DE1189792B - Ventilfederanordnung an einer Kolbenbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Ventilfederanordnung an einer Kolbenbrennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Ventilfederanordnung an einer Kolbenbrennkraftmaschine mit mindestens einer auf den Ventilschaft wirkenden Ventilfeder mit geringer Eigendämpfung, welche in Serie mit mindestens einer Tellerfeder angeordnet ist, welche über die gesamte Steuerperiode die von der Ventilfeder ausgeübte Kraft überträgt und die - gegebenenfalls zusammen mit einer weiteren Tellerfeder - mindestens einen mit der Umgebung durch Öffnungen geringen Querschnitts verbundenen Innenraum von beim Einfedern veränderlicher Größe umschließt, der auch bei voller Ventilöffnung erhalten bleibt.
• Ventilfederschwingungen, die bekanntlich zum raschen Bruch von Ventilfedern führen, hat man bisher durch eine Überdimensionierung der Ventilfeder und Verlegung ihrer Resonanzfrequenz zu verhindern versucht, was allerdings nicht in allen Fällen ausreicht, da weiter die Gefahr der Beschädigung der Federn durch harmonische Frequenzen usw. besteht. Es sind auch verschiedene Ventilschwingungsdämpfer bekanntgeworden, welche jedoch alle schwerwiegende Nachteile aufweisen.
• Schwingungsdämpfer mit mechanischer Reibung sind mit Abnutzung verbunden, wobei meistens mit der Abnutzung gleichzeitig auch die dämpfende Wirkung abnimmt. Gummiteile, welche oft zum Dämpfen der Schwingungen von Ventilfedern verwendet werden, leiden an Alterung durch die Einwirkung von Öl und Wärme.
• Es ist bereits für einen anderen Zweck eine Serienanordnung mehrerer Tellerfedern mit einer Schraubenfeder vorgeschlagen worden. Bei dieser Anordnung tritt eine gewisse mechanische Dämpfung der Ventilfeder ein, welche jedoch in vielen Fällen nicht ausreicht. Die beim Durchfedern der Tellerfedern bezüglich ihres Volumens veränderlichen Zwischenräume zwischen den einzelnen Tellerfedern haben zudem ein Einsaugen und Auspressen von Luft zur Folge, wodurch eine zusätzliche pneumatische Dämpfung erfolgt. Wegen der Kompressibilität der Luft ist deren Wirkung jedoch minimal.
• Es sind auch Ventilfederanordnungen mit einer einzigen Tellerfeder, die mit einer Schraubenfeder in Serie angeordnet ist, bekannt, wodurch die Drehung des Ventils unterstützt werden soll. Die Tellerfeder ist für diesen Zweck so dimensioniert, daß sie bei angehobenem Ventil flach gegen die Unterlage gedrückt wird. Gleichzeitig wird durch Zufuhr von Öl dafür gesorgt, daß sich zwischen der Tellerfeder und der Unterlage ein Ölfilm bilden kann, auf welchem die Tellerfeder in flach angedrückter Stellung schwimmt. Bei dieser Ausführung findet eine gewisse hydraulische Dämpfungswirkung statt. Diese Dämpfung wird jedoch in dem Augenblick, wo sie am meisten benötigt wird, nämlich bei voll geöffnetem Ventil, unwirksam, da die flachgedrückte Tellerfeder in diesem Zustand nicht als Dämpfer wirken kann.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Schwingungsdämpfer für Ventilfedern zu beseitigen und eine Anordnung zur Dämpfung der Schwingungen von Ventilfedern zu schaffen, welche auch in den schwierigsten Fällen ausreicht. Das wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß der Innenraum zum Zwecke der hydraulischen Schwingungsdämpfung Öl enthält.
• Die Erfindung wird an Hand zweier in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt einer erfindungsgemäßen Anordnung in zwei Stellungen, F i g. 2 einen Schnitt einer abgeänderten Ausführung der Anordnung, ebenfalls in zwei Stellungen. In F i g. 1 ist in einem Motorkopf 1 eine Ventilführung 2 angeordnet, in welcher der Schaft 3 eines Ventils geführt ist. Der Ventilschaft 3 ist mit einem Federteller 4 versehen, der mittels bekannter Einlagen 5 auf dem Ventilschaft befestigt ist. Gegen den Federteller 4 stützen sich die Enden zweier Ventilfedern 6 und 7, welche zusammen einen Ventilfedersatz bilden und deren andere Enden auf einem Teil 8 aufliegen, welcher auf der Ventilführung 2 verschiebbar ist. Der Teil 8 stützt sich gegen Tellerfedern 9, die auf einem im Motorkopf 1 geführten, sich gegen die Ventilführung 2 stützenden Teil 10 aufliegen. Die Teile 8 und 10 sind mit Dichtungen 11 und 12 versehen. Der Teil 8 weist Öffnungen 13 und 14 auf, die mit Kanälen 15 und 16 in der Ventilführung 2 zusammenwirken. Der Kanal 15 führt zu einer im Teil 2 ausgeführten öl-Sammelrinne 17 und ist so angeordnet, daß eine Verbindung zwischen ihm und der Öffnung 13 im Teil 8 besteht, wenn der Ventilschaft 3 sich in der der geschlossenen Lage des Ventils entsprechenden Stellung befindet (linke Hälfte der F i g. 1). Der Kanal 16 tritt in" Verbindung mit der Öffnung 14 bei geöffnetem Ventil (rechte Hälfte der F i g. 1). Der Motorkopf 1 ist noch mit Kanälen 18 und die Ventilführung 2 mit Kanälen 19 versehen, welche in der eingezeichneten Pfeilrichtung von Druckluft durchströmt sind.
• Die linke Hälfte der F i g. 1 entspricht der Stellung der Ventilfeder bei geschlossenem Ventil, die rechte Hälfte der F i g. 1 der Stellung bei geöffnetem Ventil. Es ist aus der F i g. 1 ersichtlich, daß sich dabei die mit den Federn 6 und 7 in Serie angeordneten Tellerfedern ebenfalls an der Abfederung des Ventils beteiligen und mit den Federn 6, 7 zusammenwirken. Da jedoch die Tellerfedern 9 eine gewisse Eigendämpfung aufweisen, wird dadurch ein Aufschwingen der Ventilfedern erschwert. Diese dämpfende Wirkung der Tellerfeder kann noch bedeutend dadurch verstärkt werden, daß die Tellerfedern so geformt sind, daß diese eine nichtlineare Charakteristik haben. Auf diese Weise wird die Charakteristik der gesamten Anordnung ebenfalls nichtlinear. Die Anordnung hat dann keine feste Resonanzfrequenz, sondern diese ändert sich während der Ventilbewegung. Darüber hinaus wird die veränderliche Größe des von den Tellerfedern umschlossenen Innenraumes zur Schwingungsdämpfung herangezogen.
• In der linken Hälfte der F i g. 1 ist der von den Tellerfedern umschlossene Innenraum größer, und da gleichzeitig die Öffnung 13 im Teil 8 mit dem Kanal 15 in der Ventilführung 2 in Verbindung steht, wird in den Innenraum der Tellerfedern durch den Kanal 15 Öl eingesaugt. Bei einer folgenden Zusammendrückung der Ventilfeder (rechte Hälfte der F i g. 1) wird der von der Tellerfeder umschlossene Innenraum verkleinert, und das in diesem enthaltene Öl wird durch die Öffnung 14 und den Kanal 16 hinausgedrückt und der Gleitfläche der Ventilführung 2 zugeführt. Auf diese Weise wird neben einer besonders wirkungsvollen Schwingungsdämpfung noch der Innenraum der Tellerfeder zur Förderung von Schmieröl für die Ventilführung ausgenützt. Gleichzeitig wird durch das durchströmende Öl die Tellerfeder gekühlt und die in dieser durch Reibung entstandene Wärme abgeführt. Die durch die Kanäle 18 und 19 strömende Luft verhindert ein Eindringen von Öl in den unteren Teil der Ventilführung und dadurch die Gefahr der Entstehung von Ölkoks in diesem Teil. Das von der Luft mitgerissene Öl wird, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, wieder in den Ventilraum zurückgeführt.
• In der F i g. 2 ist eine abgeänderte Ausführung der erfindungsgemäßen Ventilanordnung dargestellt. Bei dieser sind die Ventilführung 2 und der Ventilschaft 3 aus Material hergestellt, welches keiner Schmierung bedarf. Das Eindringen von Öl zu den Gleitflächen wird dabei durch Dichtungen 20 verhindert. Das durch den Innenraum der Tellerfeder geförderte Öl wird bei diesem Ausführungsbeispiel nicht zu der Ventilführung gefördert, sondern durch entsprechend dimensionierte Kanäle 21, 22 wieder in den Ventilraum zurückgeführt. Durch entsprechende Bemessung der Kanäle 21, 22 ist es möglich, die Dämpfungswirkung der Tellerfeder nach dem Prinzip der bekannten Schwingungsdämpfer in weitem Umfang zu ändern.
• Es versteht sich, daß, obwohl in den beiden dargestellten Ausführungsbeispielen Schraubenfedern vorgesehen sind, im Sinne des Erfindungsgedankens die Tellerfeder zusammen mit anderen Ausführungen von Ventilfedern, die keine oder nur eine geringe Eigendämpfung aufweisen, verwendet werden kann. Es ist auch nicht unbedingt notwendig, daß bei einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Ausnutzung hydraulischer Dämpfung ein dem Teil 8 entsprechender, eine Schieberwirkung ausübender Teil vorhanden ist. Unter Umständen genügt ein unvollkommener, einen kleinen Zu- und Abfluß erlaubender Abschluß des Innenraumes der Tellerfeder zusammen mit einer Maßnahme, «-elche gewährleistet, daß in den Innenraum Öl gesaugt wird. Oder es kann auch die Steuerung von Zu- und Abfluß des Öles durch Ventile oder Klappen erfolgen.
• Nach der F i g. 1 wird das durch die Tellerfeder gepumpte Öl zur Schmierung des Ventilschaftes verwendet. Es versteht sich, daß diese Pumpwirkung der Tellerfeder bzw. das durch diese geförderte Öl auch für andere Zwecke verwendet werden kann.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Ventilfederanordnung an einer Kolbenbrennkraftmaschine mit mindestens einer auf den Ventilschaft wirkenden Ventilfeder mit geringer Eigendämpfung, welche in Serie mit mindestens einer Tellerfeder angeordnet ist, welche über die gesamte Steuerperiode die von der Ventilfeder ausgeübte Kraft überträgt und die - gegebenenfalls zusammen mit einer weiteren Tellerfeder -mindestens einen mit der Umgebung durch öffnungen geringen Querschnitts verbundenen Innenraum von beim Einfedern veränderlicher Größe umschließt, der auch bei voller Ventilöffnung erhalten bleibt, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Innenraum zum Zwecke der hydraulisehen Schwinaungsdämpfung Öl enthält.
2. 2. Ventilfederanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ventilfeder und der Tellerfeder ein als Steuerschieber ausgebildeter, die Zuführung und Ableitung von Öl in und aus dem Innenraum steuernder Teil angeordnet ist.
3. 3. Ventilfederanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Tellerfeder geförderte Öl der Ventilführung zugeführt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 880 969, 899 887, 928 022, 928 860, 1042 29l; französische Patentschrift Nr. 557137; britische Patentschriften Nr. 519 429, 588 044; USA.-Patentschriften Nr. 2117 434 2 297 943, 2 735 515, 2 855 913.