DE3004320C2 - Drehvorrichtung für ein um seine Längsachse drehbares Hubventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Drehvorrichtungen für Hubventile von Brennkraftmaschinen dienen dazu, das Hubventil, insbesondere das Auslaßventil, in Drehung zu versetzen, so daß die heißen Verbrennungsgase direkt auf verschiedene Stellen der Ventilfläche bei jedem Hub auftreffen. Dadurch wird die Gefahr einer wärmebedingten Zerstörung des Ventils und der sich damit ergebende Kompressionverlust herabgesetzt und wird die Lebensdauer des Ventils sowie des Ventilsitzes verlängert.

Bei den Ventildrehvorrichtungen unterscheidet man im wesentlichen zwischen Vorrichtungen, bei denen die Ventildrehung während des Schließhubs erfolgt, und Vorrichtungen, bei denen die Ventildrehung beim Öffnen des Ventils bewirkt wird.

Bei einer bekannten Drehvorrichtung (DE-AS 55 820), bei der die Ventiidrehung während des Schließhubs des Ventils bewirkt wird, sind ein Grundkörper und eine Kappe vorgesehen, welche beide auf derselben Seite einer Tellerfeder angeordnet sind. Die Tellerfeder stützt sich mit einem Ende an der Kappe und mit dem anderen Ende auf einer dem Grundkörper gegenüberliegenden Lagerplatte ab und liegt in einem Bereich zwischen diesen Enden an Kugeln an, welche in Laufbahnen in der Stirnfläche des Grundkörpers aufgenommen sind. Die Ventildrehung wird dadurch bewirkt, daß die in Öffnungsstellung des Ventils eesDannte Tellerfeder beim Schließen des Ventils Kräfte auf die aus der Stirnfläche des Grundkörpers vorstehenden Kugeln ausübt, so daß diese in den Laufbahnen längs Schrägflächen abrollen und ihre Rollbewegung auf die Tellerfeder übertragen, wodurch über die Kappe der Drehvorrichtung das damit gekoppelte Ventil gedreht wird. Bei dieser bekannten Drehvorrichtung ist es jedoch nachteilhaft, daß sich der Grundkörper und die Kappe auf derselben Seite der Tellerfeder befinden, weil sich hierdurch die axiale

ίο Baulänge der Vorrichtung mindestens um die Höhe der Tellerfeder erhöht. Das hat zur Folge, daß diese Drehvorrichtungen dort nicht geeignet sind, wo nur ein begrenzter Raum für den Einbau der Dreh vorrichtungen verfügbar ist.

Drehvorrichtungen mit einer geringeren axialen Baulänge sind bekannt (DE-OS 26 30 296). Bei diesen ist die Tellerfeder zwischen dem Grundkörper und der den Grundkörper übergreifenden Kappe angeordnet. Da bei dieser Bauweise jedoch diejenige Stellung, in welcher die Verschiebeglieder am weitesten aus der entsprechenden Laufnut in der Stirnfläche des Grundkörpers vorstehen, bei Beendigung des Ventilschließhubs erreicht wird, erfolgt dort die Ventildrehung während der Überführung des Ventils in seine

Öffnungsstellung.

Ausgehend vom geschilderten Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine beim Ventilschließhub drehende Ventildrehvorrichtung mit reduzierter axialer Baulänge zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst, wobei im Anspruch 2 eine zweckmäßige Ausgestaltung angegeben ist.

Nach Maßgabe der Erfindung kann somit vom Grundaufbau der beim Öffnungshub drehenden Ventildrehvorrichtung Gebrauch gemacht werden, so daß die axiale Baulänge gegenüber den beim Ventilschließhub drehenden bekannten Drehvorrichtungen wesentlich reduziert ist. Zugleich wird hierdurch ein Schutz der

^Λθ Tellerfeder und der zwischen dem Deckel und dem Grundkörper aufgenommenen Verschiebeglieder vor Verschmutzung gewährleistet. Bewirkt wird dies durch eine baulich außerordentlich einfache Maßnahme, nämlich einen auf der Stirnfläche des Grundkörpers ausgebildeten Vorsprung, durch den die Tellerfeder während der Bewegung des Ventils in seine Offenstellung, also beim Zusammenfahren von Kappe und Grundkörper, von den Verschiebegliedern abgehoben wird, so daß die Verschiebeglieder entlastet werden.

Dadurch wird ermöglicht, daß die Verschiebeglieder aufgrund der den Laufnuten zugeordneten Federn in der Laufnut verschoben und aus diesen hinausgedrückt werden. Wird dann das Ventil in seine Schließstellung bewegt, wobei sich die Kappe und der Grundkörper relativ zueinander wegbewegen, so schwenkt die Tellerfeder um den Vorsprung und belastet die aus der Laufnut vorstehenden Verschiebeglieder, welche dann in der Laufnut verschoben werden. Hierdurch wird die Tellerfeder gedreht, was infolge der Kopplung über Kappe und Ventilschließfeder auch zu einer Drehung des Ventils führt.

Nachfolgend werden zur Erläuterung der Erfindung zwei konventionelle Konstruktionen von Drehvorrichtungen sowie Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine bekannte Drehvorrichtung, die während des Ventilschließhubes betätigt wird;

F i g. 2 einen Schnitt durch eine andere bekannte Drehvorrichtung, die gleichfalls während des VentilschlieBhubes betätigt wird;

F i g. 3 und 3A jeweils einen Schnitt durch einen Teil eines Hubventils mit einer Drehvorrichtui.g nach der Erfindung, die beim Ventilschließhub betätigt wird, wobei Fig.3A ein Detail der Fig.3 in vergrößerter Wiedergabe veranschaulicht, nämlich einen mit dem Grundkörper integrierten Vorsprung;

Fig.4 einen teilweisen Schnitt der Drehverrichtung nach der Linie 4-4 in F i g. 3;

F i g. 5 einen Schnitt durch einen Teil in vergrößerter Wiedergabe mit dem Verschiebeglied und der Feder nach der Linie 5-5 in F i g. 4;

Fig. 6 einen Schnitt durch einen Teil des Hubventils mit einer Drehvorrichtung nach der Erfindung in dem Zustand, in dem sich das Hubventil zu öffnen beginnt;

Fig. 7 einen Schnitt durch einen Teil der Drehvorrichtung nach F i g. 6 in dem Zustand der Bewegungsumkehr des Ventils;

Fig.8 einen Schnitt durch einen Teil der Drehvorrichtung gemäß F i g. 6, jedoch gerade vor dem Schließen des Ventils;

Fig. 9 einen Schnitt durch einen Teil der Drehvorrichtung nach der Erfindung, wobei eine seitlich belastete Ringbandschraubenfeder als Verschiebeglied verwendet wird;

Fig. 10 einen Schnitt durch eine Anordnung gemäß F i g. 9, wobei die Kappe der Drehvorrichtung teilweise weggeschnitten ist, um die Ringbandschraubenfeder zu verdeutlichen;

F i g. 11 einen Schnitt in vergrößerter Wiedergabe entlang der Linie 11 -11 in F i g. 10;

Fig. 12 einen Schnitt durch einen Teil eines Hubventils mit einer abgeänderten Drehvorrichtung nach der Erfindung;

F i g. 13 einen Schnitt durch einen Teil des Hubventils gemäß Fig. 12, wobei das Ventil vollkommen geöffnet ist; und

Fig. 14 einen Schnitt durch einen Teil der Drehvorrichtung nach Fig. 12 und 13, wobei die Drehvorrichtung sich der Ventilschließstellung nähen.

Es werden nun Konstruktionen nach dem Stand der Technik anhand der F i g. 1 und 2 geschildert, die im Handel erhältliche Drehvorrichtungen im Querschnitt zeigen. Die dargestellten Drehvorrichtungen sind bei der Ventilschließbewegung wirksam. Die Drehvorrichtung 10 weist einen Stützkörper 12 auf, der so ausgebildet ist, daß er mit seiner unteren Oberfläche 14 auf einem Zylinderkopf aufliegt. Der Stützkörper 12 ist mit einer Axialbohrung 16 versehen, die so bemessen ist, daß sie einen Ventilschaft umgibt, und in den meisten Fällen mit einem Ventilführungsabschnitt versehen ist. Der Stützkörper 12 ist mit einem Grundkörper 18 versehen, der auf ihn mittels einer Keilanordnung, wie des Vorsprungs 20, aufgekeilt ist, um eine gegenseitige Drehbewegung zwischen dem Grundkörper 18 und dem Stützkörper 12 zu verhindern. Der Grundkörper 18 ist mit einer Reihe von Laufnuten 22 versehen, die umfangsmäßig um ihn herum angeordnet sind, wobei jede Laufnut 22 ein Verschiebeglied, beispielsweise eine Kugel 24, aufweist. Die Laufnuten 22 sind mit einer schrägen Fläche (nicht dargestellt) versehen, die das Ausmaß steuert, mit dem die Kugel 24 aus der Laufnut des Grundkörpers 18 hervorsteht.

Die Konstruktionen, die in F i g. 1 und 2 gezeigt sind, sind außerdem mit einer Kappe 26 versehen, die in axialer Richtung gegenübei dem Grundkörper 18 beweglich und außerdem um die Ventilschaftachse drehbar ist. Die Kappe 26 dient als Skz für die Ventilschließfeder, die an der Oberfläche 28 anliegt und eine sich ändernde Kraft auf eine Tellerfeder 30 ausübt, mit der die untere Kante 32 der Kappe 26 in Reibkontakt steht. Die Drehvorrichtungen nach F i g. 1 und 2 führen zu einer Rotation des Ventils durch die Rotation der Ventilschließfeder (nicht dargestellt), die ihrerseits den Teller der Ventilschließfeder in Rotation versetzt, der mit dem äußersten Ende des Ventilschafts in Eingriff steht. Wenn die Rotation der Kappe 26 der Drehvorrichtung 10 erfolgt, wird damit das Ventil in Rotation versetzt. Die Tellerfeder 30 muß gleichfalls rotieren. Wegen ihres Reibschlusses mit der unteren Kante 32 hat es sich als erforderlich herausgestellt, den Innenumfang 34 der Tellerfeder 30 an einer geeigneten Lagerstelle anzubringen, die allgemein mit 36 bezeichnet ist, um eine derartige Rotation zu ermöglichen. In F i g. 1 ist die Lagerstelle 36 als Wälzlager und -laufbahn dargestellt. In Fig.2 besteht die Lagerstein aus einer zweiten Tellerfeder 38, die auf einer Reihe von Laufkugeln 40 angeordnet ist, die von einer geeigneten Kugellaufbahn 42 getragen werden. Die Kappe 26 und der Stützkörper 12 sind beide an der gleichen Seite der Tellerfeder 30 vorgesehen.

Die bekannten Konstruktionen nach F i g. 1 und 2 sind im Handel erhältlich und funktionieren im wesentlichen in der Weise, wie in der US-PS 37 10 768 angegeben. Es sind diese Konstruktionen oder Bauarten, die vereinfacht, weniger teuer und mit kleineren axialsn Abmessungen hergestellt werden sollen.

Eine Brennkraftmaschine von verhältnismäßig kleiner Größe besitzt einen begrenzten Raum für die Ventilschließfeder, so daß eine ventilschließende Drehvorrichtung der in Fig. 1 und 2 gezeigten Art nicht aufgenommen werden kann. Sie kann jedoch eine Konstruktion mit einer kleineren axialen Abmessung aufnehmen, wie sie nachfolgend beschrieben ist. Diese ventilschließende Drehvorrichtung weist den Vorteil auf, anstelle gegenwärtig verwendeter, ventilöffnender Drehvorrichtungen eingesetzt werden zu können, ohne eine Änderung der Ventilschließfeder vornehmen zu müssen, um den richtigen Druck zu erhalten. Die dargestellten konventionellen Bauarten können nicht ausgetauscht werden, ohne eine Änderung der Gesamtaxiallänge oder eine Änderung der Ventilschließfeder vornehmen zu müssen, um den richtigen Druck zu erhalten.

Es wird nun auf F i g. 3 bis 8 Bezug genommen, wo ein Hubventil gezeigt ist, bei dem die Erfindung verwirklicht ist. Fig. 3 stellt einen teilweisen Schnitt durch einen Zylinderkopf 50 mit einem Ventilauslaßkanal 52 dar. Der Auslaßkanal 52 ist durch ein Ventil 54 geschlossen, das einen Ventilteller 56 und einen Ventilschaft 58 aufweist. Um das Ventil auf die Ventilschließstellung zu belasten, ist, wie in Fig. 3 dargestellt ist, eine Ventilschließfeder 60 vorgesehen, die mit einem Ende an einem Federteller 62 anliegt, der in bekannter Weise am äußersten Ende des Ventilschafts 58 mit Hilfe von Keilen 64 verankert ist. Die Feder 60 ist zwischen dem Zylinderkopf 50 und dem Teller 62 eingespannt. Erfindungsgemäß ist eine Drehvorrichtung, die allgemein mit 66 bezeichnet ist, zwischen dem Zylinderkopf 50 und dem unteren Ende 68 der Ventilschließfeder 60 angeordnet. Bei bestimmten Arten des Einbaus ist die Drehvorrichtung 66 zwischen dem Teller 62 und dem oberen Ende der Ventilschließfeder angeordnet.

Die Drehvorrichtung 66 ist zusammengesetzt aus einem Grundkörper 70, der so ausgebildet ist, daß er am Zylinderkopf 50 anliegt, und aus einer Kappe 72, die den Sitz für das untere Ende der Ventilschließfeder 60 bildet. Die Kappe 72 ist so bemessen, daß sie in axialer Richtung gegenüber dem Grundkörper 70 beweglich ist, um auf die Zu- und Abnahme der Kraft anzusprechen, die von der Feder 60 auf die Kappe 72 ausgeübt wird, wenn das Ventil durch einen Kipphebel oder einen Nocken (nicht dargestellt) zwischen der Öffnungs- und der Schließstellung bewegt wird.

Die Kappe 72 ist mit einer Lippe oder Kante 74 versehen, die einen Innendurchmesser aufweist, der geringfügig kleiner ist als der Außenumfang 76 des Grundkörpers 70. Am Innenumfang der Kappe 72 ist eine Hülse 78 vorgesehen, die mit lockerer Passung urn die Ventilführung 80 herum angeordnet ist.

Wie vorstehend angegeben ist, sind die Kappe 72 und der Grundkörper 70 aufeinander zu und voneinander weg beweglich angeordnet, um auf Änderungen des Drucks, der von der Feder ausgeübt wird, anzusprechen. Zwischen der Kappe 72 und dem Grundkörper 70 ist eine Tellerfeder 82 angeordnet, um die Teile 72 und 70 auseinanderzudrücken. Die Kappe 72 und der Grundkörper 70 sind auf einander gegenüberliegenden Seiten der Tellerfeder 82 angeordnet.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform greift die Tellerfeder 82 am Innenumfang 84 unter einem Flansch 86 an der Kappe 72 an. Die Außenumfangskante 88 ist für einen Reibschluß sowie eine Druckweiterleitung mit Verschiebegliedern ausgebildet. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, umfassen die Verschiebeglieder eine Vielzahl, umfangsmäßig verteilter Stahlkugeln 90. Wie am deutlichsten aus F i g. 4 und 5 hervorgeht, werden die Stahlkugeln 90 in einzelnen Laufnuten 92 getragen, die in der oberen Oberfläche des Grundkörpers 70 ausgebildet sind. Die Laufnuten 92 können auf irgendeine geeignete Art und Weise hergestellt sein, beispielsweise durch Fräsen, Prägen oder Schmieden. Die Laufnuten 92 haben eine bogenförmige Gestalt, wie in F i g. 4 gezeigt ist, und sind mit einer schrägen Bodenfläche 94 versehen, entlang welcher die Kugel 90 rollen oder gleiten kann (F i g. 5). Um die Kugel 90 auf das flache Ende 96 zu zu belasten, ist eine Spiralfeder 98 vorgesehen, die mit einem Ende mit der Kugel 90 in Berührung steht und mit dem anderen Ende mit der Stirnwand 100 der Laufnut 92. Wenn der Druck von der Tellerfeder 82 entfernt wird, was nachstehend beschrieben ist, dann drückt die Feder 98 die Kugel 90 die schräge Fläche 94 hinauf zu dem flachen Ende 96. Im allgemeinen sind 5 bis 7, also beispielsweise 6 Laufni'ten 92 vorgesehen, die jeweils ein Verschiebeglied 90 sowie eine Druckfeder 98 aufweisen, die das Verschiebeglied 90 auf das flachere Ende 96 der Laufnut 92 zurückbewegt Die Axialkraft, die insgesamt durch die Druckfeder 98 erzeugt wird, ist kleiner als die kleinste Kraft der wechselweise zu- und abnehmenden Ventilfederkräfte.

Der Grundkörper 70 ist erfindungsgemäß weiterhin mit einem Vorsprung 102 versehen, der in der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform ein integrierter umlaufender Ring ist, der in axialer Richtung von der Stirnfläche 103 des Grundkörpers 70 wegragt. Die Wechselwirkung der Tellerfeder 82 mit dem Vorsprung 102 ist am deutlichsten in F i g. 6—8 dargestellt Der Außdendurchmesser der Tellerfeder 82 ist größer als der Teflkreisdurchmesser der Laufnuten 92.

In F i g. 6 ist das Ventil 54 während des Ventilöffnens dargestellt, wobei die Ventilauflagefläche 57 vom Ventilsitz 59 abgehoben ist. In diesem Zustand ist der Druck der Ventilschließfeder 60 erhöht und übertrifft die Summe aus dem mittleren Flachdruck der Tellerfeder 82 und den miteinander vereinigten Kräften der Feder 98, wobei die Kappe 72 auf den Zylinderkopf 50 zu, auf dem der Grundkörper 70 aufliegt, und auf den Kopf 50 zu gedrückt wird. Die Bewegung der Kappe 72 in Richtung des Grundkörpers 70 führt zu einer Abnahme des axialen Abstandes zwischen den beiden Teilen und führt zu einer Verschwenkung der Tellerfeder 82 um die Kugeln 90 herum, um augenblicklich mit dem Vorsprung 102 in Berührung zu kommen. Wenn die Drehvorrichtung 66 durch den Nocken oder Kipphebel am oder nahe der Schließstellung des Ventils belastet wird, d. h. gerade, wenn sich das Ventil zu öffnen beginnt, dann sollte die Tellerfeder 82 mit dem Vorsprung 102 in Berührung kommen. Diese Berührung ist in F i g. 6 dargestellt. Die Kugeln 90 befinden sich an der niedrigsten oder tiefsten Stelle der Laufnuten 92; trotzdem stehen sie noch über die Stirnfläche 103 des Grundkörpers 70 um einen Betrag vor, der ausreicht, um den Angriff an der Tellerfeder 82 sicherzustellen.

Gemäß F i g. 7 ist die Axialbewegung der Kappe 72 in Richtung des Grundkörpers 70 genügend groß, um den Druck, der von der Tellerfeder 82 auf die Kugeln 90 ausgeübt wird, zu entfernen und ihn auf den Vorsprung 102 zu übertragen. In Fig. 7 ist die Tellerfeder 82 dargestellt, wie sie von der Oberfläche der Kugeln 90 durch den Vorsprung 102 abgehoben wird. Be^; diesem Vorgang wird der Grundkörprer 70 mit der Kappe 72 durch die Tellerfeder 82 »gekuppelt« und eine gegenseitige Rotation dieser Teile verhindert. Obgleich ein Loslösen der Tellerfeder 82 von den Kugeln 90 tatsächlich nicht erfolgt, ist dies in dieser Weise des besseren Verständnisses wegen dargestellt. Wenn der Druck von den Kugeln 90 weggenommen ist, können die Federn 98 die Kugel 90 die schräge Fläche 94 hinauf zu dem flachen Ende 96 der Laufnut 92 drücken.

In F i g. 8 sind die Kugeln 90 nunmehr an dem Punkt angelangt, an dem sie am weitesten von der Stirnfläche vorstehen, d. h. an dem flacheren Ende 96 der Laufnuten 92. Wenn das Ventil 54 sich wieder zu schließen beginnt aufgrund der Bewegung des das Ventil betätigenden Nockens, dann wird der Druck der Ventilschließfeder 60. der sich an oder nahe seinem Maximalwert befindet, wieder auf die Kugeln 90 übertragen (die jetzt weiter aus der Fläche 103 vorstehen), und zwar durch die Tellerfeder 82, die sich nun vom Vorsprung 102 aufgrund der Auseinanderbewegung der Kappe 72 und des Grundkörpers 70 abgehoben hat. Durch diesen Vorgang wird die Kappe 72 freigegeben, um sich gegenüber dem Grundkörper 70 zu drehen. Unter den jetzt eintretenden Belastungszutänden werden die Kugeln 90 erneut belastet und von ihrer neu eingenommenen Lage am flachen Ende 96 die schräge Fläche 94 hinabgedrückt. Bei der Abwärtsbewegung die schräge Fläche 94 hinunter, überwinden die Kugeln 90 die Feder 98 und üben auf die Tellerfeder 82 eine Reaktionskraft aus, die auf eine Rotation der Feder 82 abzielt- Diese Reaktionskraft wird durch eine Reibberührungslinie 83 an dem Innenumfang 84 auf den Abschnitt 86 der Kappe 72 übertragen. Die Reaktionskraft der Kugeln 90, die belastet sind, um die schrägen Flächen 94 hinunterzurollen, führt zu einer Rotation der Tellerfeder 82 in der abschüssigen Richtung der schrägen Flächen 94 (die im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn verlaufen kann). Die Rotation der

Kappe 72 wird auf die Ventilschließieder 60 übertragen und von der Ventilschließfeder 60 auf den Federteller 62, der mit dem Ventilschaft 58 und den Keilen 64 verbunden ist. Auf diese Weise wird die Rotationsbewegung der Kugeln 90, wenn sie sich in den Laufnuten 92 > entlang der schrägen Flächen 94 bewegen, auf das Ventil 54 übertragen.

Es ist ersichtlich, daß bei der dargestellten Ausführungsform die Rotationsbewegung bei dem Ventilschließhub und nicht bei dem Ventilöffnungshub erfolgt, wie es bei den bekannten Konstruktionen dieser Art üblich ist. Wäre nicht der Vorsprung 102 dazwischengeschaltet, würde die in F i g. 3 bis 8 gezeigte Ausführungsform so funktionieren, daß die Rotation des Ventils 54 beim Öffnungshub erfolgen würde, wenn die Kappe 72 is in axialer Richtung auf den Grundkörper 70 zu bewegt wird. Es ist ferner ersichtlich, daß ein »Einweg-Kupplungs«-Effekt erzielt ist, der eine resultierende positive Rotation des Ventils in einer vorgegebenen Richtung zur Folge hat. Die derart »gekuppelten« Teile sind die Kappe 72, der Grundkörper 70 und die Tellerfeder 82.

Abgesehen von der Abänderung des Grundkörpers 70 zur Bildung des Vorsprungs 102 als Schwenkpunkt und der Federkonstante der Federn 98, sind die übrigen Teile, die zum Bau einer Drehvorrichtung erforderlich sind, die gleichen, ob die Vorrichtung beim Ventilöffnungshub oder beim Ventilschließhub arbeitet.

Es ist zu bemerken, daß die Federkonstante der die Kugeln verspannenden Federn bei einer normalen ventilöffnenden Drehvorrichtung ausreicht, um insge- Jo samt eine Axialkraft in Kombination mit der Tellerfeder zu ergeben, um die Kappe und den Grundkörper auseinanderzudrücken, wenn das Ventil geschlossen ist, wobei die Kugeh. an dem flachen Ende der Laufnuten angeordnet sind. Bei der hier gezeigten ventilschließenden Drehvorrichtung sind die Kugeln 90 an dem tiefen Ende der Laufnuten 92 angeordnet, wenn das Ventil geschlossen ist, und die Federn 98 sind nicht ausreichend, um die Kugeln die schräge Fläche hinaufzubewegen und den Druck der Tellerfeder 82 und der Ventilschließfeder 60 zu überwänden. Bei der ventilschließenden, erfindungsgemäßen Drehvorrichtung ist die Axialkraft der Federn 98 insgesamt kleiner als 60%, beispielsweise etwa 30%, des mittleren Flachdrucks der Tellerfeder 82. Die Tellerfeder 82 weist einen mittleren Flachdruck auf, der ausreichend ist, die Kappe 72 und den Grundkörper 70 auseinanderzudrükken, während die Kugeln 90 sich am tiefsten Ende der Laufnuten 92 befinden.

Die Erfindung kann grundsätzlich auch dort verwirklicht werden, wo das Verschiebeglied anstelle einer Reihe von Stahlkugeln 90, die in einzelnen, bogenförmigen, im Abstand am umfang verteilten Laufnuten 92 gehalten sind, eine seitlich belastete Ringbandschraubenfeder 104 ist Die Feder 104 ist in einer Laufnut 106 gehalten, die in die Stirnfläche des Grundkörpers 70 eingefräst ist Die Arbeitsweise der in F i g. 9,10 und 11 dargestellten Drehvorrichtung ist im wesentlichen die gleiche wie die Arbeitsweise der Drehvorrichtung, die in den F i g. 3 bis 8 dargestellt ist Anstelle der Kugeln, die in einzelnen Laumuten verschieblich sind, werden jedoch bei Belastung der seitlich belasteten Schraubenfeder 104 die Windungen der Feder 104 dazu gebracht, sich mit einem spitzeren Winkel gegenüber der Kappe 70 zu neigen. Wenn die Belastung von der Feder 60 und der Kappe 72 weggenommen wird, greifen die Torsionskräfte, die in der Schraubenfeder 104 gespeichert sind, an der Tellerfeder 82 mit einer Belastung ohne Schlupf an, um sie in eine vorgegebene Richtung zu bewegen. Die Rotation des Ventils 54 erfolgt in der gleichen Weise wie vorstehend im Zusammenhang mit den F i g. 3 bis 8 beschrieben.

Die Fi g. 12 bis 14 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Verschiebeglieder, wie die Kugeln 90, auf einem Radius angeordnet sind, der kleiner als der Radius des Vorsprungs 102 ist. In den F i g. 3 bis 8 sind die Verschiebeglieder auf einem Radius angeordnet, der größer ist als der Radius des Vorsprungs 102. Bei der Ausführungsform, die in Fig. 12 bis 14 dargestellt ist, weist die Tellerfeder 82 eine Position auf, die umgekehrt ist gegenüber derjenigen, die in F i g. 6 bis 8 dargestellt ist. Die Kugeln 90 berühren die Tellerfeder 82 an ihrem inneren Innenumfangsabschnitt 84 und die Außenumfangskante 88 ist in Reibkontakt mit dem Umfang der Kappe 72. Um die Tellerfeder 82 zu zentrieren, befindet sich die lnnenumfangskante der Tellerfeder 82 in Anlage an einem Kragen 73, der in axialer Richtung von der Kappe 72 vorsteht. Um den Zusammenbau zu erleichtern, ist der Durchmesser der Innenfläche 75 des Grundkörpers 70 geringfügig größer als der Außendurchmesser der Ventilführung 80.

Fig. 13 zeigt den Zustand des Systems, bei dem das Ventil sich in der geöffneten Position befindet, wobei die Tellerfeder 82 am Vorsprung 102 zur Anlage kommt. In diesem Zustand ist der Druck von den Kugeln 90 entfernt und die Federn 98 und die Laufnuten 92 (F i g. 5) sind jetzt in der Lage, die Kugeln 90 in Richtung des flacheren Endes 96 der Laufnuten 92 in der gleichen Weise zu drücken, wie dies im Zusammenhang mit den Fig.3 bis 8 geschildert ist. Wenn auf die Kugeln 90 wieder ein Druck ausgeübt wird durch die Bewegung der Kappe 72 weg vom Grundkörper 70, um auf eine Abnahme des Drucks anzusprechen, der von der Schließfeder 60 ausgeübt wird, kann in der vorstehend beschriebenen Weise eine Rotation der Tellerfeder 82, eine anschließende Rotation der Kappe 72, der Schließfeder 60, des Federtellers 62 und als Folge davon des Ventilschafts 58 eintreten.

Rei den Konstruktionen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, muß der mittlere Flachdruck der Tellerfeder 82 im freien Zustand zwischen dem minimalen Druck, der durch die Ventilschließfeder 60 bei geschlossenem Ventil erzeugt wird, und dem maximalen Druck liegen, der durch die Ventilschließfeder 60 bei geöffnetem Ventil erzeugt wird. Der Axialdruck der Tellerfeder 82 und die axiale Komponente des Drucks der Federn 98 soll insgesamt im Gleichgewicht stehen mit dem minimalen Druck, der durch die Ventilschließfeder 60 erzeugt wird, wenn das Ventil sich in Schließstellung befindet Fails der gemeinsame Axialdruck größer ist ist er bestrebt die Ventilschließfeder 60 zusammenzudrücken und es den Kugeln 90 zu ermöglichen, sich vom Boden der Laufnuten 92 nach oben zu bewegen. Die Kugeln 90 unterstützen anfangs den Umfang der Tellerfeder 82, wenn sie am Boden der Laufnuten 92 sind. Die gemeinsame Axialkraft die durch die Tellerfeder 82 und die Summe der Axialkräfte, die durch die Federn 98 erzeugt wird, entsteht, muß ebenfalls im Gleichgewicht mit dem Druck stehen, der durch die Ventilschließfeder 60 bei vollständig geöffnetem Ventil erzengt wird. Um zu verhindern, daß die' Tellerfeder 82 Ober den flachen Zustand hinaus gebogen wird, wenn das Ventil offen ist ist ein solcher mittlerer Flachdruck vorgesehen, der einen größeren Wert besitzt als der Druck bei offenem

Ventil, wenn er durch den Vorsprung 102 unterstützt
wird.

Vorzugsweise ist der mittlere Flachdruck unter diesen
Bedingungen um etwa 10% größer als der Druck der
Ventilschließfeder bei geöffnetem Ventil.

Bei einem Versuch in einer Brennkraftmaschine
betrug die Vorspannkraft der Ventilschließfeder bei
geöffnetem Ventil 86,2 kp und bei geschlossenem Ventil
28,6 kp. Die Ventilschließfeder war eine rechtsdrehende
Schraubenfeder mit Dämpfer. Mit dieser Maschine
wurde eine Ventildrehzahl von etwa sechs Umdrehungen/min bei einer Drehzahl der Nockenwelle von 600
Umdrehungen/min erreicht, wobei die Ventildrehzahl
bis zu maximal 9 Umdrehungen/min bei einer

Nockenwellendrehzahl von 1000 Umdrehungen/min anstieg und nahezu linear auf etwa 1,71 Umdrehungen/min bei einem Anstieg der Nockenwellendrehzahl auf 2000 Umdrehungen/min abfiel. Bei diesem Versuch wurden kugelbelastende Federn 98 verwendet. Die besten Ergebnisse wurden erzielt, wenn die gesamte Axialkraft der Kugelfedern auf die Tellerfeder etwa 19,1 kp betrug. Die verwendete Tellerfeder war eine Standard-Tellerfeder mit einer mittleren Flachdruckkraft von 72,6 kp. Es wurden 6 Kugeln mit einem Durchmesser von 0,4764 cm verwendet. Der Durchmesser betrug als größte Abmessung des Grundkörpers 4,764 cm.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Drehvorrichtung für ein um seine Längsachse drehbares Hubventil einer Brennkraftmaschine mit einem Grundkörper und einer den Grundkörper übergreifenden Kappe, die beide koaxial zur Längsachse des Hubventils angeordnet und relativ zueinander axial bewegbar sind, mit einer zwischen dem Grundkörper und der Kappe koaxial zur Längsachse des Hubventils angeordneten, ringförmigen Tellerfeder, die mit ihren beiden Umfangskanten einerseits an der Kappe und andererseits am Grundkörper angreift und die Kappe und den Grundkörper nach entgegengesetzten Richtungen vorspannt sowie mit mindestens einem, jeweils in einer Laufnut im Grundkörper aufgenommenen Verschiebeglied zusammenwirkt, welches in eine Endlage feoernd vorgespannt ist, in welcher das Verschiebeglied am weitesten aus der Laufnut vorsteht, sowie mit einer Ventilschließfeder, die an der Kappe und an einem Federteller des Hubventiis angreift und das Hubventil in Schließrichtung vorspannt, dadurch gekennzeichnet, daß die das Verschiebeglied oder die Verschiebeglieder (90; 104) aufnehmende Stirnfläche des Grundkörpers (70) einer; Vorsprung (102) aufweist, der zwischen den beiden Angriffsstellen der Tellerfeder (82) an Kappe (72) und Grundkörper (70) liegt und für die Tellerfeder (82) einen Schwenkpunkt bildet, um welchen die Tellerfeder bei jeder Öffnungsbewegung des Hubventils (54) zur Entlastung des oder der Verschiebeglieder (90; 104) verschwenkbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (102) durch einen umlaufenden Ring gebildet ist.