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DE69506775T2 - Ventiljoch mit einer den Verschleiss verringenden Kontaktfläche - Google Patents

Ventiljoch mit einer den Verschleiss verringenden Kontaktfläche

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Publication number
DE69506775T2
DE69506775T2 DE69506775T DE69506775T DE69506775T2 DE 69506775 T2 DE69506775 T2 DE 69506775T2 DE 69506775 T DE69506775 T DE 69506775T DE 69506775 T DE69506775 T DE 69506775T DE 69506775 T2 DE69506775 T2 DE 69506775T2
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DE
Germany
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valve
valve crosshead
crosshead
recess
contact disk
Prior art date
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Application number
DE69506775T
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English (en)
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DE69506775D1 (de
Inventor
Joseph C. Columbus Indiana 47203 Bentz
John T. Columbus Indiana 47203 Carroll
Katsuhiro Tokyo 105-01 Shinosawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Cummins Inc
Original Assignee
Toshiba Corp
Cummins Engine Co Inc
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Cummins Engine Co Inc filed Critical Toshiba Corp
Publication of DE69506775D1 publication Critical patent/DE69506775D1/de
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Publication of DE69506775T2 publication Critical patent/DE69506775T2/de
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Ventilquerkopfanordnungen, die Ventile eines Verbrennungsmotors tragen und durch die Ventilkipphebel des Ventilantriebszuges betätigt werden. Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung keramischer Materialien zur Bildung verschleißfester Kontaktflächen für Verbrennungsmotorkomponenten. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Ventilquerkopfanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Motorzylinderkopfventilantriebszug.
  • Die harten Betriebsbedingungen, die in einem Verbrennungsmotor herrschen, insbesondere die hohen Temperaturen und hohen Drücke, führen zu einem raschen Verschleiß der Motorkomponenten. Mechanisch angetriebene Stellglieder und antreibende Komponenten sind in dieser Umgebung besonders verschleißanfällig. Folglich sollten die Materialien, die zur Herstellung antreibender Motorkomponenten verwendet werden, eine gute mechanische Festigkeit, Wärmestabilität und Verschleißfestigkeit aufweisen. Während für gewöhnlich Metalle zur Bildung bzw. Herstellung solcher Komponenten verwendet wurden, hat sich gezeigt, daß Keramiken, wie Zirkondioxid, Siliziumnitrid, Siliziumcarbid und dergleichen, eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit, Wärmestabilität und eine verbesserte Verschleißfestigkeit im Vergleich zu Metallen aufweisen. Daher werden Keramiken zunehmend als Konstruktionsmaterialien für Komponenten von Gasturbinenmotoren und Dieselmotoren verwendet.
  • Obwohl mit Keramiken äußerst verschleißfeste Motorkomponenten erhalten werden können, sind sie jedoch im allgemeinen hart und brüchig, und es mangelt ihnen an der Formbarkeit und Bearbeitbarkeit von Metallen, die für gewöhnlich bei kostengünstigen Präzisionsmotorkomponenten verwendet werden. Während Komponenten, die aus einem keramischen Element und einem metallischen Element gebildet sind, zur Überwindung dieser Einschränkungen vorgeschlagen wurden und Komponenten dieser Art, die für Verbrennungsmotorkomponenten zweckdienlich sein können, verfügbar sind, sind ferner Verbundkomponenten, die aus Metall- und Keramikelementen gebildet sind, nicht problemlos. Die geringen Wärmeausdehnungs- und Zugfestigkeitseigenschaften von Konstruktionskeramiken im Verhältnis zu Metallen erschweren im allgemeinen die Bildung einer sicheren Verbindung zwi schen diesen beiden Elementen. Gegenwärtig wird jedes Element maschinell bearbeitet, um Toleranzen zu erzeugen, die nicht nur ausreichend präzise sind, um das keramische Element während des Motorbetriebs sicher in dem Metallelement zu halten, sondern auch eine unterschiedliche Wärmeausdehnung der Keramik und des Metalls ermöglichen und die Zugbelastungen in der Keramik begrenzen.
  • Die US-A-5,236,274, die den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung darstellt, offenbart einen Ventilantriebszug mit einem Querkopf, der eine keramische Scheibe in einer Ausnehmung umfaßt. Die Scheibe bildet eine Kontaktfläche für einen Kipphebel. Ein Halter ist in einem ringförmigen Raum zwischen der Scheibe und der Ausnehmung angeordnet. Der Halter hält die Scheibe durch Reibungskräfte in der Ausnehmung in einer unveränderlichen Position. Somit sind relativ enge Toleranzen erforderlich. Ferner beanspruchen seitliche Belastungen der Scheibe den Halter und können die Haltekraft des Halters verringern.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Ventilquerkopfanordnung mit einem keramischen Einsatz und eines Motorzylinderkopfantriebszugs mit einer solchen Ventilquerkopfanordnung, wobei der Reibungsverschleiß und Energieverlust durch den Kontakt mit einem Kipphebel wie auch durch Reibung bedingte seitliche Belastungen minimiert sind, während die Ventilquerkopfanordnung eine relativ einfache Konstruktion bzw. einen relativ einfachen Aufbau aufweist und bei geringen Kosten hergestellt werden kann.
  • Die obengenannte Aufgabe wird durch eine Ventilquerkopfanordnung nach Anspruch 1 bzw. einen Motorzylinderkopfantriebszug nach Anspruch 19 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der keramische Einsatz lose in einem Metallelement in einer Weise gehalten ist, daß der Einsatz seitlich in bezug auf den Querkopf bewegt werden kann.
  • Diese und andere Aufgaben werden vorzugsweise durch Anordnung einer tellerförmigen Verschleißscheibe bzw. -einlage aus keramischem Material in einer Ausnehmung gelöst, die in der oberen Oberfläche des Metallventilquerkopfs ausgebildet ist. Die Scheibe wird durch einen Halter in der Ausnehmung gehalten, der an den Querkopf geklemmt wird. Der Halter dient dazu, nur einen leichten Druck auf nur eine schmale Schulter der Scheibe aufrechtzuerhalten, um diese in ihrem Sitz zu halten, und erfährt selbst keine dynamische Belastung. Ferner besteht durch die Bereitstellung eines um den Umfang verlaufenden Zwischenraums zwischen der Scheibe und sowohl der Wand der Querkopfausnehmung als auch dem Halter keine Notwendigkeit einer maschinellen Präzisionsbearbeitung des keramischen Materials. Zusätzlich wird durch die keramische Scheibe bzw. Einlage eine Verringerung der Reibungsgleitkräfte erreicht, die auf den Querkopf und dann auf die Ventile wirken, so daß die resultierende seitliche Reibungsbelastung nicht in einem signifikanten Ausmaß auf benachbarte Ventilkomponenten ausgeübt wird.
  • In diesem Zusammenhang wird festgehalten, daß der parasitäre Leistungsverlust aufgrund der Reibung zwischen einer herkömmlichen Metallkipphebelnase und einem Metallquerkopf signifikant ist, da bei einem Motor mehrere Querköpfe verwendet werden; z.B. sind in einem Motor mit 4 Ventilen pro Zylinder zwei Querköpfe pro Zylinder vorhanden, so daß in einem Sechszylindermotor zwölf Querköpfe mit zwölf Kipphebel-Querkopf-Reibungsflächen vorhanden wären. Ferner hat sich gezeigt, daß die verringerte Reibung, die an jeder Grenzfläche zwischen Hebel und Querkopf durch die Verwendung der keramischen Scheibe gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht wird, zu einer zweifachen Verringerung des Leistungsverlusts durch Reibung führt. Erstens wird der parasitäre Leistungsverlust, der mit der Umwandlung von Reibungsenergie in Wärme verbunden ist, bei jeder Grenzfläche zwischen Hebel und Querkopf verringert. Ferner verringert die geringere seitliche Belastung, die auf die Ventilstangen bzw. -schäfte wirkt, die Gleitreibung der Ventilstangen bzw. -schäfte gegen die Ventilführungsbohrung, wenn der Ventilschaft während des Ventilbetriebs auf- und abwärts gleitet, wodurch der parasitäre Leistungsverlust aufgrund der Umwandlung von Reibungsenergie in Wärme an den Ventilführungsbohrungen verringert wird. In einem besonderen bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die keramische Scheibe bzw. Einlage eine nichtkreisförmige Form auf, so daß ihre Drehung in ihrer Aufnahmetasche des Querkopfs verhindert wird, wodurch auch der Gleitverschleiß zwischen dem Querkopf und der keramischen Scheibe verringert wird.
  • Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Figuren der Zeichnung hervor, die nur zum Zwecke der Veranschaulichung einige Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Fig. 1 zeigt schematisch einen Motorzylinderkopfventilantriebszug jener Art, in welcher die Ventilquerkopfanordnung der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • Fig. 2-5 zeigen die Kontaktstelle zwischen einem Ventilkipphebel und einem Ventilquerkopf an verschiedenen Punkten in den Öffnungs- und Schließzyklen von Motorauslaß- und -einlaßventilen;
  • Fig. 6 ist eine explosionsartige Ansicht, teilweise im Schnitt, einer Ventilquerkopfanordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 7 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 7-7 von Fig. 6, wobei sich aber die Teile in ihrem zusammengebauten Zustand befinden;
  • Fig. 8 ist eine Draufsicht von oben auf die zusammengebaute Ventilquerkopfanordnung;
  • Fig. 9 ist eine Draufsicht von unten auf die zusammengebaute Ventilquerkopfanordnung;
  • Fig. 10 und 11 sind Draufsichten von oben, die jener von Fig. 8 entsprechen, aber von zwei modifizierten Ventilquerkopfanordnungen;
  • Fig. 12 ist eine Schnittansicht, die jener von Fig. 7 entspricht, aber von den Querkopfanordnungen gemäß Fig. 10 und 11;
  • Fig. 13 und 14 sind Ansichten von oben bzw. von der Seite des Halters der Ventilquerkopfanordnungen von Fig. 10 und 11; und
  • Fig. 15 und 16 sind Ansichten von oben bzw. von der Seite der Kontaktscheibe bzw. -einlage der Ventilquerkopfanordnung von Fig. 11.
  • In allen Figuren werden dieselben Nummern zur Bezeichnung entsprechender Komponenten der verschiedenen Ausführungsbeispiele verwendet, wobei einfach gestrichene (') und zweifach gestrichene (") Zeichen zur Unterscheidung von Elementen des zweiten und dritten Ausführungsbeispiels verwendet werden, die in bezug auf die entsprechenden Teile des ersten Ausführungsbeispiels modifiziert wurden.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Fig. 1 zeigt ein Motorzylinderkopfventilantriebsgetriebe bzw. einen Motorzylinderkopfventilantriebszug, wobei Kugelgelenke 11 an jedem der gegenüberliegenden Enden einer Stößel- bzw. Schubstange 13 vorgesehen sind, die zur Übertragung der Bewegung, die von einer Nocke 15 erzeugt wird, auf einen Ventilkipphebel 17 verwendet wird. Die Bewegung des Ventilkipphebels 17, die durch die Nocke 15 und die Stößel- bzw. Schubstange 13 hervorgerufen wird, wirkt auf den Ventilquerkopf 23 und öffnet und schließt somit Motorzylinderventile 19 in bezug auf Ventilsitze 21. In der bisherigen Beschreibung ist das Motorzylinderkopfventilantriebsgetriebe ein herkömmliches.
  • Wie aus Fig. 2-5 hervorgeht, die in einem Beispiel die Position des Kipphebels 17 relativ zum Ventilquerkopf 23 für Einlaß- und Auslaßbelastungen bei einer Null-Hubhöhe (Fig. 2), für Einlaß- und Auslaßbelastungen bei einer Hubhöhe von einem Drittel (Fig. 3), für Einlaßbelastungen bei voller Hubhöhe (Fig. 4) und für Auslaßbelastungen bei voller Hubhöhe (Fig. 5) zeigen, sind außer in einer Position, wo sich die Ventile in einer Position einer Hubhöhe von einem Drittel befinden (Fig. 3), die dynamischen Kräfte, die von dem Kipphebel 17 auf den Querkopf 23 ausgeübt werden, in bezug auf die Mittellinie des Querkopfs nicht zentriert, die durch die gestrichelte Linie C dargestellt ist. Ferner wurde festgestellt, daß diese Kräfte, wie durch die Wirkungslinie dieser dynamischen Kräfte gezeigt wird, die durch Pfeil F dargestellt ist, auf den Kipphebel 17 an einem Punkt wirken, der sich zwischen einer nach innen gerichteten Seite der Mittellinie C (Fig. 2) und einer nach außen gerichteten Seite derselben (Fig. 4 und 5) vor- und rückwärts bewegt. Daher entstehen aufgrund der Reibungskräfte zwischen dem Kipphebel 17 und dem Querkopf 23 Biegemomente, wobei sich gezeigt hat, daß diese Kräfte bei einem Verschleiß des Kipphebels 17 größer werden und einen wesentlicher Faktor bei einem Ermüdungsbruch der Stange bzw. des Schafts 19a der Ventile 19 darstellen.
  • Daher wurde der Querkopf 23 des dargestellten Antriebsgetriebes bzw. -zuges in bezug auf jenen nach dem Stand der Technik modifiziert, um den Reibungsverschleiß des Kipphebels 17 und die durch Reibung bedingte Seitenbelastung des Querkopfs 23 zu verringern, die zu einem Ermüdungsbruch der Ventilstange 19a führen können. Insbesondere umfaßt der Querkopf 27 gemäß der Erfindung einen Aufbau aus Metall- und Keramikkomponenten. Insbesondere umfaßt die Ventilquerkopfanordnung bzw. -baugruppe 25, wie in Fig. 6 dargestellt, einen Ventilquerkopf 27, eine Kontaktscheibe bzw. -einlage 29 und einen Halter 31. Der Querkopf 27 besteht aus Metall, z.B. kaltgeformtem und wärmebehandeltem 8620 Stahl, die Kontaktscheibe 29 ist aus keramischen Pulvern, z.B. Siliziumnitridpulvern, hergestellt, die trockengepreßt und drucklos gesintert sind, und der Halter 31 ist aus Federstahl gebildet, wobei er zum Beispiel aus Flachmaterial gestanzt ist.
  • Zur Aufnahme der Kontaktscheibe bzw. -einlage 29 weist der Querkopf 27 eine Ausnehmung 32 auf, die in seiner oberen Oberfläche ausgebildet ist. Die Ausnehmung 32 hat einen Durchmesser, der in ausreichendem Maße größer als jener der Kontaktscheibe 29 ist, so daß für eine lose Aufnahme der Kontaktscheibe 29 trotz Herstellungstoleranzen gesorgt ist, d.h., daß bei den üblichen Herstellungstoleranzen eine größtmögliche Kontaktscheibe 29 innerhalb ihres Toleranzbereiches einfach in eine kleinstmögliche Ausnehmung 32 innerhalb deren Toleranzbereich ohne Ausübung von Kraft eingelegt werden kann (z.B. bei einer 0,1 mm Toleranz für die Keramikscheibe 29 und einer 0,05 mm Toleranz für den Durchmesser der Ausnehmung 32 in dem Metallquerkopf 27 hätte die Scheibe 29 eine Konstruktionsgröße, die zumindest 0,15 mm kleiner als der Durchmesser der Ausnehmung 32 ist). Ferner wird anstelle der Bildung einer gerundeten Krümmung zwischen dem Boden und den Seitenwänden der Ausnehmung 32 eine abgerundete Rille 34 an der Verbindung von Boden und Seitenwänden der Ausnehmung 32 vorgesehen. Auf diese Weise kann gewährleistet werden; daß der flache Boden der Kontaktscheibe 29 flach auf der Bodenwand der Ausnehmung 32 liegt, selbst wenn die Kontaktscheibe 29 an die Seitenwand der Ausnehmung 32 angrenzt. Im Gegensatz dazu ist es bei einer normalen gerundeten Krümmung möglich, daß sich die Kontaktscheibe in der gerundeten Krümmung nach oben bewegt, was zu einem Abheben dieses Teils der Kontaktscheibe 29 und zu einem Kippen der Kontaktscheibe in einer Weise führt, die den Ventilbetrieb beeinträchtigen könnte.
  • Wie aus Fig. 6 und 7 ersichtlich ist, ist die Kontaktscheibe 29 tellerförmig mit einem Basisteil 29a und einem Kontaktteil 29b verringerten Durchmessers ausgebildet. Der Basisteil 29a sitzt lose in der Ausnehmung 32, wie zuvor beschrieben wurde, und hat eine Dicke, die höchstens nur etwas größer als die Tiefe der Ausnehmung 32 ist und kleiner sein kann. Die Gesamthöhe der Kontaktscheibe 29 ist derart, daß der Kontaktteil 29b über die obere Oberfläche 27a um zum Beispiel etwa 1 mm vorsteht.
  • Der Halter 31 weist die Form einer Federklemme auf, die an dem Querkopf 27 in einer Position festgeklemmt werden kann, in der sie über der Ausnehmung 32 liegt, und weist eine Öffnung 31a auf (Fig. 8), die kleiner als der Außendurchmesser des Basisteils 29a der Kontaktscheibe 29 ist, aber dennoch größer als der Durchmesser des Kontaktteils 29b. Auf diese Weise wird die Schulter 29c der Kontaktscheibe 29, die durch die obere Oberfläche des Ba sisteils 29a gebildet wird, durch den Halter 31 an einer Bewegung aus der Ausnehmung 32 gehindert, und der Kontaktteil 29b kann sich durch die Öffnung 31a mit einem Spielraum erstrecken, wie aus Fig. 7 und 8 ersichtlich ist, um eine reibungsarme, verschleißfeste Kontaktfläche für den Ventilkipphebel 17 bereitzustellen. Vorzugsweise hält der Halter 31 einen leichten Druck auf die Schulter 29c aufrecht, um die Kontaktscheibe 29 im Sitz in der Ausnehmung 32 zu halten, während ein geringes seitliches Spiel möglich ist. Der Halter 31 selbst wird an dem Querkopf 27 durch nach innen gebogene Enden 31b gehalten, die am Boden einer Kerbe 27b eingreifen, die an der Unterseite des Querkopfs 27 ausgebildet ist, wie in Fig. 7 und 9 dargestellt ist.
  • Fig. 10-16 zeigen zwei modifizierte Ausführungsbeispiele, die besonders für jene Situationen geeignet sind, in welchen der Kipphebel an einer Seite ausgeschnitten sein muß, zum Beispiel um den Durchmesser einer Kraftstoffinjektorfeder aufzunehmen. Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 10 weist die Ventilquerkopfanordnung 25 einen Querkopf 27' auf, der an einer Seite einen Ausschnitt 34 hat. Die Kontaktscheibe 29' hat die in Fig. 15 und 16 dargestellte Form zur Anpassung an den Ausschnitt 34, wobei sie an gegenüberliegenden seitlichen Seiten abgestumpft bzw. abgeflacht ist, und die Ausnehmung 32, in der sie aufgenommen wird, ist auf gleiche Weise modifiziert, um eine deutliche Verringerung der Größe des Kontaktteils 29'b zu vermeiden. Im Falle des Ausführungsbeispiels von Fig. 11 ist zur Minimierung der Kantenbelastungen und gleichzeitiger Bereitstellung eines größeren Kontaktteils 29"b die Seite des Kontaktteils 29"b neben dem Ausschnitt 34 auch ausgeschnitten. Die Verwendung einer rotationsasymmetrischen Kontaktscheibe 29', 29" hat den zusätzlichen Vorteil, daß eine relative Drehung zwischen der Kontaktscheibe 29', 29" und dem Querkopf 27' ausgeschlossen wird und dadurch der Gleitverschleiß zwischen diesen verringert wird.
  • Ein modifizierter Halter 31', 31" wird verwendet, um die Kontaktscheibe 29', 29" an Ort und Stelle zu halten, der im Gegensatz zum Halter 31 an der Seite befestigt ist und nicht an der Oberseite, wie insbesondere aus Fig. 12 hervorgeht. Wie aus Fig. 14 ersichtlich ist, gibt es beim Halter 31', 31" einen ungespannten Zustand, in dem sich die freien Enden seiner Schenkel nähern, wie durch die gestrichelten Linien dargestellt ist. Wenn daher der Halter 31', 31" an dem Querkopf 27' befestigt ist, sind seine Schenkel nach außen in die Position der Vollinie gebogen und somit ausreichend elastisch gespannt, um den Halter 31', 31" an Ort und Stelle zu halten. Zusätzlich ist eine Halteröffnung 31'a, 31 "a in dem Bereich offen, wo die Kontaktscheibe 29'b, 29"b an den Ausschnitt 34 grenzt, wie aus Fig. 10, 11 und 13 ersichtlich ist.
  • Es wurden zwar verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben, aber es ist offensichtlich, daß die Erfindung nicht darauf beschränkt ist und zahlreiche Änderungen und Modifizierungen erfahren kann, die den Fachleuten bekannt sind. Während zum Beispiel das bevorzugte Material für die Kontaktscheibe als Siliziumnitrid angegeben wurde, können andere keramische Materialien wie Aluminiumoxid, Zirkondioxid und Zirkonium-Aluminiumoxid-Verbundstoffe verwendet werden. Daher ist diese Erfindung nicht auf die hierin gezeigten und beschriebenen Einzelheiten begrenzt und umfaßt alle Änderungen und Modifizierungen, die im Umfang der beiliegenden Ansprüche enthalten sind.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Die Ventilkipphebelanordriung der vorliegenden Erfindung wird bei einer Vielzahl von Motorventilantriebszügen Anwendung finden, und insbesondere bei jenen, wo Verschleiß und durch Reibung bedingte Seitenlasten aufgrund des Kontakts zwischen dem Kipphebel und dem Ventilquerkopf sich als problematisch erweisen. Die vorliegende Erfindung wird auch in der Verringerung eines parasitären Leistungsverlustes zweckdienlich sein, wodurch sich die Gelegenheit bietet, eine verbesserte Kraftstoffausnutzung zu erreichen.

Claims (20)

1. Ventilquerkopfanordnung (25, 25', 25"), die einen aus Metall hergestellten Ventilquerkopf (27, 27') aufweist, der eine Ausnehmung (32) in seiner oberen Oberfläche (27a), eine tellerförmige Kontaktscheibe (29, 29', 29"), die aus keramischem Material gebildet ist, und einen elastischen Halter (31, 31', 31"), der die Kontaktscheibe (29, 29', 29") in der Ausnehmung (32) hält, aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontaktscheibe (29, 29', 29") lose in der Ausnehmung (32) angeordnet ist und der elastische Halter (31, 31', 31") als Mittel zum Halten der Kontaktscheibe (29, 29', 29") in der Ausnehmung (32) in einer Position an den Ventilquerkopf (27, 27") geklemmt ist, in der er teilweise über der Ausnehmung (32) und einem Teil einer oberen Oberfläche der Kontaktscheibe (29, 29', 29") liegt.
2. Ventilquerkopfanordnung (25, 25', 25") nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material, aus dem die Kontaktscheibe (29, 29', 29") gebildet ist, Siliziumnitrid ist.
3. Ventilquerkopfanordnung (25, 25', 25") nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktscheibe (29, 29', 29") einen Basisteil (29a) aufweist, der in der Ausnehmung (32) angeordnet ist, sowie einen Kontaktteil (29b, 29'b, 29"b), wobei der Kontaktteil (29b, 29'b, 29"b) eine kleinere Fläche als der Basisteil (29a) aufweist und von diesem über der oberen Oberfläche (27a) des Ventilquerkopfs (27, 27') absteht.
4. Ventilquerkopfanordnung (25, 25', 25") nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schulter (29c) durch eine obere Oberfläche des Basisteils (29a) gebildet ist und die Kontaktscheibe (29, 29', 29") in der Ausnehmung (32) durch Anlage des elastischen Halters (31, 31',31") auf der Schulter (29c) gehalten ist.
5. Ventilquerkopfanordnung (25, 25', 25") nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Halter (31, 31',31") zwei Schenkel an gegenüberliegenden Seiten eines Verbindungsteils aufweist.
6. Ventilquerkopfanordnung (25, 25', 25") nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsteil an der oberen Oberfläche (27a) des Ventilquerkopfs (27, 27') angeordnet ist und eine Öffnung (31a, 31a', 31a") aufweist, durch welche der Kontaktteil (29b, 29'b, 29b") der Kontaktscheibe (29, 29', 29") hindurchgeht.
7. Ventilquerkopfanordnung (25, 25', 25") nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Schenkel des elastischen Halters (31, 31', 31" an einer entsprechenden Seite des Ventilquerkopfs (27, 27') angeordnet ist und ein freies Ende (31b) aufweist, das nach innen gebogen ist und auf einer Bodenfläche des Ventilquerkopfs (27, 27') in Eingriff steht bzw. anliegt.
8. Ventilquerkopfanordnung (25, 25', 25") nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfläche des Ventilquerkopfs (27, 27') einen ausgenommenen Bereich aufweist, in den die freien Enden (31b) der Schenkel des elastischen Halters (31, 31', 31") eingreifen.
9. Ventilquerkopfanordnung (25, 25', 25") nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsteil an einer Seitenfläche des Ventilquerkopfs (27, 27') angeordnet ist, wobei sich die Schenkel auf der oberen (27a) und unteren Fläche des Ventilquerkopfs (27, 27') befinden.
10. Ventilquerkopfanordnung (25, 25', 25") nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkel des elastischen Halters (31, 31', 31"), der auf der oberen (27a) Oberfläche des Ventilquerkopfs (27, 27') angeordnet ist, eine Öffnung (31a, 31a', 31a") aufweist, durch welche der Kontaktteil (29b, 29'b, 29"b) der Kontaktscheibe (29, 29', 29") hindurchgeht.
11. Ventilquerkopfanordnung (25, 25', 25") nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite des Ventilquerkopfs (27, 27'), die jener gegenüberliegt, an welcher der Verbindungsteil angeordnet ist, zwischen den Schenkeln in der Nähe der Ausnehmung (32) ausgeschnitten ist.
12. Ventilquerkopfanordnung (25, 25', 25") nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil (29a) der Kontaktscheibe (29, 29', 29") abgestumpft bzw. abgeflacht ist, so daß die Schulter (29c) an jeder seiner gegenüberliegenden Seiten entfernt ist, wobei die abgestumpften bzw. abgeflachten Seiten in der Ausnehmung (32) des Ventilquerkopfs (27, 27') derart gehalten sind, daß sie am nächsten zu den Seiten des Ventilquerkopfs (27, 27') liegen.
13. Ventilquerkopfanordnung (25, 25', 25") nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktteil (29b, 29'b, 29"b) in der Nähe des Ausschnitts (34) des Ventilquerkopfs (27, 27') ausgeschnitten ist.
14. Ventilquerkopfanordnung (25, 25', 25") nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (31a, 31a', 31a") in dem elastischen Halter (31, 31', 31") seitlich in eine Richtung zu dem Ausschnitt (34) hin geöffnet ist.
15. Ventilquerkopfanordnung (25, 25', 25") nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein um den Umfang verlaufender Zwischenraum zwischen der Kontaktscheibe (29, 29', 29") und dem elastischen Halter (31, 31', 31") vorgesehen ist.
16. Ventilquerkopfanordnung (25, 25', 25") nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Halter (31, 31', 31") außen an den Ventilquerkopf (27, 27') in einer Position festgeklemmt ist, in der er teilweise über einer offenen Seite der Ausnehmung (32) und über Oberflächenbereichen der Kontaktscheibe (29, 29', 29") liegt, die in bezug auf die offene Seite der Ausnehmung (32) nach außen weisen.
17. Ventilquerkopfanordnung (25, 25', 25") nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Halter (31, 31', 31 ") ein Mittel zum Halten der Kontaktscheibe (29, 29', 29") in der Ausnehmung (32) darstellt, wobei der elastische Halter (31, 31',31") keine dynamische Belastung durch die Kontaktscheibe (29, 29', 29") erfährt.
18. Ventilquerkopfanordnung (25, 25', 25") nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (32) flach ist und in einer oberen Oberfläche (27a) eines massiven Zentral- bzw. Mittelteils des Ventilquerkopfs (27, 27') ausgebildet ist.
19. Motorzylinderkopfventilantriebszug, wobei eine nockenbetätigte Schub- bzw. Stößelstange (13) die Bewegung eines Kipphebels (17), der aus Metall gebildet ist, überträgt und der Kipphebel (17) Zylinderventile (19) öffnet und schließt, indem er auf einen Ventilquerkopf (27, 27') nach einem der vorangehenden Ansprüche wirkt.
20. Motorzylinderkopfventilantriebszug nach Anspruch 19, wobei eine Ventilstange (19a) eines Zylinderventils (19) an dem Ventilquerkopf (27, 27') an jeder von gegenüberliegenden Seiten der Kontaktscheibe (29, 29', 29") des Ventilquerkopfs (27, 27') befestigt ist.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08170506A (ja) * 1994-12-16 1996-07-02 Isuzu Motors Ltd 内燃機関の動弁装置
JP2000310104A (ja) * 1999-04-28 2000-11-07 Isuzu Motors Ltd エンジンの動弁装置
DE19945525B4 (de) * 1999-09-23 2004-02-05 Man Nutzfahrzeuge Ag Ventilsteuerung für Hubkolben-Brennkraftmaschinen
US6659056B2 (en) * 2001-02-01 2003-12-09 Cummins Inc. Valve train with a single camshaft
JP2005023827A (ja) * 2003-07-01 2005-01-27 Sumitomo Electric Ind Ltd 耐摩摺動部品
EP1775432B1 (de) * 2005-10-11 2011-01-12 Eaton S.r.l. Rollenschlepphebel mit Ventilbrücke als integraler Bestandteil des Rollenschlepphebels
US8006661B2 (en) * 2009-08-04 2011-08-30 International Engine Intellectual Property Company, Llc Bridge and pivot foot arrangement for operating engine cylinder valves
ITUA20163586A1 (it) * 2016-04-29 2017-10-29 Gnutti Carlo Spa Apparato di azionamento delle valvole in motore endotermico

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2385959A (en) * 1941-06-13 1945-10-02 Frank B Yingling Valve operating mechanism
DE2851507C2 (de) * 1978-11-29 1982-05-19 Aktiengesellschaft Kühnle, Kopp & Kausch, 6710 Frankenthal Isolations-Federkörper und dessen Verwendung
US4366785A (en) * 1980-09-19 1983-01-04 Caterpillar Tractor Co. Tappet with wear resisting insert
US4594973A (en) * 1985-06-24 1986-06-17 Energy Conversion Devices, Inc. Cross head for internal combustion engine
JP2874159B2 (ja) * 1986-04-14 1999-03-24 日産自動車株式会社 内燃機関用ロツカアーム
US4833977A (en) * 1986-05-07 1989-05-30 Volkswagen Ag Piston for internal combustion engine
DE3751459T2 (de) * 1986-06-12 1996-01-25 Ngk Spark Plug Co Anordnung für keramisches Ventil.
US4794894A (en) * 1987-03-05 1989-01-03 Cummins Engine Company, Inc. Ceramic tipped pivot rod and method for its manufacture
DE3715758A1 (de) * 1987-05-12 1988-12-01 Daimler Benz Ag Ventilbetaetigungshebel fuer brennkraftmaschinen
US4848286A (en) * 1988-09-28 1989-07-18 Cummins Engine Company, Inc. Ceramic tiped pivot rod and method for its manufacture
JPH02126006U (de) * 1989-03-29 1990-10-17
DE4018989A1 (de) * 1989-06-16 1990-12-20 Ngk Spark Plug Co Reibende gleitstruktur
US4995281A (en) * 1989-07-31 1991-02-26 Ford Motor Company Lightweight rocker arm
US4922867A (en) * 1989-08-30 1990-05-08 Cummins Engine Company, Inc. Valve stop mechanism for internal combustion engines
DE59200059D1 (de) * 1991-03-12 1994-03-17 Avl Verbrennungskraft Messtech Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine.
US5211143A (en) * 1991-05-03 1993-05-18 Ford Motor Company Adjustable valve system for an internal combustion engine
JP2963241B2 (ja) * 1991-06-25 1999-10-18 日本特殊陶業株式会社 機械部品の耐摩耗性強化構造
JPH08226311A (ja) * 1991-07-19 1996-09-03 Sumitomo Electric Ind Ltd セラミックス製アジャスティングシム
US5279211A (en) * 1992-04-24 1994-01-18 Cummins Engine Company, Inc. Mechanically retained wear-resistant ceramic pad
US5323742A (en) * 1993-03-26 1994-06-28 Fuji Oozx, Inc. Shim structure in use for valve tappet of internal combustion engine

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JPH0861021A (ja) 1996-03-05
DE69506775D1 (de) 1999-02-04
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EP0682171B1 (de) 1998-12-23

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