DE3607170A1 - Mechanischer ventilspielausgleich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mechanischen Ventilspielausgleich gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige, beispielsweise aus der US-PS 38 23 698, F01L 1/20, oder der DE-OS 30 05 583, F01L 1/22, bekannte Ausgleichsvorrichtungen, die beispielsweise bei Ladungswechselventilen von Brennkraftmaschinen Einsatz finden, zeichnen sich gegenüber hydraulischen Vorrichtungen in vorteilhafter Weise dadurch aus, daß Schwierigkeiten durch Leckagen nicht auftreten. Diese mechanischen Vorrichtungen enthalten als wesentliche Teile zwei durch eine Torsionsfeder und ein Gewinde mitein­ ander verbundene Bestandteile eines Tassenstößels, der das freie Ende des Ventilschafts in der Weise aufnimmt, daß es in kraftschlüssiger Verbindung mit einem der beiden Bestandteile steht. Das durch exzentrisches Aufsetzen des Betätigungsnockens für das Ventil auf der an einem der Stößelbestand­ teile vorgesehenen Auflagefläche oder durch die Ventilschließfeder auf einen der Bestandteile des Tassenstößels ausgeübte Moment bewirkt in Ver­ bindung mit dem von der Torsionsfeder hervorgerufenen Moment Relativdrehun­ gen zwischen den beiden Stößelbestandteilen und damit über das zwischen beiden vorgesehene Gewinde eine axiale Relativbewegung, die je nach Er­ fordernis eine Verlängerung bzw. Verkürzung des Ventilschafts einschließ­ lich Tassenstößel zur Folge hat.

Wie sich gezeigt hat, versagt bei Verwendung unterschiedlicher Materialien für den Motorblock (Zylinderkopf) und das Ventil beim Abkühlen auf Umge­ bungstemperatur ein derartiger Ventilspielausgleich, so daß beim erneuten Anlassen der Maschine das Ventil etwas geöffnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mechanischen Ventil­ spielausgleich der beschriebenen Art unter Wahrung seiner vorteilhaf­ ten Eigenschaften so auszubilden, daß dieser Nachteil vermieden ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeich­ nenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

In vorteilhafter Weise löst die Erfindung also die gestellte Aufgabe konstruktiv sehr einfach: Zwischen Ventilschaftende oder einem damit verbundenen Teil und mit diesem in kraftschlüssiger Verbindung stehen­ dem Bestandteil des Tassenstößels ist ein elastisches Glied vorzugs­ weise mit solcher Hysterese angeordnet, daß es im Betrieb des Ventils praktisch ohne funktionelle Wirkung bleibt, jedoch in der Abkühlphase der mit dem Ventil ausgerüsteten Einrichtung, also beispielsweise einer Brennkraftmaschine, dem bei Änderungen der Ventilschaftlänge auftre­ tenden, spielverringernden Drehmoment der Torsionsfeder entgegenwirkt.

Das Federelement kann eine Metallfeder, z.B. eine Tellerfeder mit definierter Verspannung, sein; bevorzugt wird jedoch die Ausführung gemäß Anspruch 2.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, die einen senkrechten Schnitt durch die Ventil­ spielausgleichsvorrichtung für ein Ladungswechselventil einer Brenn­ kraftmaschine wiedergibt.

Vom Ventil ist lediglich der mit dem Federteller 1 für die Ventil­ schließfeder 2 versehene Ventilschaft 3 dargestellt. Der Tassenstößel 4 enthält als in diesem Zusammenhang wesentliche Bestandteile den inneren - ersten - Bestandteil 5, der in noch zu beschreibender Weise in kraft­ schlüssiger Verbindung mit dem freien Ende des Ventilschafts 3 steht, und den tassen- oder topfartigen äußeren Bestandteil 6, der über das Gewinde 7 sowie die Torsionsfeder 8 mit dem ersten Bestandteil 5 ver­ bunden ist. Der zweite Bestandteil 6 weist die Auflagefläche 9 für einen nicht dargestellten Bestandteil einer Nockenwelle bildenden Betätigungsnocken des Ventils auf. Der Bestandteil 6, dessen Mantel zylindrisch ausgebildet ist, läuft in einem nicht dar­ gestellten Lager für das Ventil, beispielsweise einem Zylinder­ kopf der Brennkraftmaschine.

Die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem freien Ende des Ventil­ schafts 3 einerseits und dem ersten Bestandteil 5 des Tassenstößels 4 andererseits erfolgt sowohl direkt als auch über das in diesem Ausführungsbeispiel durch den O-Ring 10 aus elastomerem Material gebildete Federelement, das vorgespannt ist und auf Reibflächen 11 und 12 des ersten Bestandteils 5 des Tassenstößels einerseits und des Federtellers 1 andererseits aufliegt, der drehfest mit dem Ven­ tilschaft 3 in Verbindung steht.

Der O-Ring 10 besitzt eine relativ große Hysterese (innere Dämpfung), so daß er bei kurzzeitig auftretendem Ventilspiel unwirksam ist und dieses sofort von der fast hysteresefreien Torsionsfeder 8 durch Re­ lativverdrehung der beiden Tassenbestandteile 5 und 6 kompensiert wird. Erst bei Änderungen der Ventilschaftlänge infolge von Tempera­ tureinflüssen in der Abkühlphase der Brennkraftmaschine setzt die vorteilhafte Wirkung des O-Rings 10 ein.

Betrachtet man die Abkühlphase der mit dem Ventil ausgerüsteten Brennkraftmaschine im einzelnen, so sind Ursache für die Schwierig­ keiten die insbesondere bei Verwendung von Leichtmetall-Zylinder­ köpfen ungleichen Längenschrumpfungen zwischen den aus Stahl bestehen­ den Ventiltriebsteilen einerseits und dem Zylinderkopf andererseits:

Während einer ersten Abkühlphase kühlt das nach dem Abstellen der Ma­ schine auf einer deutlich über der Zylinderkopftemperatur liegenden Temperatur befindliche Ventil sich auf die Temperatur des umgebenden Zylinderkopfes ab. Dabei tritt gegenüber dem Zylinderkopf eine rela­ tive Ventilschaftverkürzung und damit Ventilspiel ein, so daß bei Fehlen des O-Rings 10 die mechanische Ventilspielausgleichsvor­ richtung über die Torsionsfeder 8 sofort eine Längenkorrektur vor­ nehmen würde. Dies verhindert der O-Ring 10 durch elastische Ent­ spannung, indem er trotz des im Bereich des freien Endes des Ven­ tilschafts 3 auftretenden Ventilspiels eine axiale Vorspannung zwischen den beiden Bestandteilen 5 und 6 aufrechterhält; die Ge­ windereibung und die Reibung des O-Rings 10 am Stößelbestandteil 5 bilden zusammen ein ausreichend großes Gegenmoment zu dem von der Torsionsfeder 8 ausgeübten Moment. Es kann zweckmäßig sein, dem O-Ring 10 einen größeren Durchmesser als dargestellt zu geben.

Eine zweite Abkühlphase geht von einer in der ersten Abkühlphase erreichten gleichen Temperatur von Ventiltriebsteilen und Zylinder­ kopf aus. Nunmehr erfolgt eine Abkühlung auf die Umgebungstemperatur der Maschine. Dabei tritt wiederum eine relative Verlängerung des Ventilschafts 3 gegenüber der entsprechenden Abmessung des Zylinder­ kopfes auf. Diese relative Längenänderung wird gleichsam unter Aus­ nutzung des aus der ersten Abkühlphase übernommenen Spiels wiederum von dem O-Ring 10 aufgenommen, der nunmehr erneut elastisch vorge­ spannt wird und dadurch das andernfalls in dieser zweiten Abkühlphase auftretende abkühlungsbedingte Ventilöffnen verhindert.

Während des Betriebs der mit dem Ventil ausgerüsteten Brennkraftma­ schine erfolgt dagegen jeder Längenausgleich durch entsprechende Relativdrehungen der beiden Stößelbestandteile 5 und 6.

Während in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ein O-Ring aus elastomerem Material parallel zu der normalerweise vorhandenen un­ mittelbaren Berührung zwischen dem Ventilschaftende und dem einen Stößelbestandteil liegt, wird man bei Verwendung einer Tellerfeder diese zwischen den genannten beiden Teilen anordnen. Sie muß schwächer sein als die Ventilschließfeder, damit sie das Schließen des Ventils nicht behindert, und ihr Arbeitshub muß gleich der temperaturbedingten Längenänderung des Ventils sein.

Wie auch die Beschreibung des Ausführungsbeispiels zeigt, löst die Erfindung das Problem der Kompensation nach Abstellen der Maschine auftretender temperaturbedingter relativer Längenände­ rungen zwischen Ventilschaft und Ventilsitz mit außerordentlich einfachen Mitteln.

Claims (7)

1. Mechanischer Ventilspielausgleich für ein in einer Maschine unter­ schiedliche Temperaturen annehmendes Hubventil, dessen von einer Ven­ tilschließfeder axialkraftbeaufschlagter Schaft in druckübertragender Verbindung mit einem ersten Bestandteil eines Tassenstößels steht, der einen mit einer Auflagefläche für einen Nocken zur Ventilbetätigung versehenen zweiten Bestandteil aufweist, der über ein Gewinde sowie eine Torsionsfeder in koaxialer Anordnung mit dem ersten Bestandteil verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die druckübertragende Ver­ bindung ein Federelement (10) mit derart gewählter Auslegung enthält, daß es nach Abstellen der Maschine temperaturbedingte Längenänderungen des Schafts (3) relativ zu einem Ventilsitz unter weitgehendem Verhin­ dern von durch die Torsionsfeder (8) ausgelösten Relativdrehungen zwi­ schen den beiden Bestandteilen (5, 6) des Tassenstößels (4) aufnimmt.

2. Ventilspielausgleich nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (10) aus elastomerem Material besteht.

3. Ventilspielausgleich nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement ein O-Ring (10) ist.

4. Ventilspielausgleich nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement eine Tellerfeder ist, die schwächer als eine Ventilschließ­ feder und deren Arbeitshub gleich den temperaturbedingten Längenände­ rungen des Ventils ist.

5. Ventilspielausgleich nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder zwischen Ventilschaftende und erstem Be­ standteil (5) des Tassenstößels (4) angeordnet ist.

6. Ventilspielausgleich nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (10) mit einem der beiden Bestandteile (5, 6) des Tassenstößels (4) fest verbunden ist.

7. Ventilspielausgleich nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (10) sich an einer Reib­ fläche (11, 12) an zumindest einem der beiden Bestandteile (5, 6) des Tassenstößels (4) abstützt.