DE1954456A1 - Ventilmechanismus - Google Patents

Description

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Robert L. Weber, 49 Clapboard Hill Road, Connecticut 06840

New Canaan (V.St.A.)

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Ventilmechaniemus

Die Erfindung bezieht sich auf einen Mechanismus zur Bewegungsumwandlung, insbesondere auf einen Steuertrieb für Ventile mit besonderer Eignung zur Anwendung im Rahmen eines Ventilsteuertriebes von Verbrennungsmotoren.

Die zahlreichen bisherigen Versuche, das Tellerventil, das in den meisten bisher bekannten Verbrennungsmotoren verwendet wird, hinelehtlich «einer Einfachheit und Verläßlichkeit zu verbessern, sind gescheitert. Zwar sind zahlreiche Neuerungen an Steuertrleben für Ventile und an dem Verfahren zur Betätigung von Ventilen bekannt geworden, jedoch n wegen der hohen Kosten, der unzureichenden Verläßlich-

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keit, der übermäßigen Kompliziertheit oder wegen mehrerer dieser Faktoren nur wenige Verbesserungen das Stadium der Massenproduktion erreicht, und keine hat den rigorosen Forderungen des Marktes lang standgehalten«

Trotz des anscheinenden Siegeszuges des Tellerventils stellt der Bereich der Ventile immer noch eine beträchtliche Störungsquelle bei den heutigen Verbrennungsmotoren mit hoher Kompression dar; zum Unterschied hiervon sind die Konstruktionserfordernisse für andere Teile des Motors, beispielsweise für Kolben, Pleuelstangen, Kurbelwelle, Nockenwelle, Nock&nfolger, Zylinderkopf und -block dem Techniker ziemlich klar und liegen fest,, Fortschritte in der Metallurgie haben es ermöglicht, einen hohen Grad an Verläßlichkeit im Betrieb zu erreichen, vorausgesetzt, daß in vernünftiger Weise für die einwandfreie Schmierung Sorge getragen wird«

Die ernstlichen Schwierigkeiten beginnen zum großen Teil bei dem sogenannten Steuertrieb für die Ventile, d, h. dem System aus Stößelstangen, Schwinghebeln, Ventilführungen, Federn, Ventilen usw_e Hauptsächlich liegen die Schwierigkeiten in der mechanischen Abnutzung des Ventilschaftes in seiner Führung infolge einer Komponente der Betätigungskraft, die von der rein axialen Wirkrichtung abweicht. Derartige nicht-axiale Komponenten sind auf verschiedene Faktoren zurückzuführen, zu welchen die Kraftrichtungsänderung im kraftübertragenden Trieb vom Schwingarm auf den Ventilschaft sowie der absichtliche Versatz der Berührung zwischen dem Ventilschaft und seinem Betätigungen glied gegenüber der Achse (in Interesse einer schrittweisen Drehung des Ventiltellers zur Verbesserung des Sitzes) gehören· Im Betrieb weicht die Ventilsitzbohrung von einer in bezug auf die Ventilführungsböhrung konzentri schen Lage ab, und der Ventilschaft kann gelegentlich von

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seiner in bezug auf die Sitzfläche an dem Ventilglied k'onzentrisehen Lage abweichen.

Nach ca. 8,300 bis 16 000 km (5 000 bis 10.J00 miles) zeigen sich bei den Steuertrieben der Ventile von Verbrennungsmotoren durchschnittlicher Fabrikate bereits erhebliche Abnutzungserscheinungen, die auf eine oder mehrere der obengenannten Ursachen zurückzuführen sind, denn bei der üblichen Konstruktion kann das Auftreten gewisser seitlicher Schubkräfte auf den Ventilschaft bei jedem Steuerhub nicht vermieden werden. Eine solche Abnutzung beeinträchtigt die Fähigkeit des Ventils, sich unverkantet auf den Sitz aufzusetzen, und die Wärmestreuung wird nachteilig beeinflußt, was ein schnelles Absinken der Leistung und eine beschleunigte weitere Abnutzung des Ventils, der Ventilführung und anderer Teile des Motors, wie Kolben, Ringe und Zylinder nach sich zieht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bei Verbrennungsmotoren auftretenden Schwierigkeiten auszuschalten oder wenigstens ganz wesentlich zu vermindern.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß bei einem Ventilsteuertrieb mit einem Ventilgehäuse, einem Sitz und einem Verschlußglied sowie einem in dem Gehäuse zwischen einer Offenstellung und ieiner Schließstellung des Ventilverschlußgliedes in bezug auf den Sitz axial hin- und herbeweglich geführten Ventilschaft ein erstes, an dem Gehäuse getragenes Hülsenglied eine Führungsbohrung für den Ventilschaft aufweist, ein zweites Hülsenglied in bezug auf das erste Hülsenglied drehbar,und axial hin- und herbewegbar montiert und mit dem Ventilschaft, mit diesem gemeinsam bewegbar, verbunden ist und eine auf das zweite Hülsenglied einwirkende Betätigungseinrichtung die hin- und herdrehende ■ Bewegung des zweiten Hülsengliedes verursacht und dem Ver-

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schlußglied des Ventils eine in bezug auf den zugeordneten Sitz axial hin- und hergehende Bewegung mitteilt.

Der Ventilsteuertrieb gemäß der Erfindung ist von Natur aus frei von seitlichen Belastungen des Ventilschaftes für ein in Längsrichtung hin- und hergehendes Ventilsystem und bewirkt eine schrittweise Drehbewegung des Ventilverschlußgliedes bei jeder Betätigung des Ventiles, so daß die Ausbildung örtlicher tjberhitzungen im Bereich der Ventilsitzflächen vermindert wird. Dementsprechend gewährleistet der Ventilsteuertrieb gemäß der Erfindung ein sattes und gleichförmiges Aufsetzen des Ventilverschlußgliedes auf den Sitz auch über im Vergleich mit den heute verwendeten Systemen äußerst lange Betriebsperloden des Motors.

Der Ventilsteuertrieb gemäß der Erfindung zeichnet sich durch Einfachheit der Konstruktion aus, ist in wirtschaftlicher Weise in großen Serien herstellbar, leicht einzustellen und zu warten und ist (wenn überhaupt erforderlich) leicht auswechselbar* Er gestattet die Verwendung der normalen Ventile, benötigt von Natur aus nur verhältnismäßig wenig Antriebsenergie und läßt sich leicht für den Betrieb im Verein mit herkömmlichen form- und kraftechltt··igen Nockentrieben einrichten und erfordert nur geringfügige Änderungen anderer Teile des Verbrennungsmotors*

In der Zeichnung sind einige bevorzugte Ausführungeformen der Erfindung beispielsweise dargestellt«

Fig. 1 ist eine vereinfachte, ausschnittsweise Schnittdarstellung einer Verbrennungsinas chine mit einem Ventilsteuertrieb gemäß der Erfindung unter Verwendung eines einzigen, am Block montierten Nocken« mit federbelastetem Nockenfolger für die Ableitung der Ventilsteuerbewegungen;

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Fig. 2 ist eine ähnliche Darstellung eines noch kleineren Ausschnittes zur Veranschaulichung der Erfindung bei deren Anwendung im Verein mit einem formschlüssigen Nockentrieb zum Herbeiführen der Ventilsteuerbewegungen;

Fig'· 3 ist eine teilweise weggebrochene ausschnittsweise Schnittdarstellung in größerem Maßstab zur besseren Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels des Steuertriebes gemäß der Erfindung}

Fig. k ist eine Darstellung ähnlich Fig» 3 zur Veranschaulichung eines weiteren Ausführungsbeispiels;

Fig· 5 ist ein teilweise weggebrochener Längsschnitt zur Veranschaulichung eines abgewandelten Nockentriebes zur Verwendung im Verein mit einem Steuertrieb nach Fig, 3 oder k;

Fig·5a ist eine ausschnittsweise Ansicht, gesehen in der Richtung der Pfeile 5A-5A in Fig. 5;

Fig« 6 ist eine ausschnitteweise Darstellung ähnlich Fig, 3 und ^f zur Veranschaulichung einer abgewandelten Ausführungsform;

Fig. 7 iet ein vereinfachtes Schema zur Veranschaulichung einer weiteren AusfUhrungsform;

Fig, 8 und 8A sind eine vereinfachte Vorder- und Seitenansicht zur βch«tnatischen Darstellung einer weiteren Ausführungβform;

Fig· 9 und 10 sind vereinfachte, teilweise weggebrochene und

teilweise geschnitten· Ansichten zur schematischen Veranschauliohung zweier weiterer Ausführungs-

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■ ■ - 6 formen der Erfindung;

Pig, 11 ist eine Ansicht ähnlich. Fig. 1 zur Veranschaulichung einer Ausführungsform mit oben angeordneter Nockenwelle;

Fig. 12 ist eine vereinfachte perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung einer abgewandelten Ausführungsform im Verein mit einem formschliissigen Nockentriebj

Fig. 13 ist eine vereinfachte ausschnittsweise Seitenansicht im Schnitt durch die Nockenwelle zur schematischen Veranschaulichung des Nockentriebes gemäß Fig. 12; und

Fig· Ik und 15 sind ähnliche vereinfachte schematische Darstellungen zur Veranschaulichung von Ausfüh-. rungsformen der Erfindung mit Druckmittelantrieb.

Kurz ausgedrückt: Gemäß der Erfindung ist ein Ventilsteuertrieb vorgesehen, bei dem durch Relativdrehung von koaxialen Gliedern, die mit Schraubengewindeflanken im nockenartigen Eingriff stehen, eine rein geradlinige Verschiebung erzielbar ist. Im folgenden werden verschiedene Ausführungsformen beschrieben, mit deren Hilfe die gewünschte Drehung herbeigeführt wird, und es werden veranschaulichende Beispiele verschiedener Nockentriebkonstruktionen beschrieben, von denen die Ventilsteuerung abgeleitet wird« Beispiele solcher Nockentriebe sind kraftschlüssige Nockentriebe mit federbelastetem Nockenfolger und formschlüssige Nockentriebe sowie am Block montierte bzw· oberhalb angeordnete Nockentriebe·

In Fig. 1 iet die Erfindung an Hand ihrer Anwendung bei einem Viertakt-Verbrennungemotor mit einem Zylinderblock 10 und

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einer Zylinderbohrung 11 für die Aufnahme und Führung eines Kolbens 12 beschrieben. Der Kolben 12 ist mittels eines Kolbenbolzens 13 mit einer Pleuelstange i4 verbunden, deren anderes Ende an der Kurbel 15 einer Kurbelwelle \6 getragen ist, die an einer Antriebsachse 1? gelagert ist. Das äußere Ende der Zylinderbohrung 11 ist mit einem Zylinderkopf 18 geschlossen, der eine Zündkerze 19 trägt und mit einem Gaskanal, beispielsweise dem Einlaßkanal 20, sowie einer Führung 21 für die Ausrichtung.eines Tellerventils 22 ausgestattet ist. Das Ventil 22 ist in seiner geöffneten Stellung dargestellt, in der es beim Abwärtshub des Kolbens 12 das Ansaugen eines Kraftstoffgemisches durch diesen in den Zylinder 11 ermöglicht. An einer in bezug auf die Antriebsachse 17 festen Achse ist eine Kurbelwelle 23 (mittels nicht dargestellter Einrichtungen) gelagert, die mit der halben Drehzahl der Antriebswelle mittels geeigneter Getriebe, wie bei 24 angedeutet, synchron angetrieben ist. Bei der dargestellten Ausfuhrungsform folgt der Stößel 25 eines Nockenfolgers 26 der Flanke eines Nockens 27 an der Nockenwelle 23» Der Nockenfoiger 26 weist einen latigön Schaft auf₉ der in einer feststehenden Buchse 28 geführt ist und dev saittels einer Feder elastisch belastet ist und den Stößel mit der Nockenflanke in Anlage hält.

Gemäß der Erfindung wird der herkömmliche Trieb zwischen Nockenfolger 26 und Ventil 22, der aus einem Stößel und Kipphebelarm besteht, zur Gänze durch einen Trieb ersetzt, bei dem die hin- und hergehende Bewegung des Nockenfolgers in eine hin- und hergehende Drehbewegung zweier zueinander und zum Schaft 30 des Ventils 22 koaxialer Glieder tibersetzt wird. Ein nockenartiger Eingriff zwischen Schraubengewindeflanken an den beiden koaxialen Gliedern bewirkt den Antrieb des Ventilschaftes in gerader Linie, d. h, ohne die Einwirkung seitlicher Schubreaktionskräfte auf den Ventilschaft,

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Bei der Ausführungsform gemäß Fig, 1 ist das eine der beiden relativ zueinander drehbaren Glieder im wesentlichen eine Hülse oder Mutter 31, und das andere ist die Führung 21 des Ventilschaftes, und diese ist, wie dargestellt, in eine geeignete Aufnahmebohrung im Zylinderkopf 18 einsetzbar eingepaßt und mittels eines Sicherungsstiftes 32 und einer radialen Schulter 33 als feststehender Teil der Zylinderkopfanordnung gehalten» In den einzelnen schraubenlinienförmigen Laufflächen oder Rillen der aneinanderliegenden und einander axial überlappenden Zylinderflächen der Glieder ^ 21, 31 laufen mehrere Kugeln 3^» so daß die hin- und her-™ gehende Drehbewegung der Hülse 31 unter dem Antrieb einer Zahnstange 35 zugleich eine rein axiale hin- und hergehende Bewegung der Hülse 31 und des von dieser mitgenommenen Ventilschaftes 30 bewirkt. Die Zahnstange 35 ist mittels einer längeren Schubstange 36 mit dem Nockenfolger 26 verbunden. Die Zähne der Zahnstange 35 greifen in eine schraubenförmige Verzahnung 37 an dem im übrigen zylindrischen Mantel der Hülse 31 an. Der Winkel oC kennzeichnet die wirksame Neigung der Achse des Ventilschaftes in bezug auf die Achse der Hin- und Herbewegung der Zahnstange (Fig. 1)} dieser Winkel sowie andere damit zusammenhängende Faktoren werden noch an . Hand der Fig, 3 eingehender besprochen. Natürlich können die Zahnstange 35 und die Schubstange 36 bei Bedarf noch in zusätzlichen Lagerungen gelagert sein, wie dies beispielsweise für die Schubstange 36 durch Darstellung eines gehäusefesten Lagerbockes 36' angedeutet ist. Dieser Lagerbock 36' kann gleichzeitig die zusätzliche Funktion eines rahmenfesten Widerlagers für das obere Ende der Feder 29 bilden.

Die Verbindung des Ventils 22 mit der Hülse 31 ist vorzugsweise so beschaffen, daß sie eine verhältnismäßig freie Helativdrehung dieser Teile gegeneinander ermöglicht. Bei der dargestellten Ausführungeform wird dies dadurch erreicht,

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daß für einen geringen Reibungswiderstand gesorgt wird, der von der vorgespannten Feder 38 herrührt« Der im Durchmesser abgesetzte Endabschnitt 39 des Ventiischaftes 30 ist frei durch eine zentrale Öffnung .„in einer Stirnwand 40 der Hülse 31 hindurchgeführt, und die Feder 38 wird zwischen der Wand ^O und einer am Ende des Abschnittes 39 getragenen Widerlagerscheibe oder eines Federringes 4t vorgespannt gehalten« Wenn erwünscht, können Widerlagerscheiben unmittelbar an den Flächen der Wand 4o vorgesehen sein, wie dies auf der Zeichnung dargestellt ist«

Im Betrieb ist das Ventil 22 geöffnet, wenn der Nockenfolger 26 sich am achsnächsten Punkt des Nockens 27 befindet. Bei weiterer Drohung der Kurbelwelle werden der Nockenfolger 26 und die Zahnstange 35 nach oben verschoben, so daß die Hülse 31 gehoben wird, wobei sie gleichzeitig infolge des nockenartigen Eingriffs zwischen den Schraubengewindeflanken der Teile 21 und 31 (in Blickrichtung aufwärts entlang der Achse des Ventilschaftes) im Uhrzeigersinn gedreht wird. Das Aufsetzen des Ventiltellers auf seinen Sitz erfolgt knapp bevor der Stößel des Nockenfolgers den achsfernsten Punkt der Flanke des Nockens 27 erreicht· Die Feder 38 belastet also in nachgiebiger Weise das Ventil in Richtung des Sitzes« Wenn der Stößel des Nockenfolgers dem; abfallenden Abschnitt der Flanke des Nockens 27 folgt, beginnt die Hülse 3T ihren Rückhub, bevor das Ventil 22 von seinem Sitz abgehoben wird. Wenn der Ventilteller 22 vom Sitz abgehoben ist, hat die Hülee bereits begonnen, sich im entgegengesetzten Sinn (im Gegenuhrzeigereinn) zu drehen« Das Arbeitsspiel ist beendet, wenn das Ventil wieder seine dargestellte geöffnete Stellung erreicht hat«

Wegen der Toreionereibung, die die im Übrigen freie relative Drehbarkeit zwischen dem Ventllverechlußglied 22 und der HÜlae 31 kennzeichnet, besteht natürlich eine Tendenz des

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Ventilverschlußgliedes 22, der Drehschwingbewegung der Hülse 31 zu folgen, im Verlauf der zahlreichen Ventilhübe tritt jedoch im Nettoeffekt eine fortschreitende Drehung des Ventiltellers in der einen Richtung auf_t obwohl die Hülse 31 sich bei ihrer Drehschwingung in jeder Richtung im gleichen Maß dreht* Eine eingehende Klärung der Gründe für eine solche im Nettoeffekt gerichtete Drehung des Ventilverschlußgliedes 22 (die einer Schaltbewegung vergleichbar ist) ist bisher nicht möglich gewesen. Es wird jedoch angenommen, daß diese zum Teil auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß die Verschiebung des Ventilverschlußgliedes 22 beim Aufwärtshub kürzer ist als die der Hülse 31, so daß eine ¥inkelbeschleunigung des Ventilyerschlußgliedes 22 beim Aufwärtshub sanfter eingeleitet wird als,die mit größerer Beschleunigung beginnende Verschiebung des Ventilverschlußgliedes bei Beginn des Abwärtshubes. In ähnlicher Weise erfolgt die Verzögerung der Drehbewegung des Ventilverschlußgliedes am Ende des Abwärtshubes sanfter als am Ende des Aufwärtshubes. Die ganz wesentlich größere Ventilsitzfläche bei k2 ist dafür verantwortlich, daß die Drehgeschwindigkeit null des Ventilverschlußgliedes 22 am Ende seines Aufwärtshubes ganz plötzlich erreicht wird, jedoch ist dies mit den verhältnismäßig geringen Torsionskräften zu vergleichen, die bei Beginn des Abwärtshubes des Ventilverschlußgliedes 22 zu dessen Beschleunigung in der Drehrichtung verfügbar sind. Der Nettoeffekt besteht darin, daß das Ventilverschlußglied 22 auf lange Sicht in geringerem Maß im Uhrzeigersinn als im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, so daß das Ventilverschlußglied und sein Sitz selbstpolierend sind und über lange Betriebsdauer ein genauer Sitz gewährleistet ist, bei dem die Wärmestreuung über den ganzen Sitz k2 unter einwandfreier Verteilung erfolgt und keine örtlichen Überhitzungen auftreten·

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Bei der dargestellten Ausführungsform wird eine genaue Einstellung der zeitgerechten Steuerung des Schließens des Ventilverschlußgliedes 22 durch Einstellung der wirksamen Länge der Stange 36 zwischen dem Nockenfolger 26 und der Zahnstange 35 erzielt« Diese wird dadurch ermöglicht, daß die Zahnstange 35» wie dargestellt, auf das eine Ende der Stange 36 aufgeschraubt ist und mittels einer Sicherungsmutter 35' in ihrer Stellung gehalten ist. Das andere Ende der Stange 36 1st in ähnlicher Weise an dem Nockenfolger angeschraubt und mittels einer Sicherungsmutter 43 gesichert.

Die Anordnung gemäß Fig. 2 ist im allgemeinen ähnlich der nach Fig. 1, nur werden hier sowohl der Aufwärtshub als auch der Abwärtshub des Nockenfolgers 45 durch einen formschlüssigen Nockentrieb herbeigeführt« Der Nockenfolger 45 ist, wie dargestellt, mit parallelen Gabelarmen 46, 46' ausgestattet, die an der Nockenwelle 4? geführt sind, die eine ebene Kurvenplatte mit einer Kurvennut 48 trägt» Der Nockenfolger 45 trägt eine Nockenfolgerrolle 49» die zur Erzeugung des Aufwärtshubes an der radial inneren Wand und zur Erzeugung des Abwärtshubes an der radial äußeren Wand der Kurvennut 48 abläuft. Das andere Ende des Noekenfolgers 45 ist mit einer Zahnstange 50 ausgerüstet (die in geeigneten, nicht dargestellten Mitteln geführt ist und)die eine Ventilbetätigungshülse 51 in der an Hand der Fig. t beschriebenen Weise antreibt, wobei jedoch (zum Unterschied von Fig. 1, nach welcher die Zahnstange 35 sich hinter der Hülse 31 befindet) die Zahnstange 50 sich vor der Hülse 51 befindet und die äußeren Gewindegänge an der Hülse 51 für den Antrieb derselben durch die Zahnstange, wie dargestellt, eine entgegengesetzte Steigung aufweisen« Entsprechend sind die nockenartig ineinandergreifenden Schraubengewindeflanken der Ventilschaftführung

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und der Hülse 51 mit einer Steigung ausgebildet, dier.der des Eingriffes zwischen den Teilen 21 und 31 (Fig. 1) entgegengesetzt ist* Der Endeffekt bei wiederholter Betätigung des Ventilverschlußgliedes 53 gemäß Fig.* 2 durch den Nockentrieb ist der gleiche wie bei der Ausbildung gemäß Fig. 1, nur gewährleistet bei der Ausbildung gemäß Fig. 2 die formschlüssige Ausbildung.des Nockentriebes in beiden Hubrichtungen eine größere Zwangsläufigkeit dös Ablaufes der Ventiltätigkeit bei hohen Drehzahlen und die Nettodrehbewegung oder die schrittweise Weitereohaltbewegung des Ventilver- ψ schlußgliedes um seine Achse ist natürlich der gemäß Fig. 1 entgegengesetzt.

Fig. 3 ist ein Schnitt im größeren Maßstab zur Veranschaulichung einer Einstelleinrichtung des Ventilsteuertriebes innerhalb der koaxialen Konstruktion der Hüise 55 und der Ventilschaftftihrung 56# Fig„ 3 veranschaulicht außerdem die gegenseitige Winkellage der Zahnstange und des mit dieser kämmenden Ritzels sowie die der mit Schraubengewindeflanken nockenartig im Eingriff stehenden Teile.

Zur Einstellung der Hülse 55 1st eine Hilfshülse 55' in einer angesenkten Gewindebohrung des offenen äußeren Stirnendes der Hülse 55 eingeschraubt, Dies© Hilfshülse 55* weist eine Öffnung verminderten Durchmessers in einer Stirnverschlußwand 57 auf, durch die der im Durchmesser abgesetzte Endabschnitt 58 des Schaftes 59 dies Ventils 60 hindurchgeführt ist« Eine Scheibe 61 sitzt in Anlage an der Schulter, die das im Durchmesser abgesetzte End* 58 begrenzt, und eine Federringscheibe 62 hält die Anordnung mit einer elastischen Vorspannung zusammen, die, wie erinnerlich« dazu verwendet wird, einen straffen Sitz zu gewährleisten. Vorzugsweise sind in den Teilen 61, 57 in Vinkelrichtung fluchtend Ausschnitte oder Schlitze vorgesehen (nicht dargestellt), die ein "Atmen" oder ein Entweichen der Luft gestatten, die bei der Hin- und Herbewegung des Ventllbetätigungsteila verdrängt

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wird. Durcli Einstellen der Verschraubung der Hilf»hülse 55' innerhalb der Haupthülse 55 ist eine genaue Einstellung der Lage des Ventilschaftes möglich, so daß das Ventilverschlußglied 60 mit der gewünschten leichten Vorspannung durch die federnde Scheibe 62 auf den Sitz aufsetzbar ist. Wenn die gewünschte Einstellung getroffen ist * wird die Hülse 55 mittels einer Sicherungsmutter 65 in ihrer Einstellung gesichert«

Pig» 3 veranschaulicht ferner die zur Zeit bevorzugte Winkellage der Teile des Ventilsteuergliedes für die Ausbildung einer Wälzlagerkupplung zwischen den Teilen 55» 56, Der Winkel cC ist der Winkel zwischen der hin- und herbeweglichen Zahnstange 66 und der Achse des Ventilschaftes, und die Zahnstangenzähne stehen tangential im Eingriff mit den Gewindegängen an der Außenfläche der Hülse 55» der Winkel -OC ist also der Komplementärwinkel zum Winkel der Steigung dieser Gewindegänge. Der Winkel oC ist vorzugsweise größer als der Winkel β, der der Winkel der Steigung der Schraubenlinie 1st» die den nockenartigen Eingriff zwischen dem inneren und dem äußeren Glied, nämlich dem mit Rillen versehenen Teil 67 der Ventilschaftführung 56 und der Bohrung der Hülse 551 bestimmt· Vorzugsweise sind für den letzteren Eingriff mehrere in gleichen Winkelabständen voneinander angeordnete ähnliche Schraubenrillen oder Laufflächen 63 (eine mehrgängige Schraube) sowie mehrere Wälzlagerkugeln in jeder dieser Laufflächen vorgesehen· Diese Kugeln stützen die relativ drehbaren Teile während des ganzen Verlaufes des Betätigungshube· gegeneinander ab und gewährleisten eine konzentrische Anordnung der Teile sowie eine zentrische Lage der Betätigungskräfte,

Pig« h veranschaulicht eine abgewandelte Aueführungsform, bei der die Achse 70 der Zahnstangenbewegung in einer Ebene oberhalb der Zeichenebene liegend anzunehmen 1st, also auf der

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entgegengesetzten Seite der Hülse 71 wie bei der Anordnung der Zahnstange 66 und der Hülse 55 in Fig, 3« Der schraubenförmige Laufflächenverlauf innerhalb der Hülse 71 ist daher mit entgegengesetzter Steigung wie in Fig. 3 veranschaulicht. ■ Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig« k ist in dem Ringraum zwischen der Ventilschaftführung 73 und der Hülse 71 eine dünne Käfighülse 72 angeordnet. Diese Käfighülse ist an vorherbestimmten, in Umfangsrichtung und axial in Abständen voneinander liegenden Stellen mit Öffnungen versehen, so daß sie die im Abstand voneinander liegenden k Kugeln in den verschiedenen Laufflächen zurückhält und auf diese Weise die wirtschaftliche Nutzung der Kugeln und die unabhängige Tätigkeit aller Kugeln in den verschiedenen zugeordneten Laufflächen gewährleistet« Dies wird ohne Verzicht auf die koaxiale Lage laut obiger Beschreibung erreicht, so daß dadurch in die Tätigkeit des Ventils 7k keine gegenüber der Achse außermittige Kraftkomponente : eiageführt wird. Bei einer praktisch ausgeführten Ausführungsform gemäß Fig. k zur Verwendung mit einem Verbrennungsmotor von Briggs & Stratton von niedriger Leistung mit einem Einlaßventil von ca. 25 mm (1 inch Durchmesser) und einem Auslaßventil von ca, 22,2"mm (7/8 inch Durchmesser) und einem Ventilhub von ca. 4,19 mm (0,165 inch) beträgt der Betätigungshub der Zahnstange ca, 5,59 mm (0,220 inch), der Winkelt ca, kl bis kz° und der Winkel β ca. 29°.

Fig. 5 zeigt eine abgewandelte Zahnstangenkonstruktion, bei der die Zahnstange 75 zylindrisch ausgebildet und über die ganze Zahnstangenlänge mit entsprechend der Zahnflankenform ausgebildeten umlaufenden Rillen versehen ist» Wie dargestellt, ist die Zahnstange 75 eine Hülse, die am oberen Ende der Stange 76 getragen ist, die einen Teil der Nockenfolgerkonstruktion bildet. Die Stange 76 weist eine Umlaufende Schulter 77 auf, die ein Widerlager für eine Schraubenfeder 78 bildet, die die hülsenförmige Zahnstange 75 gegen einstell-

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bare Sicherungsmuttern 79 an dem oberen Gewindeende der Stange 76 belastet« Vorzugsweise kann die aus Zahnstange 75 und Stange 76 bestehende Anordnung vorher an einen geeigneten, mit einem Zentrieransatz 80 versehenen Teil des Zylinderkopfes eingebaut werden. Das untere Ende der Stange 76 kann also von diesem Ansatz 80 geführt sein und durch diesen hindurch vorspringen, und ein Widerlager für die Vorspannfeder 82 kann innerhalb der Zylinderkopfkonstruktion mittels eines Stiftes 8t gehaltert sein. Der Nockenfolger selbst ist lediglich als eine Stange 83 dargestellt, die in geeigneter Weise in dem Zylinderblock Bk gelagert ist und auf dem zugeordneten Antriebsnocken 85 gleitet, und nach dem Zusammenbau des Zylinderkopfes an dem Zylinderblock fluchten danif natürlich die Teile der Nockenfolgerkonstruktion 76, 83 in der dargestellten Weise, wobei vorzugsweise ein geringfügiges druckbelastetes Entlastungsspiel (bei 86) zwischen der Schulter

77 und dem Zylinderkopf vorgesehen ist. Eine Drehung des Nockens 85 hat zur Folge, daß die Stang^itonstruktion entgegen der Belastung durch die Druckfeder 82 gehoben wird und die Antriebszahnstange 75 ciurch die weitere Belastungsfeder

78 hindurchtreibt. Die Zahnstange 75 .greift natürlich an einer Ventilschaftbetätigungshülse 87 an, die gemäß den bereits besprochenen Grundsätzen der Erfindung mit Gewinde versehen ist, und die Feder ?8 ist noch um ein geringfügiges Maß weiter zusammendrückbar, iienti das Ventil seine volle Schließstellung erreicht hat. Durch die Feder 78 entfällt also die Notwendigkeit einer besonderen Federbelastung innerhalb der konzentrischen Ventilbetätigungskonstruktion, wie sie bei 38 in Fig. 1 gezeigt ist.

Fig. 5Averanschaulicht einen bevorzugten Versatz ^ zwischen der Achse der Nockenfolgerstange 83 und der Mittellinie des Nockens 85. Dieser Versatz ist so gewählt, daß ein asymmetrischer Teil der Stirnfläche des Nockenfolgere 83 sich jederzeit außer Berührungsanlage an dem Nocken 85 befindet. Dies

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bedeutet notwendigerweise, daß im Betrieb eine Torsionsreibung oder ein Drehmoment auftritt, das eine schrittweise Drehung der Nockenfolgerstange 83 bei jedem Umlauf des Nockens erzeugt« Diese Drehung hat eine erwünschte gleichmäßige polierende Wirkung auf die Stirnfläche des Nockenfolgers, und gleichzeitig wird ein Maß an angemessener schrittweiser Drehung auf die Stange 76 übertragen, an der die Zahnstange 75 montiert ist. Auf diese Weise wird die Abnutzung der Zahnstangenzähne niemals an irgend einer Mantellinie des Umfanges kon- ψ zentriert sondern vielmehr über den ganzen Umfang des Zahneingriffes mit der Hülse 87 wirksam verteilt.

Fig. 6 veranschaulicht eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Gemäß Fig. 6 greift die von einer Zahnstange an der Achse 91 angetriebene Hülse 90 selbst an dem Führungsglied 92 des Ventilschaftes über lange Kerbzähne 93 an. Das Führungsglied 92 wird wie in Fig. 1 mittels eines Sicherungsstiftes und mittels eines radialen Bundes als mit der Zylinderkopfanordnung fest verbundener Teil gehalten. Die Kerbzähne 93 greifen in entsprechend ausgebildete Nuten 9^ in der Bohrung der Hülse 90 ein. Bei einwandfreier Schmierung werden die vom

Reaktionsdrehmoment herrührenden Belastungen von einem Ölfilm über einen sehr ausgedehnten Bereich verteilt, so daß Spannungskonzentrationen in jeglichen Teilen des Ventilbetätigungszyklus vermieden werden, was zu einer langen Lebensdauer bei jederzeit zentrischer Schubkraftentwicklung beiträgt. Die Konstruktion wird durch Fortlassen der Wälzkörper vereinfacht, und wie in der Zeichnung angedeutet, können die WinkeloC und β annähernd gleich gewählt werden.

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Fig. 7 "bis 9 zeigen verschiedene unterschiedliche Ausbildungen zur Entwicklung der gewünschten Ventilbetätigungskräfte. In Fig, 7 ist die mit Außengewinde versehene Hülse 95 zum Betätigen des Ventils 96 durch den Eingriff der Zähne 97 eines Zahnsegmentes 98 angetrieben, das bei 99 schwenkbar gelagert ist und von einem Nockenfolgerarm 100 hin- und herschwingend angetrieben ist, der mit dem Segment 98 aus einem Stück gebildet ist, Die Segmentzähne 97 können gerade und zum Schwenklager 99 parallel verlaufen und tangential in die Außengewindegänge an der Hülse 95 eingreifen. Ein Nocken 101 an einer oberhalb angeordneten Nockenwelle 102 treibt einen Arm 100 entgegen der Belastung durch eine geeignete Belastungsfeder 103»

Bei der Anordnung gemäß Fig, 8 und 8A steht ein Ritzel 105 von großer Zahnbreite mit den Schraubengängen an der Außenseite der Hülse IO6 im Eingriff und betätigt das Ventil 107, und es können natürlich (nicht dargestellte) geeignete Einrichtungen zum Übersetzen der Nockenbetätigung in eine hin- und herdrehende angetriebene Bewegung des Ritzels 105 verwendet werden. Die Zähne des Ritzels 105 sind als gerade Zähne dargestellt» und sie stehen tangential im Eingriff mit den Zahnausbildungen an der Mantelfläche der Hülse I06, Der bereits definierte Winkelcd wird also der Winkel zwischen der Ritzelachse und einer zur¹ Achse des Ventilschaftes unter rechtem Winkel stehenden radialen Ebene,

Bei der Ausführungsform gemäß Fig, 9 wird die mit Schraubengängen versehene Hülse 110 mittels eines Zahnriemens 111 Angetrieben, der hler die Funktion der Zahnstange der verschiedenen bereits besprochenen Ausführungsformen übernimmt« Der Riemen 111 weist Zahnausbildungen auf, die mit den über ₍d#n vollen Urafangabereich der schraubenllnienförmlgen Um- hut lung oder Überdeckung mit dei* Schraubenverzahnung der Hülse 1tO im Eingriff stehen,

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Dabei springen die gegenüberliegenden Enden des Riemens 111 im allgemeinen tangential von der Hülse vor. Das eine dieser Enden kann in bezug auf einen Rahmenteil elastisch vorgespannt sein und das andere Ende kann in einem von einem Nockenprofil abgeleiteten Maß angetrieben sein, bei der vorliegenden Ausführungsform jedoch ist der Riemen 111 endlos und über geeignete Umlenk-oder Zahnrollen 112, 113 geführt, deren mindestens eine entsprechend der für das gewünschte Arbeitsspiel der Ventilbetätigung· erforderlichen hin- und herdrehenden Bewegung angetrieben sein kann. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Ergänzung des Riemens 111 zu einer

11 h endlosen ,Form durch strichpunktierte Linien angedeutet und ist im Abstand von der Hülse 110 an deren Rückseite vorbeigeführt O

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 10 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei obenliegende Nockenwellen 115» 116 mit zueinander komplementären Nocken 117» 118 für den formschlüssigen Angriff an den Stirnenden eines hin- und hergehend geführten Nockenfolgers 119 vorgesehen. Die Nockenwellen 115, 116 sind mit gleicher Drehzahl synchron angetrieben, wie dies durch einen Zahntrieb G₁, G ,. G_ mit dem Übersetzungsverhältnis 1:1 angedeutet ist. Der Nockenfolger 119 kann eine Stange mit einer Zahnstangenverzahnung 120 in Form umlaufender Rillen sein, die mit den Schraubengängen an der Mantelfläche einer Ventilschaft-Steuerhülse 121 im Eingriff steht und das Ventil 122 entsprechend den bereits besprochenen Grundsätzen betätigt. Der Vorteil des Systems gemäß Fig. 10 besteht darin, daß nicht nur die Ventilbetätigung zur Gänze mit Mechanismen erreicht wird, die vom Zylinderkopf getragen sind, sondern die Betätigung auch zwangsläufig in beiden Hubrichtungen erfolgt, so daß ein Spiel am Hubende oder eine mechanische Hysterese auf ein Mindestmaß beschränkt werden kann, wodurch die Wirksamkeit beim Betrieb mit hohen Drehzahlen erhöht wird.

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Fig. 11 ist eine Schnittdarstellung zur Veraaschaulichung eines anderen Steuersystems gemäß der Erfindung mit obenliegender Nockenwelle. Die Zeichnung veranschaulicht die Amiendung sowohl beim Einlaßventil 125 als auch beim Auslaßventil 126, die den gleichen Zylinder 127 eines Verbrennungsmotors versorgen, der ein üblicher V-Motor sein kann« Eine einzige obenliegende Nockenwelle 128 ist in dem Zylinderkopf in geeigneter Weise gelagert und trägt geeigneten Abständen Nockenpaare, bestehend aus einem Einlaßsteuernocken 129 und einem Auslaßsteuernocken 130« Ein Zahnriemen 123 verbindet die Nockenwelle 128 mit der Hauptnockenwelle für den' Antrieb durch diese mit einem Übersetzungsverhältnis von 2 ϊ 1ί der Riemen 123 kann auch eine ähnliche, obenliegende Nockenwelle für die Ventile in dem anderen Zylindersatz 12k des V~Motors antreiben.

Der Nockenfolgermechanismus für beide Nocken 129» 130 kann im allgemeinen ähnlich ausgebildet sein> und eine eingehende Besprechung des Nockenfolgers für die Steuerung eines Auslaßventiles genügt. Der Koclcenfolger 131 ist, wie dargestellt, allgemein zylindrisch und ist innerhalb einer länglichen Bohrung in einem Anguß oder einer anderen Ausbildung 132 des Gußkörpers des Zylinderkopfes geführt« Der Nockenfolger

131 kann hohl-becherförmig mit einer verhältnismäßig dicken Verschlußwand ausgebildet sein, die als eigentlicher Nockenfolger dient, und eine ausgehöhlte Bohrung für die Aufnahme und Zentrierung einer Vorspannfeder 133 aufweisen. Ein Schraubstopfen T3^ am äußeren Ende der Führungsbohrung für den Nockenfolger bildet einen rahmenfesten Bezugspunkt für die Einstellung der Vorspannung. Die Ftihrungskonstruktion

132 1st zur Bildung eines Fensters örtlich ausgeschnitten, wie für die Steuerung des Einlaßventiles bei 135 gezeigt, und durch dieses Fenster 135 erfolgt der Eingriff der mit Schraubenzähnen versehenen Hantelfläche der Hülse 136 mit der umlaufenden Verzahnung 137 an dem Nockenfolger 138, der

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von dem Nocken 129 gesteuert ist. Da die Steuermechanismen für die Ventile 125, 126 ähnlich sind, erfolgt natürlich auch der Eingriff durch, ein Fenster in der Führungskonstruktion 132 in ähnlicher Weise zwischen der Hülse 139 und der Zahnstangenverzahnung ikO,

Bei der Ausführungsform gemäß Fig» 11 liefert die Vorspannfeder 1^1 für die Steuerung des Auslaßventils, wie ersichtlich , die gewünschte elastische Belastung des Ventils gegen die Schließstellung hin, und eine Hilfshülse 1^2 innerhalb | der Haupthülse 139 ermöglicht die Einstellung der Sitzstellung. In ähnlicher Weise ist natürlich auch der Steuermechanismus für das Einlaßventil einstellbar und vorspannbar, und die Einstellmittel sind in beiden Fällen leicht zugänglich, indem einfach der hohle Bolzen 143 entfernt wird, der die Zündkerze 1^4 umgibt und eine die ganze Anordnung abschließende Abdeckung oder Haube 1^5 mit Abdichtungen in Anlage hält,

Fig. 12 ist eine schematische Darstellung eines anderen formschlüssigen Nockentriebes, der eine Alternative für den Antrieb der Hülse 150 der Steuerung für ein Ventil 151 darstellt. In Fig. 12 ist eine einzige Nockenfolgerstange

152 an ihrem äußeren Ende mit einem Zahnstangenabschnitt

153 und an ihrem inneren Ende mit zwei gleichen Nockenfolgerrollen 1531 15^ ausgestattet, die an diametral gegenüberliegenden Seiten der Nockenwelle 155 und an gegenüberliegenden Flächen der Nockenfolgerstange 152 montiert sind. In der Nähe des Eingriffs zwischen Nocken und Nockenfolger ist die Stange 152 bei 156 ausgeschnitten. „ so daß zwei längslaufende parallele Führungswände gebildet sind , die an der Mantelfläche der Nockenwelle 155 führbar sind* Jede Nockenfolgerstange 152 liegt axial zwischen einem Nocken 157

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den Aufwärtshub und einem Nocken 158 für den Abwärtshub, und diese befinden sich dauernd in Berührung mit den zugeordneten Nockenfolgerrollen 153» 15^» Vorzugsweise ist die Nockenwelle mit einer länglichen Zylinderbohrung 159 ver-

+
sehen, die über mindestens einen Kanal 160 mit den Bereichen zwischen den Nocken 157» 158 jedes Paares in Verbindung steht. Derartige Kanäle bilden eine Einrichtung zum freien Umwälzen eines Schmiermittels, das eine glatte formschlüssige Noclcentätigkeit gewährleistet. Um ein leichtes Montieren der Nockenfolgerstange 152 an der zugeordneten Nockenwelle zu ermöglichen, ist diese längsgeteilt ausgebildet und besteht aus zwei gleichen länglichen Hälften, die mittels Schrauben in geeigneten Abständen bei 162, 162' in der Nähe des Eingriffs zwischen Nocken und Nockenfolger zusammengeschraubt sind, wie dies durch eine Trennfuge 161 angedeutet ist.

Fig. 1^ und 15 sind sehr schematische Darstellungen von druckflüssigkeitsbetriebenen Systemen für konzentrisch arbeitende Ventilsteuermechanismen, die auf die außen mit Gewindegängen versehene Hülse 165 für das Ventil 166 einwirken. In Fig. \k iet ein doppeltwirkender hydraulischer oder pneumatischer Druckzylinder 167 wit einem vorderen und hinteren Anschluß I68 bzw« 169 dargestellt, der. einem Zahnstangenarm eine hin- und hergehende Bewegung entlang einer Betätlgungsachee I70 mitteilt. Der Zahnstangenarm kann lediglich eine Ausbildung am Endabschnitt einer Kolbenstange 171 sein, der mit den schraubenförmigen Zahnausbildungen an der Hülse 165 im Eingriff steht. An d&n Anschlüssen I68, 169 werden mittels in der Zeichnung lediglich schematisch in unterbrochenen Linien 172» 173 angedeuteter Einrichtungen zyklisch vertauschte Mediumdrücke zur Wirkung gebracht. Für die Betätigung solcher Einrichtungen dienen natürlich Nockenfolger, die an den betreffenden Nocken 17^» 175 für den Aufwärtshub bzw. den Abwärtshub angreifen, die das zur Be-

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tätigung des Ventils 166 erforderliche Nockenpaar bilden. Die Nocken 174, 175 sind an einer sämtlichen Ventilsteuernocken gemeinsamen Nockenwelle 176 montiert.

In Fig. 15 ist die von einem doppelt wirkenden Druckzylinder angetriebe Zahnstange gemäß Pig» 14 wieder-zu-erkennen, der Betrieb ist jedoch mittels eines elektrischen Steuersystems gesteuert, zu dem Grenzschalter 177, 178 gehören, die an den betreffenden Nockenflanken'der Nocken 17^> 175 angreifen und die abwechselnde Erregung von Umschaltmagnetspulen 179» 180 bestimmen. Die Magnetspulen 179, 180 werden von einer Energiequelle 181 versorgt und bestimmen die Verteilung von Medium unter Druck auf die Leitungen 169 oder 168 nach Bedarf für das Schließen oder Öffnen des Ventilvers.chlußgliedes 166 durch einen Steuerschieber 182. Der tnagnetspulenbetriebene Steuerschieber 182 kann von bekannter und handelsüblicher Konstruktion sein und ist daher nicht eingehend dargestellt» Das Drucksystem kann, wie dargestellt, von einer Speisepumpe 183 versorgt und mit einer Mediumrückleitung zu einem Sumpf 18*l· ausgestattet sein. Da das Drucksystem gemäß Fig. an sich die Fähigkeit hat, äußerst schnelle Kolbenverschiebungen für die Ventilsteuerung zu verursachen, ist es wünschenswert, eine Dämpfung für die Steuerbewegungen vorzusehen, wie dies bei I85 angedeutet ist. Die Einstellbarkeit von Hand bei 186 ermöglicht die Wahl der Sickermenge, die die Dämpfungseigenschaften bestimmt.

Wenn im Zusammenhang mit Fig. 1*ί und 15 von mit "Druckmittel" betriebenen Teilen der Anlage gesprochen wurde, so ist dieser Ausdruck in seinem allgemeinsten Sinn zu verstehen. Mit anderen Worten, die in Fig« I^ und 15 veranschaulichten Grundsätze sind anwendbar ohne Rücksicht auf die relative Kompressibilität des betreffenden Druckmittels, Ea können also bei diesen Systemen verhältnismäßig

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inkompressible Flüssigkeiten unter Druck, beispielsweise DrucköljOder auch Medien höherer Kompressibilität unter Druck, wie Druckluft, verwendet werden. Pneumatische Ventilsteuerungen liegen also im Rahmen der Offenbarung.

Es ist als für die Erfindung wichtig anzusehen, daß im wesentlichen der Eingriff zwischen Zahnstange und Ritzel bei den mannigfaltigen beschriebenen Ausführungsformen in einem gegebenen Augenblick ohne Rücksicht auf die Lage in dem Arbeitsspiel in erster Linie eine Punktberührung darstellt. Die Punktberührung folgt notwendigerweise aus dem tangentialen Eingriff der Zahnstangenzähne an den Schraubenzähnen des Ritzels, wobei für die im Eingriff stehenden Zähne ein Evolventenprofii oder ein schlupffreies Profil angenommen wird.

Vom Standpunkt der Abnutzung ist es verhältnismäßig bedeutungslos, daß mit der hin- und hergehenden Bewegung der Zahnstange eine Axialverschiebung der mit Schraubenzähnen versehenen Hülse (des Ritaeis) einhergeht, da der Kernpunkt des Eingriffes jederzeit eine Punktberührung ist. Diese Punkberührung tritt sowohl für Zahnstangen mit geraden Zähnen (wie gemäß Fig. 2) als auch mit Zahnstangen in Form von Drehkörpern (wie gemäß Fig« 5-) auf.

Die obige Beschreibung befaßt sich mit Ventilsteuermechanismen, die es in eigentümlicher Weise ermöglichen, die Schwierigkeiten herkömmlicher Mechanismen zu beseitigen und Motoren mit wesentlich erhöhter Lebensdauer und wesentlich verbessertem Wirkungsgrad, insbesondere bei hohen Betriebsdrehzahlen, zu bauen« Insbesondere weist die Erfindung den Weg zur Beseitigung des Ventilgetriebes ,· das die Lebensdauer des Motors und seinen Betrieb wesentlich beeinträchtigt. Die Ventilbetätigung erfolgt praktisch reibungslos, und die Entwicklung von in bezug auf die Achse außermittigen Kräften bei der

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Ventilbetätigung ist ausgeschlossen. Die Zugänglichkeit für Wartungszwecke wie auch der ursprüngliche Einbau werden durch die Verwendung der Verkeilungstechnik (Kegelstift 32) zum Festlegen und Zusammenhalten einer vorher zusammengebauten Ventilsteuereinheit erleichtert; die Vorspannung des Ventilkörpers gegen seinen Sitz ist leicht einstellbar, und die Einstellmittel sind am Zylinderkopf leicht zugänglich, wie dies für die Enden der Ventilschäfte (bei 1^2) in Fig. oder für die Enden der Nockenfolgerstangen (bei 79) in Fig. 5 veranschaulicht ist.

Die Erfindung gestattet die Vereinfachung von Teilen und die Verwendung von Bauteilen von im Vergleich zu den bisherigen Systemen geringerem Gewicht. Für die Ventilbetätigung werden geringere Kräfte benötigt, so daß die Abnutzung infolge Reibung (wenn Reibung überhaupt auftritt) notwendigerweise vermindert wird. Die gedrungene Ausbildung jedes Ventilbetätigungsmittels gestattet dem Konstrukteur eine größere Freiheit bei der Anordnung der Ventile, und die Mannigfaltigkeit der wahlweise anwendbaren Mittel zum Erzeugen der Schwingbewegung der Betätigungshülse trägt weiter zur Anpassungsfähigkeit des Erfindungsgegenstandes an spezielle Probleme bei. Da sämtliche Ventilbetätigungskräfte rein axiale Kräfte sind, ergeben sich offensichtlich die Vorteile einer erhöhten Wärmeleitungswirksamkeit, wozu auch die Vermeidung von örtlichen Überhitzungen zählt. Vom Standpunkt des Konstrukteurs bietet die Erfindung den erheblichen Vorteil, daß alle Winkeleffekte, die bei Schwingarmkonstruktionen in Rechnung gestellt werden müssen, ausgeschaltet sind. Der Konstrukteur kann sich also auf die vollständig lineare Beziehung zwischen Kraftübertragung und Verschiebung von Nocken zu Ventil verlassen· Eine Ventilreaktion auf das Nockenprofil kann in höherem Maß augen-

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blicklich sein, und es besteht Iceine Notwendigkeit für die Schaffung von Lücken oder Spielen in dem Ventiltrieb, die zu einer mechanischen Hysterese führen. Das geringe Gewicht und die geringe Trägheit der Bauteile und die geringeren Federkräfte gemäß der Erfindung bedeuten eine wesentliche Verminderung der Federschwingung sowie anderer Elastizitätswirkungen in dem Ventiltrieb; besonders bei den formschlüssigen Ausführungsformen sind diese Faktoren praktisch vollständig ausgeschaltet.

Alle Ausführungsbeispiele der Erfindung einschließlich derjenigen gemäß Fig. 7» 8 und 8A weisen relativ drehbare Hülsenglieder auf, von denen eines an. der Zylinderkopfkonstruktion befestigt ist und deren anderes relativ zum ersteren hin- und herdrehbar ist und mit dem Schaft eines Ventilgliedes in einer eine axiale Hin- und Herbewegung desselben mit dem anderen Hülsenglied gestattenden Weise verbunden ist·

Die Erfindung wurde oben an Hand von dargestellten Ausführungeformen eingehend beschrieben, Abwandlungen sind jedoch ohne Abweichen vom Erfindungsgedanken in mannigfaltiger Weise möglich·

Patentansprüche Schutzansprüche

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Claims (1)

1. Schutzansprüche Patentansprüche

   Γ 1. Ventilmechanismus mit einem Ventilgehäuseeinschließlich

   nes Ventilverschlußgliedes mit einem zwischen einer geöffneten Stellung und einer Schließstellung des Ventilverschlußgliedes in bezug auf den Sitz axial hin- und herbeweglich im Gehäuse geführten Schaft, gekennzeichnet durch ein erstes Hülsenglied (21), das an dem Gehäuse getragen ist und eine Führungsbohrung für den Schaft aufweist, und ein zweites Hülsenglied (31), das in bezug auf das erste Hülsenglied hin- und herdrehbar sowie in axialer Richtung hin- und herbewegbar montiert ist und mit dem Schaft pC^, mit diesem gemeinsam beweglich, verbunden ist, sowie eine Betätigungseinrichtung, die auf das zweite Hülsenglied einwirkt und dessen Hin- und Herdrehung und somit die axial hin- und hergehende Bewegung des Ventilverschlußgliedes in bezug auf den Sitz herbeiführt .

   2. Ventilmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung einen Zahnstangentrieb enthält, dessen Ritzel von dem zweiten Hülsenglied getragen ist.

   3, Ventilmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ilülsenglied in bezug auf das erste Hülsenglied hin-und herdrehbar montiert ist, indem ein Teil des zweiten Hülsengliedes das erste Hülsenglied axial überlappt und mit diesem Über Nockenflächen mit schraubenförmigem Verlauf im Eingriff steht.

   k, Ventilmechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnstangentrieb derart angeordnet ist, daß sich über die axiale Ausdehnung des Schraubnockeneingriffes zwischen den beiden Hülsen erstreckt.

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   seine Wirkung . '

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   5. Ventilmechanisiaus nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnstangentrieb so angeordnet ist, daß der Vektor der Eingriffer^iktion des Zahnstangentriebes gegenüber der Achse der Hin- und Herbewegung des Ventilverschlußgliedes versetzt ist und im wesentlichen in Richtung der nächsten Tangente an dem geometrischen Ort des Schraubnockeneingriffes zwischen den llülsengliedern ausgerichtet ist.

   6. Ventilmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Ventilschaft und dem zweiten Ilülsenglied in Längsrichtung einstellbare Einrichtungen (55'") aufweist, mittels welcher für einen gegebenen Zahnstangenhub der Grad der Anlage zwischen Ventilverschlußglied und Ventilsitz in der Schließstellung des Ventils einstellbar ist.

   7. Ventilmechanismus nach einem der Ansprüche h bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Überlappung mit Schraubnockeneingriff ineinandergreifende Gewindegänge z.B. Kerb-

   -on.

   zahnartig ineinandergreifende Verzahnung/an den beiden Hülsengliedern oder mehrere Wälzkörper aufweist, die an einander zugeordneten inneren und äußeren schraubenförmig verlaufenden Laufrillen im Bereich der axialen Überlappung der Hülsenglieder laufen. ,

   8. Ventilmechanismus nach. Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper Wälzkugeln sind und daß zum Aufrechterhalten der Abstände zwischen benachbarten Kugeln des Wälzkörpersatzes jeder Laufrille eine Käfigeinrichtung vorgesehen ist«

   9» Ventilmechanismus nach Anspruch 8_t dadurch gekennzeichnet, daß für die Kugeln sämtlicher Laufflächen ein einziger Käfig vorgesehen ist.

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   10, Ventilmechanismus nach einem der Ansprüche 2 bis 9> dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung einen umlaufend angetriebenen Nocken und eine Nockenfolgereinrichtung aufweist, der die Zahnstange des Zahntriebes angehört, und daß die Nockenfolgereinrichtung ein Nockenfolgerglied mit einstellbar festlegbarer Verbindung (35')tnit der Zahnstange aufweist, so daß eine Einstellung an dieser Verbindung die Einstellung des Grades der Anlage zwischen Ventilverschlußglied und Ventilsitz in der Schließstellung gestattet.

   11» Ventilmechanismus nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockentrieb ein formschlüssiger Nockentrieb ist.

   12. Ventilmechanismus nach einem der Ansprüche k bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Hülsenglied eine an dem Gehäuse befestigte, längliche Führungsbuchse (21) mit einer Bohrung für die Aufnahme und Führung eines drehbaren und in Längsi'ichtung hin- und herbewegbaren Schaf tes eines Tellerventils, daß das Hülsenglied eine einen Teil der Buchse in axialer Richtung überlappende Hülse ist, daß der Schraubnockeneingriff in den sich überlappenden Teilen der Hülse und der Buchse vorgesehen ist, und daß eine Verbindungseinrichtung für die entfernbare Verbindung des Endabschnittes eines Tellerventilschaftes mit der Hülse mit der Ritzelverzahnung (37) ausgestattet ist,

   13· Ventilmechanismus nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die SchraubengewindeSteigung der Ilitzelverzahnung im wesentlichen gleich oder kleiner ist als die Steigung dea Schraubno*ckeneingriffes und die Steigungsrichtung entgegengesetzt ist.

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   lh, Ventilmechanismus nach Anspruch 12 oder 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse an einem Ende einen ersten länglichen und im allgemeinen zylindrischen Einbauabschnitt für die Aufnahme in einer Einbaubohrung am Maschinenrahmen und eine radiale Schulter (33) zwischendem mit den Schraubnocken versehenen Abschnitt und dem Einbauabschnitt der Buchse zur Begrenzung der Einsatztiefe der Buchse in dem Maschinenrahmen sowie eine außermittige lagebestimmende Sicherungseinrichtung (32) zum Halten der Buchse im eingebauten Zustand im Maschinenrahmen und■;:.zum Sichern derselben gegen Drehung und Axialverschiebung aufweist.

   15· Ventiltnechanismue nach Anspruch 1^, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel der schraubenförmigen Hitzelverzahnung im Bereich von zwischen ca, 25° und ca, 35 und der Steigungswinkel des Schraubnockeneingriffs im wesentlichen im Bereich von zwischen ca, und h5° liegt,

   16, Ventilmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis" 15 für einen Verbrennungsmotor mit einer Nockenwelleneinrichtung und einem Zylinder sowie in diesen mündenden Einlaß- und Auslaßkanälen, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus Einlaß- und Auslaß-Tellerventile aufweist, deren Ventilverschlußglieder zum Öffnen und Schließen der Kanäle in dem Motor geführt sind und daß die Nockenwelleneinrichtung Betätigungaeinrichtungen zum Betätigen jedes Vontils gemeinsam antreibt,

   17« Venfcilmechanismus nach Anspruch I6, dadurch gekennzeichnet, daß die NockorovelleneLnrichbung aus einer einzigen Nocken-

   welle besteht, die mit zwei Nocken ausgestattet ist und im Zylinderkopf drehbar gelagert ist, daß der Einlaß- und der Auslaßkanal und die zugeordneten Ventile im Zylinderkopf an gegenüberliegenden Seiten der Nockenwelle angeordnet sind und daß ein Ventilmechanismus an einer ersten Ventilbetätigungsachse und der andere an einer zweiten Ventilbetätigungsachse angeordnet ist, die an gegenüberliegenden Seiten der Nockenwelle gegeneinander hin geneigt sind.

   18. Ventilmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 17«

   ^ dadurch gekennzeichnet,"daß die Betätigungseinrichtung

   druckmittelbetätigte Einrichtungen aufweist, die die " dem zweiten Hülsenglied mitgeteilte Hin- und Herbewegung bestimmen, und daß eine Arbeitsspiel-Steuereinrichtung einschließlich eines Druckmittel-Umsteuerorgans in steuernder Beziehung zu den druckmittelbetätigten Einrichtungen vorgesehen ist.

   19. Ventilmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung ein Riemen mit formschlüssigem direktem Antriebseingriff mit dem zweiten Ilülsenglied ist.

   20. Ventilmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 19» dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ilülsenglied an dem Ventilschaft in einer eine Relntivdrehung des letzteren in bezug auf das Ilülsenglied gestattender Weise montiert ist, so daß das Ventilglied in bezug auf den Ventilsitz drehfrei ist.

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