EP0892154B1 - Device for valve rotation - Google Patents
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- EP0892154B1 EP0892154B1 EP97810495A EP97810495A EP0892154B1 EP 0892154 B1 EP0892154 B1 EP 0892154B1 EP 97810495 A EP97810495 A EP 97810495A EP 97810495 A EP97810495 A EP 97810495A EP 0892154 B1 EP0892154 B1 EP 0892154B1
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Classifications
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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 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 Rotation.
- the freewheel device has two Gearing pieces whose gearing with each other in Intervention can be brought. Furthermore, the Freewheel device still a drive spring.
- the device according to the invention is according to the Assembling the valve and the device for turning same the valve with the one piece of gear connected while it is with the other piece of gear is not connected.
- the gear pieces are like this arranged that their teeth, which are at an angle to Longitudinal valve axis are formed when Move the gear pieces towards each other and away from each other so that the gear pieces when moving towards each other and are rotatable away from each other.
- the driver spring is designed as a wrap spring, which with the gear piece that is not with the Valve is connected, arranged in such a cooperative manner is that when moving the gear pieces towards each other there is no rotation of the valve at which Movement of the gear pieces away from each other the valve rotates, or vice versa. Therefore 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 firmly attached to both.
- This Embodiment is very easy to assemble and demountable. (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 twisted 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 is done 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 comes.
- 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 in the open state.
- a device for rotating the valve 1 which is generally designated by the 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 is.
- the device 3 for rotating the valve comprises a base part 30, a first toothing piece 31, a second toothing piece 32, a driver 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 clearly identified 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 (such as this 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 toothing 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 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 such that at one 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 are 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 tooth 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 (here upwards).
- 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 Mode of 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.
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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.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 claim.
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. So offenbart beispielsweise schon die US 1 347 488 eine Vorrichtung, die eine automatische Drehung eines Ventils um seine Längsachse erlaubt.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. In engines, especially in large diesel engines such as these in ships and e.g. also used in power plants come, it is known the valves, both that Exhaust valve as well as the inlet valve when closing or to turn when opening. With the exhaust valve the rotation when closing the valve. So revealed for example, US 1 347 488 a device, which is an automatic rotation of a valve around its Longitudinal axis allowed. The rotation of the valve serves in in the first place, possibly depositing Combustion residues on the valve surface that the Sealing surface of the valve seat is facing when Close the valve from the valve surface to strip off or grind off. This will make the Lifetime of the valve increases because the valve with increasing deposits on the valve surface seals increasingly poorly. At the inlet valve the rotation, however, when opening the valve. Serves here the rotation of not removing deposits (there yes air is supplied), but the relief at Loosen the valve from the valve seat in the event that the valve on the valve seat is a little stuck Has.
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.Known turning devices are of their constructive Effort relatively expensive and therefore also comparatively expensive. They are also at Large diesel engines are often comparatively heavy mountable. 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.
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.This task is solved with the help of a device, as characterized by the characteristics of the independent Characterized claim. Especially advantageous configurations result from the dependent claims.
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.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 Rotation. The freewheel device has two Gearing pieces whose gearing with each other in Intervention can be brought. Furthermore, the Freewheel device still a drive spring.
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.In an advantageous embodiment of the The device according to the invention is according to the Assembling the valve and the device for turning same the valve with the one piece of gear connected while it is with the other piece of gear is not connected. The gear pieces are like this arranged that their teeth, which are at an angle to Longitudinal valve axis are formed when Move the gear pieces towards each other and away from each other so that the gear pieces when moving towards each other and are rotatable away from each other. Furthermore is the driver spring is designed as a wrap spring, which with the gear piece that is not with the Valve is connected, arranged in such a cooperative manner is that when moving the gear pieces towards each other there is no rotation of the valve at which Movement of the gear pieces away from each other the valve rotates, or vice versa. therefore 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.
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.In a further advantageous embodiment considered in the direction of the valve longitudinal axis Base part, followed by a first Gear piece and finally a second one Gear piece arranged consecutively. The Valve is after assembling the valve and the Device for rotating the valve with the second Gear piece firmly connected. Furthermore, the base part connected to the first piece of gear such that Base part and first tooth piece in the direction of Longitudinal valve axis immovable against each other, but around the Longitudinal valve axis are rotatable against each other. The Wrap spring stands with both the base part and biased in connection with the first piece of toothing.
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).In a further development of this embodiment 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 firmly attached to both. This Embodiment is very easy to assemble and demountable. (In principle, it would also be conceivable that Wrap spring in the base part or in the first Gearing or in both parts).
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.In a further advantageous embodiment 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. Between the base part and a return spring is arranged on the support plate. at this embodiment is the provision of Valve after a deflection by means of the return spring solved in a simple way. At the same time, it remains basic functioning of the device for turning of the valve.
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.In a further advantageous embodiment of the Device are 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 twisted freely. On the other hand when moving the second piece of gear from the first Gear piece away no rotation of the first one Gear piece, but there is a rotation of the second tooth piece and thus the valve. This Embodiment is particularly for an exhaust valve suitable because with this the rotation when closing the Valve should take place.
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.In a further advantageous embodiment of the Device are 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 is done while no rotation of the first Gear piece is done. On the other hand, when moving of the second tooth piece from the first tooth piece away no rotation of the second tooth piece and thus of the valve, but twisted the first piece of gear free running.
Derartige Vorrichtungen zum Drehen eines Ventils eignen sich besonders für Ventilvorrichtungen von Motoren, insbesondere Dieselmotoren.Such devices are suitable for rotating a valve especially for valve devices of engines, especially diesel engines.
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.
- Fig. 1
- A valve device comprising a valve, a valve seat and a device for rotating the valve,
- Fig. 2
- an embodiment of an inventive device for rotating a valve
and - Fig. 3
- an embodiment of a wrap spring of the inventive device for rotating a valve.
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.1 shows a typical valve device,
as used for example in diesel engines
comes. 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 in the open state. Also recognizes
one a device for rotating the valve 1, which
is generally designated by the
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).2 is an embodiment of the
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.The
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.In the same way, namely by means of another
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.Furthermore, the
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.The
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. The
Die Rückstellfeder 35 ist in dem Ausführungsbeispiel
gemäss den Zeichnungsfiguren als Spiralfeder ausgebildet,
welche in Richtung der Ventillängsachse komprimierbar und
dehnbar ist.The
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.Below is the operation of the device
explained with reference to FIG. 2. Imagine
that at the beginning of a cycle this is not the case in Fig. 2
shown 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
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.The following is the case of an exhaust valve
considered, in which a rotation of the valve at
Closing the exhaust valve should take place (how
already mentioned in the introduction). The valve is going in the direction
the valve longitudinal axis A moves out of its seat (here after
below), so opened by the valve stem straight
along the longitudinal axis A (e.g. using the
Camshaft). Move together with the valve stem
the
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.The valve is closed using the
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.As a result, the one desired for an exhaust valve Mode of 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.
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.Transferred to an inlet valve, this means that the
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.It is immediately obvious that the angle at which the
the valve is turned when closing or opening,
on the one hand from the inclination of the gearing of the two
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.In a conceivable alternative to that described
Embodiment could e.g. the
Claims (9)
- Device (3) for the rotation of a valve (1) comprising a free wheel mechanism which permits a rotation of the valve (1) about its longitudinal axis (A), but only in one of two possible directions of rotation, characterised in that the free wheel mechanism comprises two toothed elements (31, 32) which are arranged in such a manner that their toothed arrangements (310, 320) can be brought into engagement with one another, and a driver spring (33) formed as a wound spring which, with a rotary load, expands or contracts in the radial direction.
- Device in accordance with claim 1, characterised in that, after the assembly of the valve and the device (3) for the rotation of said valve, the valve (1) is firmly connected to the one toothed element (32), whereas it is not connected to the other toothed element (31), with the toothed elements (31, 32) being arranged in such a manner that their toothed arrangements (310, 320), which are designed to extend at an inclination to the longitudinal axis (A) of the valve, are in engagement with one another when the toothed elements (31, 32) move towards each other and away from one another, so that the toothed elements (31, 32) are rotatable with respect to one another when moving towards each other and away from one another; and in that the driver spring is executed as a wound spring (33) which is arranged to cooperate with that toothed element (31) which is not connected to the valve (1) in such a manner that no rotation of the valve (1) takes place when the toothed elements (31, 32) move towards one another, but a rotation of the valve (1) takes place when the toothed elements (31, 32) move away from one another, or vice versa.
- Device in accordance with claim 2, characterised in that, when viewed in the direction of the longitudinal axis (A) of the valve, first a base part (30), then to that a first toothed element (31) adjoining it and finally a second toothed element (32) are arranged following one another, with the valve (1) being firmly connected to the second toothed element (32) after the assembly of the valve (1) and of the device (3) for the rotation of the valve (1), and furthermore in that the base part (30) is connected to the first toothed element (31) in such a manner that the base part (30) and the first toothed element (31) are not movable relative to one another in the direction of the longitudinal axis (A) of the valve but are rotatable relative to one another about the longitudinal axis (A) of the valve, and in that the wound spring (33) is in prestressed contact with both the base part (30) and the first toothed element (31).
- Device in accordance with claim 3, characterised in that the wound spring (33) at least partially surrounds the base part (30) and the first toothed element (31) in the direction of the longitudinal axis (A) of the valve and lies firmly in contact with both of them.
- Device in accordance with claim 3 or claim 4, characterised in that the second toothed element (32) is connected to a support plate (34), with the support plate (34) and the second toothed element (32) being immovable relative to one another in the direction of the longitudinal axis (A) of the valve but being rotatable relative to one another about the longitudinal axis (A) of the valve; and in that a resetting spring (35) is arranged between the base part (30) and the support plate (34).
- Device in accordance with one of the claims 2 to 5, characterised in that the toothed arrangements (310, 320) of the two toothed elements (31, 32) and the winding direction of the wound spring (33) are formed in such a manner that no rotation of the second toothed element (32) and hence of the valve (1) takes place when the second toothed element (32) moves towards the first toothed element (31), but rather that the first toothed element (31) rotates in the manner of a free wheel mechanism; whereas no rotation of the first toothed element (31) but a rotation of the second toothed element (32) and hence of the valve (1) takes place when the second toothed element (32) moves away from the first toothed element (31).
- Device in accordance with one of the claims 2 to 5, characterised in that the toothed arrangements (310, 320) of the two toothed elements (31, 32) and the winding direction of the wound spring (33) are formed in such a manner that a rotation of the second toothed element (32) and hence of the valve (1) takes place when the second toothed element (32) moves towards the first toothed element (31), whereas no rotation of the first toothed element (31) takes place; but, in contrast, no rotation of the second toothed element (32) and hence of the valve (1) takes place when the second toothed element (32) moves away from the first toothed element (31) but rather the first toothed element (31) rotates in the manner of a free wheel mechanism.
- Valve apparatus for an engine, in particular for a diesel engine, with at least one device (3) for the rotation of a valve (1) in accordance with one of the preceding claims.
- Engine, in particular a diesel engine, with at least one valve apparatus in accordance with claim 8.
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