EP3901427B1 - Deckelkörper für ventildrehvorrichtung, entsprechende ventildrehvorrichtung und verfahren zur herstellung des deckelkörpers - Google Patents

Deckelkörper für ventildrehvorrichtung, entsprechende ventildrehvorrichtung und verfahren zur herstellung des deckelkörpers Download PDF

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EP3901427B1
EP3901427B1 EP21167812.3A EP21167812A EP3901427B1 EP 3901427 B1 EP3901427 B1 EP 3901427B1 EP 21167812 A EP21167812 A EP 21167812A EP 3901427 B1 EP3901427 B1 EP 3901427B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cover body
spring element
connecting piece
valve
metal sheet
Prior art date
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Active
Application number
EP21167812.3A
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English (en)
French (fr)
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EP3901427A1 (de
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Antonius Wolking
Arief LUTHFI
Florian Ringeling
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Federal Mogul Valvetrain GmbH
Original Assignee
Federal Mogul Valvetrain GmbH
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Publication date
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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
    • 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
    • F01L1/46—Component parts, details, or accessories, not provided for in preceding subgroups
    • F01L1/462—Valve return spring arrangements
    • 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
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/20—Shapes or constructions of valve members, not provided for in preceding subgroups of this group
    • 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
    • F01L2303/00—Manufacturing of components used in valve arrangements
    • 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
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/10—Connecting springs to valve members

Definitions

  • the present invention relates to a cover body for a valve rotating device for internal combustion engines, a corresponding valve rotating device and a method for producing the cover body.
  • valve turning devices In order to prevent the valves of an internal combustion engine from being loaded unevenly in the circumferential direction, it is necessary for the valves to rotate continuously during operation. The rotation prevents one-sided wear and deposits on the valve seat. An equal temperature distribution in the circumferential direction is also achieved. If the "natural" rotation" of the valves is too small, forced turning devices are used, so-called valve turning devices.
  • Valve rotation devices produce valve rotation by forcing balls, which are located in pockets in a body and which abut a Belleville washer, to roll on inclined raceways formed in the pockets, thereby rotating the body and Belleville spring relative to one another about the valve axis.
  • the plate spring is connected to a cover by means of friction, which at the same time supports the valve spring.
  • the rotation can occur either on the valve opening stroke or on the valve closing stroke.
  • Top designs ie the valve rotating device is located on the side of the valve spring facing away from the combustion chamber, and bottom designs, ie the valve rotating device is located on the side of the valve spring facing the combustion chamber, are possible.
  • the body In the overhead design, the body has a conical opening into which cones are inserted that hold the valve at the stem end.
  • the Base body on the cylinder head and the rotation is transmitted to the valve via the valve spring.
  • One object of the present invention is to provide an improved valve turning device with a cover body which can be produced simply and with a saving of material.
  • the invention relates to a cover body for a valve rotating device, comprising an annular upper part and an annular lower part, the upper part and the lower part being spaced apart axially and being able to accommodate an axial spring element between them, the upper part and the lower part being connected to one another by at least one connecting piece are, wherein the at least one connecting piece is arranged on the opposite side of an insertion position of the axial spring element.
  • the advantage of the cover body according to the invention lies in the fact that it can be produced in a few work steps in a material-saving manner, thereby reducing the production costs.
  • the at least one connecting piece is radially outside of the imported axial spring element is arranged.
  • the advantage of the arrangement is that the function of the inserted axial spring element is not impeded.
  • the at least one connecting piece is arranged laterally outside the edge on the base.
  • the arrangement on the side outside the edge on the lower part saves material.
  • the at least one connecting piece is arranged laterally outside the edge on the upper part.
  • the arrangement laterally outside the edge on the upper part saves material.
  • the at least one connecting piece is arranged within a space that is spanned by the cross sections of the upper part and the lower part.
  • the advantage of arranging the at least one connecting piece within this spanned space is a more compact design.
  • the at least one connecting piece detachably connects the upper part and the lower part.
  • a detachable connection of the upper part and the lower part ensures easy replacement of the axial spring element by disassembling the cover body.
  • the at least one connector has at least 2 connectors spaced apart from each other. This has the advantage that the load is distributed more evenly.
  • the at least one connector comprises at least 3 connectors spaced apart from each other. This has the advantage that the load is evenly distributed.
  • the upper part and the lower part are formed integrally or in one piece with the at least one connecting piece.
  • the lid body is made from sheet metal by stamping and bending.
  • the upper part has at least 2 axial projections for guiding at least one valve spring. This provides easy adjustment for valve spring guide variations.
  • the upper part has at least 1 recess for guiding at least one valve spring.
  • the advantage of a recess for guiding at least one valve spring is further material savings.
  • a valve rotating device equipped with the cap body of the invention. It comprises an annular base body, which has a plurality of pockets oriented in a circumferential direction, in each of which a ball and a tangential spring are arranged, the pockets having a variable depth in the circumferential direction, so that inclined raceways are formed for the balls arranged therein, the Tangential springs press the balls in the direction of one end of the respective pocket, a cover body according to one of the preceding claims, wherein the axial spring element is annular and a first end of the axial spring element is supported on an annular stop surface of the base body and a second end of the axial spring element is supported on a surface of the The upper part is supported, with a surface of the lower part, which faces away from the axial spring element, abuts against the balls, and the
  • valve turning device according to the invention is that it can be produced easily and in a material-saving manner, and the production costs are reduced as a result.
  • a method for manufacturing a cover body for a valve rotating device comprising stamping a metal sheet which, after stamping, has two ring-shaped parts which are connected to one another by at least one connecting piece, the stamped metal sheet being formed into a cover body by bending is transferred.
  • the method according to the invention has the advantage that few work steps have to be carried out to produce a cover body.
  • the stamped metal sheet has at least 2 spaced apart connectors. At least 2 spaced connectors have the advantage that the load is more evenly distributed.
  • the stamped metal sheet has at least 3 spaced connectors. At least 3 spaced connectors have the advantage that the load is evenly distributed.
  • the stamped metal sheet has at least 2 protrusions for guiding at least one valve spring, which are bent into a position which is essentially 90° to the upper part. This provides easy adjustment for valve spring guide variations.
  • the stamped sheet metal has at least 1 recess for guiding at least one valve spring.
  • the advantage of a recess for guiding at least one valve spring is further material savings.
  • the lid body 2 comprises an annular disk-shaped upper part 4, an annular disk-shaped lower part 6, as well as connecting pieces 8 and 8' and 4 projections 10.
  • the upper part 4 and the lower part 6 are spaced apart axially and are connected to one another by the bead-like connecting piece 8 .
  • the connecting piece 8' and another connecting piece 8' (not visible) have an L-shape, are arranged laterally on the lower part 6 and are aligned in the direction of the upper part 4 by bending and are connected thereto.
  • the connecting pieces 8 and 8' are arranged in such a way that an axial spring element can be passed between them, the connecting pieces 8 and 8' being welded, screwed or riveted to the counterpart as required.
  • Projections 10 are shown on the upper part 4, which are punched out, cut or sawn. These are aligned by bending axially outwards at 90° and guide the valve spring. Alternatively, a recess (not shown) on the upper part 4 can guide the valve spring.
  • FIG. 2 shows a further lid body 2' according to another embodiment, in which the upper part 4' is connected to the lower part 6' by a plurality of spaced-apart connecting pieces 8".
  • the connecting pieces 8" are only on one Ring half arranged to ensure the accommodation of an axial spring element 24 on a side opposite to the connecting pieces 8 ", extend in an edge area of the space between upper part 4 'and lower part 6' and are welded or screwed to the counterpart when or as required or riveted.
  • Projections 10 ⁇ are shown on the upper part 4', which are punched out, cut or sawn. These are aligned axially by bending and guide the valve spring. Alternatively, a recess (not shown) on the upper part 4 ⁇ can guide the valve spring.
  • FIG 3 shows yet another lid body 2" according to yet another embodiment, in which the connection between the upper part 4" and the lower part 6" is in the form of a plurality of spaced-apart connecting pieces 8′′′ which are arranged laterally on the upper part 4" and bent in the direction of the lower part 6" are aligned.
  • the connecting pieces 8′′′ are welded, screwed or riveted to the counterpart at or as required.
  • Projections 10" are shown on the upper part 4" which are punched out, cut or sawn. These are aligned axially by bending and guide the valve spring. Alternatively, a recess (not shown) on the upper part 4' can guide the valve spring.
  • the valve rotation device comprises an annular base body 22, an annular cover body 2 and an annular axial spring element 24.
  • Base body 22 and cover body 2 can be rotated relative to one another about the axis of the valve rotation device (i.e. in the circumferential direction) and can be displaced relative to one another in the axial direction.
  • An overhead version is shown.
  • the base body 22 is provided with a conical opening into which cones suitable for holding a valve can be inserted. A design below is also possible. A conical opening is then not necessary, but only an opening through which the stem of a valve can run.
  • pockets 16 are worked into the base body 22 in the circumferential direction, which are oriented in the circumferential direction and each extend over a specific angular range in the circumferential direction (perpendicular to the plane of the drawing).
  • a depth of the pockets 16 ie the extent of the pockets in the axial direction
  • an inclined track 26 is formed in each of the pockets 16, cf. figure 5 .
  • a ball 14 and a tangential spring 32, cf. figure 5 Arranged, wherein the ball can roll on the inclined track 26.
  • a diameter of the balls 14 should be larger than a smallest depth of the pockets 16. All balls 14 preferably have the same diameter and all pockets 16 have the same dimensions.
  • the tangential springs 32 urge the balls 14 circumferentially against a respective end of the pockets 16, namely towards the end at which the corresponding pocket 16 has its smallest depth.
  • the base body 22 also has a stop surface 18 on which a first end of the axial spring element 24 is supported, with the stop surface 18 preferably being located radially (i.e. in a direction perpendicular to the axis) further inwards than the pockets 16.
  • a Storage 20 arranged, which allows a low-friction rotation of the base body 22 and axial spring element 24 about the axis, relative to each other.
  • the axial spring element 24 is arranged in the axial direction between the upper part 4 and the lower part 6 , with a second end of the axial spring element 24 being supported on a surface of the upper part 4 . In the radial direction, the axial spring element 24 is arranged further inward than the connecting piece 8.
  • the axial spring element 24 causes a spring force in the axial direction, which possibly pushes the base body 22 and cover body 2 apart, since the first end of the axial spring element 24 presses against the stop surface 18 of the base body 22 supports.
  • the axial spring element 24 and the balls 14 are arranged in an overlapping manner in the radial direction.
  • the axial spring element 24 and the balls 14 are arranged next to one another in the axial direction, with the lower part 6 being located between the axial spring element 24 and the balls 14 .
  • the sequence in the axial direction is preferred: upper part 4, axial spring element 24, lower part 6, balls 14, or to put it another way these four parts overlap in the radial direction.
  • a disk spring is preferably used as the axial spring element 24 .
  • a surface of the lower part 6 facing away from the axial spring element 24 bears against the balls 14 which are arranged in the pockets 16 of the base body 22 . If the base body 22 and cover body 2 are pressed together against the force of the axial spring element 24, e.g. during the opening stroke of the valve, an axial force is exerted on the balls 14, which then roll on the one hand on the inclined raceways 26 in the pockets 16 and on the other hand on the axial spring element surface facing away from the lower part 6 roll. Characterized base body 22 and cover body 2 are rotated relative to each other about the axis. When the valve rotating device is relieved, e.g. during the closing stroke of the valve, the axial spring element 24 presses the base body 22 and the cover body 2 apart again, the force acting on the balls 14 becoming smaller and the balls therefore not rolling off when they are reset by the tangential springs 32 become.
  • the rolling of the balls 14 does not take place on the plate spring 24, but on the lower part 6.
  • the lower part 6, can be designed more easily in accordance with the rolling loads that occur, since it does not have to assume a spring function at the same time.
  • the selection of the axial spring element 24, in particular a plate spring 24, is not restricted by the rolling loads, so a freer design of the axial spring element 24 is made possible.
  • This also enables a compact, space-saving design of the valve rotating device. Since the disk spring 24 is fully inserted into the cover body 2, the complete lifting movement of the disk spring 24 is converted into a rotary movement via the inclination of the pockets 16. Compared to previous designs, the rotational movement per stroke can be increased by around 1.5 to 2 times. Alternatively, a stiffer disc spring 24 with an increased service life can be used with the same rotation.
  • the surface of the lower part 6 facing away from the axial spring element 24 can have a ball raceway, which reduces the rolling pressure on the lower part 6, for example.
  • the surface of the upper part 4 facing away from the axial spring element 24 is preferably set up to serve as a support surface for a valve spring.
  • FIG. 14 is a partial circumferential sectional view showing a pocket 16 having a slanted track 26.
  • FIG. A ball 14 and a tangential spring 32 are arranged in the pocket 16, which presses the ball 14 against the end of the pocket 16 at which the pocket 16 has its smallest depth.
  • a section of the lower part 6 that rests against the ball 14 can also be seen. Under axial load, base body 22, cf. 4 , and lower part 6 are moved towards one another, so that the ball 14 rolls both on the inclined track 26 and on the surface of the lower part 6 and thus rotates the base body 22 relative to the cover body 2 about the axis.
  • the 6 shows a metal sheet 28 with a punched contour 30.
  • the punched contour 30 has two ring-shaped parts, the upper part 4 and the lower part 6, which are connected by the connecting piece 8 and the upper part 4 has a larger outer diameter than the lower part 6 .
  • the upper part 4 has projections 10 directed inwards and bent axially for guiding a valve spring, and further the lower part 6 has connecting pieces 8' directed outwards and bent axially for connection with the upper part 4 are provided.

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Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Deckelkörper für eine Ventildrehvorrichtung für Verbrennungsmotoren, eine entsprechende Ventildrehvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung des Deckelkörpers.
    • Stand der Technik
  • Zur Verhinderung einer in Umfangrichtung ungleichmäßigen Belastung der Ventile eines Verbrennungsmotors, ist während des Betriebs eine stetige Drehung der Ventile notwendig. Durch die Drehung werden einseitiger Verschleiß und Ablagerungen am Ventilsitz vermieden. Auch wird eine in Umfangrichtung gleiche Temperaturverteilung erreicht. Ist die "natürliche" Drehung" der Ventile zu gering, werden Zwangsdrehvorrichtungen eingesetzt, sogenannte Ventildrehvorrichtungen.
  • Ventildrehvorrichtungen erzeugen eine Ventildrehung, indem Kugeln, die in Taschen in einem Grundkörper angeordnet sind und die an einer Tellerfeder anliegen, gezwungen werden auf schrägen Laufbahnen, die in den Taschen gebildet sind, abzurollen und somit Grundkörper und Tellerfeder relativ zueinander um die Ventilachse zu verdrehen. Die Tellerfeder ist mittels Reibungsschluss mit einem Deckel verbunden, welcher gleichzeitig die Ventilfeder stützt. Die Drehung kann entweder beim Ventilöffnungshub oder beim Ventilschließhub erfolgen. Es sind obenliegende Ausführungen, d.h. die Ventildrehvorrichtung befindet sich auf der brennraumabgewandten Seite der Ventilfeder, und untenliegende Ausführungen, d.h. die Ventildrehvorrichtung befindet sich auf der brennraumzugewandten Seite der Ventilfeder, möglich. Bei der obenliegenden Ausführung weist der Grundkörper eine konische Öffnung auf, in die Kegelstücke eingesetzt werden, welche das Ventil am Schaftende halten. Bei der untenliegenden Ausführung liegt der Grundkörper auf dem Zylinderkopf auf und die Drehung wird über die Ventilfeder auf das Ventil übertragen.
  • Aufgrund des punktuellen Kontaktes der Kugeln mit der Tellerfeder treten hohe Wälzpressungen auf, welche zu einer hohen Belastung der Tellerfeder führen. Die hohe Wälzbelastung führt zum Verschleiß der Tellerfeder, insbesondere zu Pitting (d.h. Lochfraß bzw. Punktkorrosion).
  • Aus der DE 10 2017 126 541 B3 ist bereits eine Ventildrehvorrichtung mit einem Deckelkörper bekannt, der ein Gehäuse aufweist, das zur Aufnahme eines Axialfederelementes bestimmt ist. Nachteilig daran ist, dass der gehäuseförmige Deckel kompliziert und in mehreren Schritten herstellbar ist, wobei der Materialaufwand hoch ist und entsprechende Kosten verursacht.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Ventildrehvorrichtung mit einem Deckelkörper bereitzustellen, welcher einfach und materialsparend herstellbar ist.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt einen Deckelkörper für eine Ventildrehvorrichtung, umfassend ein ringförmiges Oberteil und ein ringförmiges Unterteil wobei das Oberteil und das Unterteil axial beabstandet sind und ein Axialfederelement zwischen sich aufnehmen können, wobei das Oberteil und das Unterteil durch mindestens ein Verbindungsstück miteinander verbunden sind, wobei das mindestens eine Verbindungsstück auf der einer Einführposition des Axialfederelements gegenüberliegenden Stelle angeordnet ist.
  • Der Vorteil des erfindungsgemäßen Deckelkörpers liegt darin, dass er materialsparend in wenigen Arbeitsschritten herstellbar ist und dadurch die Herstellungskosten senkt.
  • Es ist bevorzugt, dass das mindestens eine Verbindungsstück radial außerhalb des eingeführten Axialfederelements angeordnet ist. Der Vorteil der Anordnung ist, dass das eingeführte Axialfederelement in seiner Funktion nicht behindert wird.
  • Es ist bevorzugt, dass das mindestens eine Verbindungsstück seitlich außerhalb des Randes an dem Unterteil angeordnet ist. Durch die Anordnung seitlich außerhalb des Randes an dem Unterteil wird Material gespart.
  • Es ist bevorzugt, dass das mindestens eine Verbindungsstück seitlich außerhalb des Randes an dem Oberteil angeordnet ist. Durch die Anordnung seitlich außerhalb des Randes an dem Oberteil wird Material gespart.
  • Es ist bevorzugt, dass das mindestens eine Verbindungsstück innerhalb eines Raums, der durch die Querschnitte des Oberteils und des Unterteils aufgespannt wird, angeordnet ist. Vorteil der Anordnung des mindestens einen Verbindungsstücks innerhalb dieses aufgespannten Raums ist eine kompaktere Bauweise.
  • Es ist bevorzugt, dass das mindestens eine Verbindungsstück das Oberteil und das Unterteil lösbar verbindet. Eine lösbare Verbindung des Oberteils und des Unterteils gewährleistet einfachen Austausch des Axialfederelements durch Auseinanderbau des Deckelkörpers.
  • Es ist bevorzugt, dass das mindestens eine Verbindungsstück mindestens 2 voneinander beabstandete Verbindungsstücke aufweist. Dies hat den Vorteil, dass die Belastung gleichmäßiger verteilt ist.
  • Es ist bevorzugt, dass das mindestens eine Verbindungsstück mindestens 3 voneinander beabstandete Verbindungsstücke aufweist. Dies hat den Vorteil, dass die Belastung noch gleichmäßiger verteilt ist.
  • Das Oberteil und das Unterteil sind integral bzw. einstückig mit dem mindestens einen Verbindungsstück ausgebildet .
  • Der Vorteil einer integralen bzw. einstückigen Bauweise ist, dass wenige Arbeitsschritte bei der Herstellung notwendig sind.
  • Der Deckelkörper wird durch Stanzen und Biegen aus einem Metallblech hergestellt.
  • Es ist bevorzugt, dass das Oberteil mindestens 2 axiale Vorsprünge zum Führen mindestens einer Ventilfeder aufweist. Dies bietet eine einfache Anpassung für Variationsmöglichkeiten der Ventilfederführung.
  • Es ist bevorzugt, dass das Oberteil mindestens 1 Aussparung zum Führen mindestens einer Ventilfeder aufweist. Der Vorteil einer Aussparung zum Führen mindestens einer Ventilfeder ist weitere Materialersparnis.
  • Es ist bevorzugt, dass das Oberteil und das Unterteil flache scheibenförmigen Körper aus Metall sind. Der Vorteil flacher scheibenförmiger Körper ist die problemlose Stanzbarkeit. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Ventildrehvorrichtung angegeben, die mit dem erfindungsgemäßen Deckelkörper ausgestattet ist. Sie umfasst einen ringförmigen Grundkörper, der mehrere in einer Umfangrichtung orientierte Taschen aufweist, in denen jeweils eine Kugel und eine Tangentialfeder angeordnet sind, wobei die Taschen in Umfangrichtung eine variable Tiefe aufweisen, so dass schräge Laufbahnen für die darin angeordneten Kugeln gebildet werden, wobei die Tangentialfedern die Kugeln in Richtung eines Endes der jeweiligen Tasche drücken, einen Deckelkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Axialfederelement ringförmig ist und sich ein erstes Ende des Axialfederelements an einer ringförmigen Anschlagfläche des Grundkörpers abstützt und sich ein zweites Ende des Axialfederelements an einer Oberfläche des Oberteils abstützt, wobei eine Oberfläche des Unterteils, welche von dem Axialfederelement abgewandt ist, an den Kugeln anliegt, und wobei die Kugeln und das Axialfederelement in Radialrichtung überlappend angeordnet sind.
  • Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ventildrehvorrichtung liegt darin, dass diese einfach und materialsparend herstellbar ist und dadurch die Herstellungskosten sinken.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Deckelkörpers für eine Ventildrehvorrichtung angegeben, umfassend Stanzen eines Metallblechs, das nach dem Stanzen zwei ringförmige Teile aufweist, die durch mindestens ein Verbindungsstück miteinander verbunden sind, wobei das gestanzte Metallblech durch Biegen in einen Deckelkörper überführt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass wenige Arbeitsschritte zum Herstellen eines Deckelkörpers durchgeführt werden müssen.
  • Es ist bevorzugt, dass das gestanzte Metallblech mindestens 2 voneinander beabstandete Verbindungsstücke aufweist. Mindestens 2 voneinander beabstandete Verbindungsstücke haben den Vorteil, dass die Belastung gleichmäßiger verteilt ist.
  • Es ist bevorzugt, dass das gestanzte Metallblech mindestens 3 voneinander beabstandete Verbindungsstücke aufweist. Mindestens 3 voneinander beabstandete Verbindungsstücke haben den Vorteil, dass die Belastung noch gleichmäßiger verteilt ist.
  • Es ist bevorzugt, dass das gestanzte Metallblech mindestens 2 Vorsprünge zum Führen mindestens einer Ventilfeder aufweist, die durch Umbiegen in eine Position gebracht werden, die im Wesentlichen 90° zum Oberteil ausgerichtet ist. Dies bietet eine einfache Anpassung für Variationsmöglichkeiten der Ventilfederführung.
  • Es ist bevorzugt, dass das gestanzte Metallblech mindestens 1 Aussparung zum Führen mindestens einer Ventilfeder aufweist. Der Vorteil einer Aussparung zum Führen mindestens einer Ventilfeder ist weitere Materialersparnis.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren genauer beschrieben, wobei
    • Fig. 1 einen Deckelkörper gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt,
    • Fig. 2 einen weiteren Deckelkörper gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt,
    • Fig. 3 noch einen weiteren Deckelkörper gemäß noch einer anderen Ausführungsform zeigt,
    • Fig. 4 einen axialen Schnitt einer Ventildrehvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt,
    • Fig. 5 einen Schnitt in Umfangrichtung einer Tasche zeigt, und
    • Fig. 6 ein Metallblech mit Stanzkontur zeigt.
    Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Fig. 1 zeigt einen Deckelkörper 2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Deckelkörper 2 umfasst ein ringförmiges scheibenförmiges Oberteil 4, ein ringförmiges scheibenförmiges Unterteil 6, sowie Verbindungsstücke 8 und 8` und 4 Vorsprünge 10.
  • Das Oberteil 4 und das Unterteil 6 sind axial beabstandet und durch das wulstartige Verbindungsstück 8 miteinander verbunden. Das Verbindungsstück 8` und ein weiteres Verbindungsstück 8` (nicht sichtbar) haben eine L-förmige Gestalt, sind seitlich am Unterteil 6 angeordnet und durch Biegen in Richtung des Oberteils 4 ausgerichtet und damit verbunden.
  • Die Verbindungsstücke 8 und 8` sind so angeordnet, dass ein Axialfederelement zwischen diesen hindurchgeführt werden kann, wobei die Verbindungsstücke 8 und 8` bei bzw. je nach Bedarf an das Gegenstück geschweißt, geschraubt oder genietet sind.
  • Am Oberteil 4 sind Vorsprünge 10 gezeigt, die ausgestanzt, geschnitten oder gesägt sind. Diese sind durch Biegen axial nach außen in 90° ausgerichtet und führen die Ventilfeder. Alternativ kann eine Aussparung (nicht dargestellt) am Oberteil 4 die Führung der Ventilfeder übernehmen.
  • Fig. 2 zeigt einen weiteren Deckelkörper 2' gemäß einer anderen Ausführungsform, bei der das Oberteil 4' mit dem Unterteil 6' durch mehrere voneinander beabstandete Verbindungsstücke 8" verbunden ist. Die Verbindungsstücke 8" sind dabei nur auf einer Ringhälfte angeordnet, um das Aufnehmen eines Axialfederelementes 24 auf einer zu den Verbindungsstücken 8" gegenüberliegenden Seite zu gewährleisten, erstrecken sich in einem Randbereich des Raums zwischen Oberteil 4' und Unterteil 6' und sind bei bzw. je nach Bedarf an das Gegenstück geschweißt, geschraubt oder genietet.
  • Am Oberteil 4' sind Vorsprünge 10` gezeigt, die ausgestanzt, geschnitten oder gesägt sind. Diese sind durch Biegen axial ausgerichtet und führen die Ventilfeder. Alternativ kann eine Aussparung (nicht dargestellt) am Oberteil 4` die Führung der Ventilfeder übernehmen.
  • Fig. 3 zeigt noch einen weiteren Deckelkörper 2" gemäß noch einer anderen Ausführungsform, bei der die Verbindung von Oberteil 4" und Unterteil 6" in Form mehrerer voneinander beabstandeter Verbindungsstücke 8‴ ausgebildet ist, die seitlich am Oberteil 4" angeordnet und durch Biegen in Richtung des Unterteils 6" ausgerichtet sind. Die Verbindungsstücke 8‴ sind bei bzw. je nach Bedarf an das Gegenstück geschweißt, geschraubt oder genietet.
  • Am Oberteil 4" sind Vorsprünge 10" gezeigt, die ausgestanzt, geschnitten oder gesägt sind. Diese sind durch Biegen axial ausgerichtet und führen die Ventilfeder. Alternativ kann eine Aussparung (nicht dargestellt) am Oberteil 4' die Führung der Ventilfeder übernehmen.
  • Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Ventildrehvorrichtung in einem axialen Schnitt, d.h. eine Achse der Ventildrehvorrichtung liegt in der Schnittebene. Die Ventildrehvorrichtung umfasst einen ringförmigen Grundkörper 22, einen ringförmigen Deckelkörper 2 und ein ringförmiges Axialfederelement 24. Grundkörper 22 und Deckelkörper 2 sind relativ zueinander um die Achse der Ventildrehvorrichtung (also in Umfangrichtung) verdrehbar und relativ zueinander in axialer Richtung verschiebbar. Es ist eine obenliegende Ausführung dargestellt. Entsprechend ist der Grundkörper 22 mit einer konischen Öffnung versehen, in welche Kegelstücke eingesetzt werden können, die geeignet sind, ein Ventil zu halten. Ebenso ist eine untenliegende Ausführung möglich. Eine konische Öffnung ist dann nicht notwendig, sondern lediglich eine Öffnung, durch welche der Schaft eines Ventils verlaufen kann.
  • In den Grundkörper 22 sind in Umfangrichtung mehrere Taschen 16 (bzw. Vertiefungen) eingearbeitet, welche in Umfangrichtung orientiert sind und sich in Umfangrichtung (senkrecht zur Zeichenebene) jeweils über einen bestimmten Winkelbereich erstrecken. Eine Tiefe der Taschen 16 (also die Ausdehnung der Taschen in axialer Richtung) ist in Umfangrichtung variabel, so dass in jeder der Taschen 16 eine schräge Laufbahn 26 gebildet wird, vgl. Fig. 5. In jeder der Taschen 16 sind eine Kugel 14 und eine Tangentialfeder 32, vgl. Fig. 5, angeordnet, wobei die Kugel auf der schrägen Laufbahn 26 abrollen kann. Ein Durchmesser der Kugeln 14 sollte größer als eine geringste Tiefe der Taschen 16 sein. Bevorzugt weisen alle Kugeln 14 den gleichen Durchmesser und alle Taschen 16 die gleichen Abmessungen auf. Die Tangentialfedern 32 drücken die Kugeln 14 in Umfangrichtung gegen ein jeweiliges Ende der Taschen 16, und zwar gegen das Ende, an dem die entsprechende Tasche 16 ihre geringste Tiefe aufweist.
  • Weiter weist der Grundkörper 22 eine Anschlagfläche 18 auf, an der sich ein erstes Ende des Axialfederelements 24 abstützt, wobei bevorzugt die Anschlagfläche 18 radial (also in einer Richtung senkrecht zur Achse) weiter innen liegt als die Taschen 16. An der Anschlagfläche 18 ist eine Lagerung 20 angeordnet, das ein reibungsarmes Drehen von Grundkörper 22 und Axialfederelement 24 um die Achse, relativ zueinander, ermöglicht.
  • Das Axialfederelement 24 ist, in axialer Richtung, zwischen dem Oberteil 4 und dem Unterteil 6 angeordnet, wobei sich ein zweites Ende des Axialfederelements 24 an einer Oberfläche des Oberteils 4 abstützt. In radialer Richtung ist das Axialfederelement 24 weiter innen angeordnet als das Verbindungsstück 8. Das Axialfederelement 24 bewirkt eine Federkraft in axialer Richtung, die Grundkörper 22 und Deckelkörper 2 gegebenenfalls auseinander drückt, da sich das erste Ende des Axialfederelements 24 an der Anschlagfläche 18 des Grundkörpers 22 abstützt. Das Axialfederelement 24 und die Kugeln 14 sind in Radialrichtung überlappend angeordnet. In Axialrichtung sind das Axialfederelement 24 und die Kugeln 14 nebeneinander angeordnet, wobei sich das Unterteil 6 zwischen Axialfederelement 24 und Kugeln 14 befindet. Insgesamt ist bevorzugt die Abfolge in axialer Richtung: Oberteil 4, Axialfederelement 24, Unterteil 6, Kugeln 14, bzw. anders ausgedrückt überlappen diese vier Teile in Radialrichtung. Als Axialfederelement 24 wird bevorzugt eine Tellerfeder verwendet.
  • Eine von dem Axialfederelement 24 abgewandte Oberfläche des Unterteils 6 liegt an den Kugeln 14 an, die in den Taschen 16 des Grundkörpers 22 angeordnet sind. Werden Grundkörper 22 und Deckelkörper 2 entgegen der Kraft des Axialfederelements 24 zusammengedrückt, z.B. beim Öffnungshub des Ventils, so wird eine axiale Kraft auf die Kugeln 14 ausgeübt, welche daraufhin einerseits auf den schrägen Laufbahnen 26 in den Taschen 16 abrollen und andererseits auf der vom Axialfederelement abgewandten Oberfläche des Unterteils 6 abrollen. Dadurch werden Grundkörper 22 und Deckelkörper 2 relativ zueinander um die Achse verdreht. Beim Entlasten der Ventildrehvorrichtung, z.B. beim Schließhub des Ventils, drückt das Axialfederelement 24 den Grundkörper 22 und den Deckelkörper 2 wieder auseinander, wobei die auf den Kugeln 14 lastende Kraft kleiner wird und somit kein Abrollen der Kugeln stattfindet, wenn diese durch die Tangentialfedern 32 zurückgestellt werden.
  • Das Abrollen der Kugeln 14 findet im Gegensatz zu bekannten Ventildrehvorrichtungen nicht auf der Tellerfeder 24 statt, sondern auf dem Unterteil 6. Dadurch wird eine hohe Wälzpressung an der Tellerfeder 24 und damit einhergehender Verschleiß vermieden. Das Unterteil 6 wiederum kann einfacher entsprechend der auftretenden Wälzbelastungen ausgelegt werden, da es nicht gleichzeitig eine Federfunktion übernehmen muss. Ebenso ist die Wahl des Axialfederelements 24, insbesondere einer Tellerfeder 24, nicht durch die Wälzbelastungen eingeschränkt, es wird also eine freiere Auslegung des Axialfederelements 24 ermöglicht. Dadurch wird auch eine kompakte, platzsparende Bauweise der Ventildrehvorrichtung ermöglicht. Da die Tellerfeder 24 vollständig in den Deckelkörper 2 eingefügt ist, wird die komplette Hubbewegung der Tellerfeder 24 über die Neigung der Taschen 16 in eine Drehbewegung umgesetzt. Gegenüber bisherigen Bauformen kann dadurch die Drehbewegung je Hub um das zirka 1,5- bis 2-fache erhöht werden. Alternativ kann bei unveränderter Drehung eine steifere Tellerfeder 24 mit erhöhter Lebensdauer verwendet werden.
  • Die vom Axialfederelement 24 abgewandte Oberfläche des Unterteils 6 kann eine Kugellaufbahn aufweisen, dadurch wird z.B. die Wälzpressung am Unterteil 6 vermindert.
  • Die vom Axialfederelement 24 abgewandte Oberfläche des Oberteils 4 ist bevorzugt eingerichtet, um als Stützfläche für eine Ventilfeder zu dienen.
  • Fig. 5 stellt eine teilweise Schnittansicht in Umfangrichtung dar, wobei eine Tasche 16 mit einer schrägen Laufbahn 26 gezeigt ist. In der Tasche 16 ist eine Kugel 14 und eine Tangentialfeder 32 angeordnet, welche die Kugel 14 gegen das Ende der Tasche 16 drückt, an dem die Tasche 16 ihre geringste Tiefe aufweist. Weiter ist ein Ausschnitt das Unterteil 6 zu sehen, das an der Kugel 14 anliegt. Bei axialer Belastung werden Grundkörper 22, vgl. Fig. 4, und Unterteil 6 aufeinander zu bewegt, so dass die Kugel 14 sowohl auf der schrägen Laufbahn 26 als auch auf der Oberfläche des Unterteils 6 abrollt und somit den Grundkörper 22 relativ zum Deckelkörper 2 um die Achse dreht.
  • Fig. 6 zeigt ein Metallblech 28 mit Stanzkontur 30. Dabei weist die Stanzkontur 30 zwei ringförmige Teile auf, zum einen das Oberteil 4 und zum anderen das Unterteil 6, die durch das Verbindungsstück 8 verbunden sind und wobei das Oberteil 4 einen größeren Außendurchmesser aufweist als das Unterteil 6.
  • Ferner weist das Oberteil 4 Vorsprünge 10 auf, die nach innen gerichtet sind und umgebogen in Axialrichtung zur Führung einer Ventilfeder vorgesehen sind, und ferner weist das Unterteil 6 Verbindungsstücke 8' auf, die nach außen gerichtet sind und umgebogen in Axialrichtung zur Verbindung mit dem Oberteil 4 vorgesehen sind.
    • Bezugszeichenliste
    • 2
    Deckelkörper
    4
    ringförmiges Oberteil
    6
    ringförmiges Unterteil
    8
    Verbindungsstück
    10
    Vorsprung
    12
    Ventildrehvorrichtung
    14
    Kugel
    16
    Tasche
    18
    ringförmige Anschlagfläche
    20
    Lagerung
    22
    ringförmiger Grundkörper
    24
    Axialfederelement
    26
    schräge Laufbahnen
    28
    Metallblech
    30
    gestanztes Metallblech
    32
    Tangentialfeder

Claims (15)

  1. Deckelkörper (2) für eine Ventildrehvorrichtung, umfassend
    ein ringförmiges Oberteil (4) und
    ein ringförmiges Unterteil (6),
    wobei das Oberteil (4) und das Unterteil (6) axial beabstandet sind und ein Axialfederelement (24) zwischen sich aufnehmen können,
    wobei das Oberteil (4) und das Unterteil (6) durch mindestens ein Verbindungsstück (8) miteinander verbunden sind, wobei das mindestens eine Verbindungsstück (8) auf der einer Einführposition des Axialfederelements (24) gegenüberliegenden Stelle angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das ringförmige Oberteil und das ringförmige Unterteil (4, 6) durch Ausstanzen aus einem Metallblech gebildet sind und durch das mindestens eine Verbindungsstück (8) einstückig mit einander verbunden sind, wobei das gestanzte Metallblech (30) durch Biegen in den Deckelkörper (2) umgeformt ist.
  2. Deckelkörper (2) nach Anspruch 1, weiter umfassend ein eingeführtes Axialfederelement (24), wobei das mindestens eine Verbindungsstück (8) radial außerhalb des eingeführten Axialfederelements (24) angeordnet ist.
  3. Deckelkörper (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Verbindungsstück (8) seitlich außerhalb des Randes an dem Unterteil (6) angeordnet ist.
  4. Deckelkörper (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Verbindungsstück (8) seitlich außerhalb des Randes an dem Oberteil (4) angeordnet ist.
  5. Deckelkörper (2) nach einem der Ansprüche 1-2, wobei das mindestens eine Verbindungsstück (8) innerhalb eines Raums, der durch die Querschnitte des Oberteils (4) und des Unterteils (6) aufgespannt wird, angeordnet ist.
  6. Deckelkörper (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Verbindungsstück (8) mindestens 2 voneinander beabstandete Verbindungsstücke (8, 8') aufweist.
  7. Deckelkörper (2) nach einem der Ansprüche 1-5, wobei das mindestens eine Verbindungsstück (8) mindestens 3 voneinander beabstandete Verbindungsstücke (8, 8', 8') aufweist.
  8. Deckelkörper (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Oberteil (4) mindestens 2 axiale Vorsprünge (10) zum Führen mindestens einer Ventilfeder aufweist.
  9. Deckelkörper (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Oberteil (4) mindestens eine Aussparung zum Führen mindestens einer Ventilfeder aufweist.
  10. Ventildrehvorrichtung (12) für Verbrennungsmotoren, umfassend einen ringförmigen Grundkörper (22), der mehrere in einer Umfangrichtung orientierte Taschen (16) aufweist, in denen jeweils eine Kugel (14) und eine Tangentialfeder (32) angeordnet sind, wobei die Taschen (16) in Umfangrichtung eine variable Tiefe aufweisen, so dass schräge Laufbahnen (26) für die darin angeordneten Kugeln (14) gebildet werden, wobei die Tangentialfedern (32) die Kugeln (14) in Richtung eines Endes der jeweiligen Tasche (16) drücken,
    einen Deckelkörper (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das Axialfederelement (24) ringförmig ist und sich ein erstes Ende des Axialfederelements (24) an einer ringförmigen Anschlagfläche (18) des Grundkörpers (22) abstützt und sich ein zweites Ende des Axialfederelements (24) an einer Oberfläche des Oberteils (4) abstützt,
    wobei eine Oberfläche des Unterteils (6), welche von dem Axialfederelement (24) abgewandt ist, an den Kugeln (14) anliegt, und wobei die Kugeln (14) und das Axialfederelement (24) in Radialrichtung überlappend angeordnet sind.
  11. Verfahren zum Herstellen eines Deckelkörpers (2) für eine Ventildrehvorrichtung, umfassend Stanzen eines Metallblechs (28), das nach dem Stanzen zwei ringförmige Teile (4, 6) aufweist, die durch mindestens ein Verbindungsstück (8) miteinander verbunden sind, wobei das gestanzte Metallblech (30) durch Biegen in einen Deckelkörper (2) nach einem der Ansprüche 1-9 überführt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das gestanzte Metallblech (30) mindestens 2 voneinander beabstandete Verbindungsstücke (8, 8') aufweist.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei das gestanzte Metallblech (30) mindestens 3 voneinander beabstandete Verbindungsstücke (8, 8', 8') aufweist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-13, wobei das gestanzte Metallblech (30) mindestens 2 Vorsprünge (10) zum Führen mindestens einer Ventilfeder aufweist, die durch Umbiegen in eine Position gebracht werden, die im Wesentlichen 90° zum Oberteil ausgerichtet ist.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-14, wobei das gestanzte Metallblech (30) mindestens eine Aussparung zum Führen mindestens einer Ventilfeder aufweist.
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