitenkräfte weitgehend vermieden.

Bei dem gezeigten Beispiel wird die Ventilfederkraft in den Ventilschaft 12 durch klemmende Ventilkegelstücke 13, die in einer konischen Zentralbohrung 14 des Grundkörpers sitzen, geleitet.

Bei den alternativen Ausführungen des Erfindungsgegenstandes nach den Figuren 2 und 3 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Zur Reduzierung des durch Schwingungen der Tellerfeder verursachten Verschleisses ist zwischen den am Grundkörper geführten Deckelteilen 26 und 27 (Figur 2) ein dämpfendes Element in Form einer Ringscheibe 28, beispielsweise aus einem elastomeren Material angeordnet. Das Dämpfungselement sorgt für eine flächige Kraftübertragung zwischen den Deckelteilen, was durch die Einhaltung des Spaltes 29 zu erkennen ist.

Die Ausführung nach der Figur 3 ist geeignet, sowohl Verschleiß durch seitlich wirkende Kräfte der Ventilfeder 11 als auch durch Schwingungen der Tellerfeder 5 zu reduzieren. Für die Führung am Grundkörper 2 sorgt der Deckelteil 36 mit seiner Schulter 39. Für eine vollflächige, schwingungsdämpfende Isolierung zwischen dem Deckelteil 36 und dem Deckelteil 37, an welchem die Ventilfeder 11 anliegt, sorgt das aus elastomerem Material bestehende Element 34 mit einer Schulter 35 an seinem Innenrand.

Die Erfindung ist nicht auf die drei zeichnerisch dargestellten Konstruktionsvarianten beschränkt. Weitere alternative Ausführungen erfindungsgemäß geteilter Deckel zur Verringerung des Verschleisses können im Rahmen üblicher Entwicklungsarbeiten geschaffen werden.

Claims

Ventildrehvorrichtung mit einem Grundkörper und einem zum Grundkörper koaxial angeordneten Deckel, auf welchem sich die Ventilfeder abstützt, insbesondere für ein Gaswechselventil einer Verbrennungskraftmaschine unter Verwendung von Wälzkörpern, die mit Hilfe eines zwischen dem Grundkörper und dem Deckel angeordneten ringförmigen Federelements und der Ventilfederkraft über konzentrisch in schrägen Taschen des Grundkörpers angeordnete Laufbahnen abrollen und eine Drehung des Ventils während seiner axialen Bewegung erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel aus zwei koaxial angeordneten Teilen (6, 7; 26, 27; 36, 37) besteht, von welchen der dem ringförmigen Federelement (5) zugewandte Teil (6) am Grundkörper geführt und der der Ventilfeder (11) zugewandte und als dessen Widerlager dienende Teil (7) ungeführt zum Grundkörper gehalten ist.
Ventildrehvorrichtung mit einem Grundkörper und einem zum Grundkörper koaxial angeordneten Deckel, auf welchem sich die Ventilfeder abstützt, insbesondere für ein Gaswechselventil einer Verbrennungskraftmaschine unter Verwendung von Wälzkörpern die mit Hilfe eines zwischen dem Grundkörper und dem Deckel angeordneten ringförmigen Federelements und der Ventilfederkraft über konzentrisch in schrägen Taschen des Grundkörpers angeordnete Laufbahnen abrollen und eine Drehung des Ventils während seiner axialen Bewegung erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel aus zwei koaxial angeordneten, am Grundkörper geführten Teilen (26, 27) besteht, zwischen welchen ein schwingungsdämpfendes Element (28) angeordnet ist.
Ventildrehvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem ringförmigen Federelement (5) zugewandte Deckelteil (36) am Grundkörper geführt und der der Ventilfeder (11) zugewandte und als dessen Widerlager dienende Deckelteil (37) berührungslos zum Grundkörper gehalten ist.
Ventildrehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilfederkraft durch abgerundete oder gewölbte Deckelränder (9, 10), mit welchen die Deckelteile ineinanderfassen und einander berühren, auf das ringförmige Federelement (5) übertragen wird.
Ventildrehvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (9) des dem ringförmigen Federelement zugewandten Deckelteils (6) konvex und der Rand des der Ventilfeder zugewandten Deckelteils (7) konkav ausgebildet ist.
Ventildrehvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das schwingungsdämpfende Element eine ringförmige Platte oder Ringscheibe (28, 34) ist.
Ventildrehvorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das schwingungsdämpfende Element aus einem elastomeren Material besteht.
Ventildrehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der am Grundkörper (2) geführte Deckelteil (6, 36) mit einer Ringschulter (8, 39) am Grundkörper anliegt.
Ventildrehvorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das schwingungsdämpfende Element den Raum zwischen den beiden Deckelteilen (36, 37) mit einer zusätzlichen Ringschulter (35) vollständig ausfüllt.