DE10045773C2

DE10045773C2 - Zylindrisches Rollkontaktelement

Info

Publication number: DE10045773C2
Application number: DE10045773A
Authority: DE
Inventors: Juntaro Sahara; Shinichi Natsumeda
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 2000-09-15
Publication date: 2002-11-07
Anticipated expiration: 2020-09-16
Also published as: JP4284778B2; US6311660B1; JP2001082114A; DE10045773A1

Description

Die Erfindung betrifft ein zylindrisches Rollkontaktele ment wie etwa eine, Stößelrolle, die als angetriebenes Teil etwa in einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung oder für ein Einlaß- oder Auslaßventil oder dergleichen in einer Brennkraftmaschine verwendet wird.

Für ein zylindrisches Rollkontaktelement wie etwa eine Stößelrolle werden Legierungen auf Eisenbasis wie etwa Lagerstahl und Werkzeugstahl, Keramiken wie etwa Silici umnitrid und dergleichen verwendet. Hierbei besteht jedoch das folgende Problem. Wegen der fehlenden Paralle lität zwischen einem Nocken und einer Kontaktoberfläche oder der Ablenkung der Welle einer Kraftstoffeinspritz einrichtung oder des Schafts eines Einlaß- oder Auslaß ventils erfolgt lediglich ein teilweiser Kontakt des Nockens mit einem Endabschnitt der Stößelrolle, so daß der Lagerdruck zwischen der Stößelrolle und dem Nocken ansteigt. Daraus ergeben sich eine instabile Drehung sowie ein Fressen, ein Verschleiß, ein Aufrauhen oder ein Abblättern der Kontaktoberfläche.

Daher ist eine Technik vorgeschlagen worden, mit der die Kontaktoberfläche der Stößelrolle mit einer Balligkeit versehen wird, um den obengenannten lediglich teilweisen Kontakt aufgrund einer fehlenden Parallelität und einer Ablenkung einer Welle zu verringern, wodurch ein Anstieg des Lagerdrucks unterdrückt wird und eine stabile Drehung erhalten werden kann. Die Form der Scheitellinie der Balligkeit umfaßt eine sogenannte Vollballigkeit, eine trapezförmige Balligkeit und eine aus einer Kombination von Kreisbögen gebildete Balligkeit. Beispielsweise ist aus JP 5-36005-A bekannt, im Mittelabschnitt der Kontakt oberfläche eine kreisbogenförmige Balligkeit mit großem Krümmungsradius vorzusehen und an einem Endabschnitt der Kontaktoberfläche eine kreisbogenförmige Balligkeit mit kleinem Krümmungsradius vorzusehen, um die Probleme der trapezförmigen Balligkeit und der Vollballigkeit zu vermeiden.

Bei den in den letzten Jahren entwickelten Stößelrollen ist jedoch der Lagerdruck mit dem Nocken sehr hoch, um eine Steuerung mit höherer Genauigkeit durch genaue Übertragung der Drehung des Nockens an die Kraftstoffein spritzeinrichtung oder dergleichen zu erreichen. Da außerdem die Kraftstoffeinspritzung als Maßnahme zur Kontrolle der Abgase mit höherem Druck erfolgt, unter liegt die Kontaktoberfläche mit dem Nocken einem äußerst hohen Kontaktdruck. Aus diesem Grund tritt bei den oben genannten Balligkeiten aufgrund einer Fehlausrichtung während der Montage, z. B. aufgrund einer Neigung, ein übermäßig großer Lagerdruck am Endabschnitt, d. h. eine Kantenlast, auf, obwohl die Balligkeiten die Drehung übertragen können. Folglich bestehen die Probleme, daß der Verschleiß gefördert wird, daß bei der Übertragung der Drehung Schwankungen auftreten, daß die Leistung der Brennkraftmaschine abnimmt und daß die Rollebensdauer der Stößelrolle aufgrund der Abblätterung der Kontaktoberflä che abnimmt.

Fig. 9 zeigt eine kreisbogenförmige Balligkeit einer allgemeinen Stößelrolle. In diesem Beispiel beträgt die Hälfte L_e der effektiven Kontaktlänge 8 mm und umfaßt einen Mittelabschnitt mit kreisbogenförmiger Balligkeit mit einem Krümmungsradius von 2000 mm und einen 3 mm- Abschnitt, der von einer axialen Position x = 5 mm mit als Ursprung gesetztem Zentrum in Richtung der Scheitel linie zum Ende reicht und einen Krümmungsradius von 800 mm aufweist. Fig. 10 zeigt die Verteilung des Lager drucks, wenn die Stößelrolle mit dieser Balligkeitsform und der Nocken unter einer Neigung von 5/1000 in gegenseitigen Kontakt gebracht werden. Auf der Abszisse ist das Verhältnis der obengenannten axialen Position x mit als Ursprung gesetztem Zentrum in Richtung der Scheitel linie zur Hälfe L_e der effektiven Kontaktlänge aufgetra gen, während auf der Ordinate das Verhältnis des Lager drucks P zum maximalen Hertzschen Lagerdruck P_H aufgetra gen ist. Hierbei wird jedoch angenommen, daß der maximale Hertzsche Lagerdruck als maximaler Kontaktlagerdruck definiert ist, der im Zentrum der Kontaktoberfläche auftritt, wenn kreisförmige Zylinder unter idealen Bedin gungen, unter denen weder eine Fehlausrichtung noch eine Kantenlast vorhanden ist, in gegenseitigen Kontakt ge bracht werden. Dann geht aus der Zeichnung hervor, daß im herkömmlichen Fall eine extreme Kantenlast auftritt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein zylindrisches Rollkontaktelement wie etwa eine Stößel rolle zu schaffen, die einen Anstieg des Lagerdrucks verhindern, einen Verschleiß und ein Abblättern unter drücken oder verhindern kann und die Leistung der Brenn kraftmaschine sicherstellt, indem spezifische numerische Werte für die Form der eine Kombination aus Kreisbögen aufweisenden Balligkeit und numerische Werte für die Form der partiellen Balligkeit angegeben werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein zylindrisches Roll kontaktelement nach Anspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Als ein Ergebnis der Analyse des Lagerdrucks wurde eine logarithmische Balligkeit (Dissertation von P. M. Jones und R. Gohar, "Roller bearings under radial and eccentric loads" TRIBOLOGY International, Bd. 14, 1981, S. 131 bis 136) bestimmt, in der selbst bei Auftreten einer Neigung von ungefähr 5/1000 ein übermäßiger Anstieg des Lager drucks, d. h. die sogenannte Kantenlast, nicht auftritt.

Die logarithmische Balligkeit zeigt zwar theoretisch eine lange Lebensdauer, sie kann jedoch nur schwer hergestellt werden. Daher wird, indem die Aufmerksamkeit auf die Tat sache gerichtet wird, daß eine kreisbogenförmige Ballig keit ebenfalls eine lange Lebensdauer besitzt, wenn ihre Form stark an eine logarithmische Balligkeit angenähert ist, der Abfallbetrag der Balligkeit bei ±L_e vom Zentrum der Rollkontaktoberfläche, d. h. bis zu zwei Endpunkten der Kontaktoberfläche, zwischen zwei logarithmischen Balligkeitsprofilen gesetzt.

Ferner ist in dem zylindrischen Rollkontaktelement, das am Nocken einer Nockenwelle anliegt und in axialer Rich tung drehbar unterstützt ist, eine Balligkeit auf einer Kontaktoberfläche mit dem Nocken vorgesehen, wobei die Form der Scheitellinie der Balligkeit unter der Annahme, daß die Hälfte der effektiven Kontaktlänge der Kontakt oberfläche in Richtung der Scheitellinie der Kontaktober fläche durch L_e gegeben ist, so beschaffen sein kann, daß ein Betrag δ des Abfalls der Balligkeit an einer axialen Position x mit als Ursprung gesetztem Zentrum der Kon taktoberfläche die folgende Formel erfüllt:

1/E' = (1 - ν₁ ²)/E₁ + (1 - ν₂ ²)/E₂

E₁: longitudinaler Elastizitätsmodul des Werkstoffs des Rollkontakt-Zylinders,
E₂: longitudinaler Elastizitätsmodul des Werkstoffs des Gegenelements,
ν₁: Poisson-Verhältnis des Werkstoffs des Rollkon takt-Zylinders,
ν₂: Poisson-Verhältnis des Werkstoffs des Gegenele ments
r₁: Außenradius des zylindrischen Rollkontaktelements an der Paßfläche, die am Gegenelement anliegt,
r₂: Minimalwert des Krümmungsradius eines Vorsprungabschnitts des Gegenelements an seiner äußeren Umfangsfläche,
ln: natürlicher Logarithmus.

Es wird angemerkt, daß für die axiale Position x mit als Ursprung gesetztem Zentrum der Kontaktoberfläche in der weiter oben erwähnten Formel (1) in den Formeln (2-1) und (2-2) die Werte 0,85L_e und 1,0L_e eingesetzt sind. Der Grund für die spezifische Setzung von 0,85L_e und 1,0L_e als axiale Position x mit als Ursprung gesetztem Zentrum der Kontaktoberfläche ist der folgende: Aufgrund der Tatsache, daß die Kantenlast wahrscheinlich nicht in der Umgebung des Zentrums der Kontaktoberfläche des zylindri schen Rollkontaktelements, sondern an einer Position, die näher an einem Endabschnitt liegt, auftritt, kann das Balligkeitsprofil grob definiert werden, indem die Ab fallbeträge δ an zwei Punkten einer Scheitellinie der Kontaktoberfläche auf einer Kurve definiert werden, die mehrere Kreisbögen verbindet. Als Ergebnis der Analyse wurde nachgewiesen, daß die Lebensdauer lang wird, wenn die Position x vom Zentrum der Scheitellinie der Kontaktoberfläche an den Positionen 0,85L_e und 1,0L_e den Bereich einer günstigen logarithmischen Balligkeitsform durch läuft. Es wird angemerkt, daß die die Kreisbögen verbin denden Kurve offensichtlich sehr stark an eine logarith mische Kurve angenähert ist, falls an zwei Punkten in der Nähe des Endes Torpositionen (gate positions) vorgesehen sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut lich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 eine erläuternde Darstellung eines Nockens, eines Kipphebelarms und eines Ventils sowie einer Stö ßelrolle gemäß einer Ausführungsform;

Fig. 2 eine erläuternde Darstellung von Einzelheiten des Balligkeitsprofils der Stößelrolle;

Fig. 3 eine erläuternde Darstellung der Balligkeitspro file der Stößelrollen in Beispielen 1 und 2;

Fig. 4 eine erläuternde Darstellung der Verteilung des Lagerdrucks der Stößelrolle nach Fig. 3;

Fig. 5 eine erläuternde Darstellung des Balligkeitspro fils der Stößelrolle in einem Beispiel 3;

Fig. 6 eine erläuternde Darstellung der Verteilung des Lagerdrucks der Stößelrolle nach Fig. 5;

Fig. 7 eine erläuternde Darstellung des Balligkeitspro fils der Stößelrolle in einem Beispiel 4;

Fig. 8 eine erläuternde Darstellung der Verteilung des Lagerdrucks der Stößelrolle nach Fig. 7;

Fig. 9 die bereits erwähnte erläuternde Darstellung eines Balligkeitsprofils einer herkömmlichen bei spielhaften Stößelrolle; und

Fig. 10 die bereits erwähnte erläuternde Darstellung der Verteilung des Lagerdrucks der Stößelrolle nach Fig. 9.

Als eine bevorzugte Ausführungsform eines zylindrischen Rollkontaktelements der Erfindung wird eine Stößelrolle beschrieben. Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Stößelrolle in Verbindung mit einem Nocken, einem Kipphe belarm und einem Ventil, die gemeinsam ein Einlaß- oder Auslaßventil der Brennkraftmaschine bilden. Einige Nocken 1 (in Fig. 1 ist nur ein Nocken gezeigt) sind an einer Nockenwelle 2 ausgebildet, die synchron mit einer nicht gezeigten Kurbelwelle gedreht wird. Ein Kipphebelarm 5 schwenkt entsprechend dem Profil der Nockenoberfläche jedes Nockens 1 und preßt einen Schaft eines Ventils 6, wodurch das Ventil geöffnet und geschlossen wird. Eine Stößelrolle 3, die durch eine Stößelrollen-Welle 4 axial drehbar unterstützt ist, ist an einem Abschnitt des Kipphebelarms 5 befestigt und mit der Nockenoberfläche des Nockens 1 in Kontakt. Eine äußere Umfangsfläche der Stößelrolle 3 liegt an der Nockenoberfläche des Nockens 1 an.

Fig. 2 zeigt die Form der Scheitellinie der äußeren Umfangsfläche (Kontaktfläche) der Stößelrolle 3, d. h. die Form der Balligkeit. Diese Stößelrolle ist aus Lager stahl hergestellt, wobei ihr Außendurchmesser 40 mm beträgt, ihr Innendurchmesser 20 mm beträgt und die effektive Kontaktlänge 16 mm beträgt. Somit beträgt die obengenannten Hälfte L_e der effektiven Kontaktlänge 8 mm.

Der Werkstoff des Nockens 1 ist ebenfalls Lagerstahl, wo bei der minimale Krümmungsradius des Außendurchmessers 25 mm beträgt. Ferner ist die axiale Position mit als Ursprung gesetztem Zentrum in Richtung der Scheitellinie der Stößelrolle 3 mit x bezeichnet, während der Abfallbe trag der Balligkeit an der Position x mit δ bezeichnet ist. Der Abfallbetrag der Balligkeit an der axialen Endposition (x = L_e), die gleich der halben effektiven Kontaktlänge ist, d. h. an einem Endpunkt der effektiven Kontaktlänge, ist durch δ_end gegeben. Im allgemeinen ist der Abfallbetrag der Balligkeit um so größer, je näher er sich am Endpunkt befindet.

In den Fig. 3A und 3B ist in der Beziehung zwischen der Position x und dem Abfallbetrag δ der Balligkeit eine in Formel (1) definierte obere Grenze durch die gestrichelte Linie gezeigt, während eine in Formel (1) definierte untere Grenze durch die punktierte Linie definiert ist. Die durchgezogenen Linien in der jeweiligen Zeichnung sind so beschaffen, daß in unterschiedlichen Beispielen durch Setzen des als Ursprung gesetzten Zentrums in Richtung der Scheitellinie der Abfallbetrag d der Ballig keit für jeden Millimeter der effektiven Kontaktlänge vom Ursprung und der Abfallbetrag d_end der Balligkeit am obengenannten Endpunkt so bestimmt sind, daß eine gleich mäßige Scheitellinienform erhalten werden kann. In Fig. 3A, die dem Beispiel 1 entspricht, ist die Ballig keitsform in der Nähe der unteren Grenze angegeben. Da weiterhin ein Wert, der gleich oder kleiner als 0,001 mm ist, in den Fehlerbereich des Balligkeits-Abfallbetrags fällt, folgt, daß für den Abfallbetrag δ der Balligkeit dann, wenn die axialen Positionen mit als Ursprung ge setztem Zentrum in Richtung der Scheitellinie x = 1 mm bzw. x = 2 mm sind, der untere Grenzwert auf 0 gesetzt werden kann und der obere Grenzwert auf 0,001 mm gesetzt werden kann. Weiterhin ist in Fig. 3B, die dem Beispiel 2 entspricht, die Balligkeitsform auf einen Zwischenwert zwischen der oberen Grenze und der unteren Grenze ge setzt. Gleiches gilt für den Balligkeits-Abfallbetrag δ in dem Fall, in dem die axiale Position x = 1 mm nicht kleiner als 0 und nicht größer als 0,001 mm ist.

In diesen Beispielen wurde die Lagerdruckverteilung bei einer Neigung der Stößelrolle relativ zum Nocken von 5/1000 analysiert. Die Ergebnisse jeder Analyse sind in den Fig. 4A bzw. 4B gezeigt. Fig. 4A entspricht dem in Fig. 3A gezeigten Beispiel, während Fig. 4B dem in Fig. 3B gezeigten Beispiel 2 entspricht. Auf der Abszisse jedes Diagramms ist das Verhältnis der obengenannten Position x mit als Ursprung gesetztem Zentrum in Richtung der Scheitellinie zu der Hälfte L_e der effektiven Kon taktlänge aufgetragen, während auf der Ordinate das Verhältnis des Lagerdrucks P zum maximalen Hertzschen Lagerdruck P_H aufgetragen ist. In Fig. 4A, die dem Bei spiel 1 entspricht, kann eine Kantenlast wie etwa jene, die in der obenbeschriebenen herkömmlichen Balligkeits form in Fig. 10 zu sehen ist, obwohl der Gradient der Lagerdruckverteilung verhältnismäßig groß ist, nicht festgestellt werden. Weiterhin ist in Fig. 4B, die dem Beispiel 2 entspricht, der Gradient der Lagerdruckvertei lung noch geringer, wobei eine Kantenlast selbstverständ lich nicht erfaßt werden kann. Daher ist es in diesen beiden Beispielen möglich, eine stabile Drehung der Brennkraftmaschine fortzuführen, ohne daß eine Beschädi gung wie etwa ein Verschleiß, ein Fressen oder ein Ab blättern auftritt.

In Fig. 5 ist die Stößelrolle gemäß einem dritten Bei spiel der Erfindung mit einer Balligkeit versehen, die durch Kombinieren kreisbogenförmiger Balligkeiten erhal ten wird. Die Spezifikationen dieser Stößelrolle und des Nockens sind jenen der Beispiele 1 und 2, die oben beschrieben worden sind, ähnlich, ferner sind sowohl die Stößelrolle als auch der Nocken aus Lagerstahl herge stellt. Die Balligkeit der Stößelrolle ist die sogenannte partielle Balligkeit, bei der an der Außenseite ab der axialen Position mit als Ursprung gesetztem Zentrum in Richtung der Scheitellinie x = 2 mm eine kreisbogenför mige Balligkeit vorgesehen ist. Die Balligkeit ist so beschaffen, daß der Krümmungsradius der kreisbogenförmi gen Balligkeit beginnend bei dieser Position 528 mm beträgt und die kreisbogenförmige Balligkeit an der Außenseite einen Krümmungsradius von 20 mm besitzt, wobei der Abfallbetrag δ_end (δ₂ in der Zeichnung) der Balligkeit am Endpunkt der effektiven Kontaktlinienlänge 0,09 mm betrug. Folglich beträgt der Abfallbetrag δ (δ₁ in der Zeichnung) der Balligkeit an der Position x = 6,8 mm, an der die axiale Position x gleich der 0,85fachen Hälfte L_e der effektiven Kontaktlänge ist, 0,04 mm. Weiterhin wird in einem Verbindungsabschnitt zwischen der kreisbogenför migen Balligkeit mit einem Krümmungsradius von 528 mm und dem geradlinigen Abschnitt ein Kreisbogen mit einem Krümmungsradius von 150 mm verwendet, um die beiden Abschnitte gleichmäßig miteinander zu verbinden. In der Kombination der Stößelrolle und des Nockens beträgt der Abfallbetrag δ der Balligkeit an der Position x = 0,85L_e (= 6,8) mm in der obigen Formel (2-1) nicht weniger als 0,009 mm und nicht mehr als 0,45 mm, außerdem beträgt der Abfallbetrag δ der Balligkeit an der Position x = 1,0L_e (= 8 mm) in der obigen Formel (2-2) nicht weniger als 0,028 mm und nicht mehr als 0,119 mm, so daß das Ballig keitsprofil in diesen Beispielen die beiden genannten Bedingungen erfüllt.

Für dieses Beispiel 3 wurde die Lagerdruckverteilung bei einer Neigung der Stößelrolle in bezug auf den Nocken von 5/1000 analysiert. Die Ergebnisse der Analyse sind in Fig. 6 gezeigt. Auf der Abszisse des Diagramms ist das Verhältnis der axialen Position x mit als Ursprung ge setztem Zentrum in Richtung der Scheitellinie zur Hälfte L_e der effektiven Kontaktlänge aufgetragen, während auf der Ordinate das Verhältnis des Lagerdrucks P zum maxima len Hertzschen Lagerdruck P_H aufgetragen ist. Wie aus dem Diagramm hervorgeht, ist der Anstieg des Lagerdrucks gering und kann keine Kantenlast festgestellt werden. Im Ergebnis ist es in diesem Beispiel 3 möglich, die stabile Drehung der Brennkraftmaschine fortzuführen, ohne eine Beschädigung wie etwa einen Verschleiß, ein Fressen oder ein Abblättern hervorzurufen.

In dem Beispiel 4 der Erfindung, das als nächstes erläu tert wird, ist die Stößelrolle mit einer Balligkeit versehen, die durch Kombinieren kreisbogenförmiger Bal ligkeiten erhalten wird, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Sowohl die Stößelrolle als auch der Nocken sind aus Lagerstahl hergestellt. Die Stößelrolle besitzt einen Außendurchmesser von 40 mm, einen Innendurchmesser von 20 mm und eine effektive Kontaktlänge von 14 mm, ferner beträgt die Hälfte L_e der effektiven Kontaktlänge 7 mm. Der Minimalwert des Krümmungsradius des Außendurchmessers des Nockens 1 beträgt 25 mm. Die Balligkeit der Stößel rolle entspricht der sogenannten partiellen Balligkeit, bei der an der Außenseite ab der axialen Position mit als Ursprung gesetztem Zentrum in Richtung der Scheitellinie x = 2 eine kreisbogenförmige Balligkeit vorgesehen ist. Die Balligkeit ist so beschaffen, daß der Krümmungsradius der kreisbogenförmigen Balligkeit ab dieser Position 448 mm beträgt, ferner ist ab diesem Punkt an der Außen seite eine kreisbogenförmige Balligkeit mit einem Krüm mungsradius von 26 mm vorgesehen, so daß der Abfallbetrag δ_end (δ₂ in der Zeichnung) der Balligkeit am Endpunkt der effektiven Kontaktlinienlänge 0,07 mm beträgt. Folglich beträgt der Abfallbetrag (δ₁ in der Zeichnung) der Bal ligkeit an der Position x = 5,95 mm, an der die axiale Position gleich der 0,85fachen Hälfte L_e der effektiven Kontaktlänge ist, 0,035 mm. Weiterhin wird an einen Verbindungsabschnitt zwischen der kreisförmigen Ballig keit mit dem Krümmungsradius von 448 mm und dem geradli nigen Abschnitt ein Kreisbogen mit einem Krümmungsradius von 150 mm verwendet, um die beiden Abschnitte gleichmä ßig miteinander zu verbinden. In der Kombination der Stößelrolle und des Nockens ist der Abfallbetrag δ bei x = 0,85L_e (= 5,95 mm) in der obengenannten Formel (2-1) nicht kleiner als 0,009 mm und nicht größer als 0,044 mm, ebenso ist der Abfallbetrag δ der Balligkeit bei x = 1,0L_e (= 8 mm) in der obengenannten Formel (2-2) nicht kleiner als 0,027 mm und nicht größer als 0,115 mm, so daß das Balligkeitsprofil in diesen Beispielen die beiden genannten Bedingungen erfüllt.

Für dieses Beispiel 4 wurde die Lagerdruckverteilung bei einer Neigung der Stößelrolle in bezug auf den Nocken von 5/1000 analysiert. Die Ergebnisse der Analyse sind in Fig. 8 gezeigt. Auf der Abszisse des Diagramms ist das Verhältnis der obengenannten axialen Position x mit als Ursprung gesetztem Zentrum in Richtung der Scheitellinie zur Hälfte L_e der effektiven Kontaktlänge aufgetragen, während auf der Ordinate das Verhältnis des Lagerdrucks P zum maximalen Hertzschen Lagerdruck P_H aufgetragen ist. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist der Anstieg des Lagerdrucks gering und kann keine Kantenlast festgestellt werden. Im Ergebnis ist es im Beispiel 4 möglich, die stabile Drehung der Brennkraftmaschine fortzuführen, ohne eine Beschädigung wie etwa einem Verschleiß, ein Fressen und ein Abblättern hervorzurufen.

Wie oben beschrieben worden ist, ist es in dem zylindri schen Rollkontaktelement wie etwa der Stößelrolle der Er findung durch Definieren des Balligkeitsprofils oder ei nes Abschnitts hiervon auf der effektiven Kontaktlänge selbst bei Auftreten einer Neigung in bezug auf den Noc ken möglich, einen Anstieg des Lagerdrucks zu unterdrüc ken und eine Beschädigung wie etwa einen Verschleiß, ein Fressen und ein Abblättern zu unterdrücken oder zu ver hindern, so daß die Leistung der Brennkraftmaschine gewährleistet werden kann.

Claims

1. Zylindrisches Rollkontaktelement (3), das an einem Gegenelement (1) mit einer Oberfläche mit bestimm tem Krümmungsradius anliegt und axial drehbar unterstützt ist, um mit dem Gegenelement (1) an seiner äußeren Um fangsfläche in Rollkontakt zu gelangen, dadurch gekennzeichnet, daß
an der äußeren Umfangsfläche, die am Gegenelement (1) anliegt, eine Balligkeit ausgebildet ist und
unter der Annahme, daß die halbe effektive Kon taktlänge der äußeren Umfangsfläche in Richtung einer Scheitellinie der äußeren Umfangsfläche durch L_e gegeben ist, die Form der Scheitellinie der Balligkeit derart ist, daß ein Abfallbetrag δ der Balligkeit an einer axialen Position x in der Nähe des axialen Endes des zylindrischen Rollkontaktelements (3), die ausgehend von einem als Ursprung gesetzten Zentrum in Richtung der Scheitellinie dieser Umfangsfläche des zylindrischen Rollkontaktelements (3) gemessen wird, die folgende Formel (1) erfüllt:
wobei
1/E' = (1 - ν₁ ²)/E₁ + (1 - ν₂ ²)/E₂
E₁: longitudinaler Elastizitätsmodul des Werkstoffs des Rollkontakt-Zylinders,
E₂: longitudinaler Elastizitätsmodul des Werkstoffs des Gegenelements,
ν₁: Poisson-Verhältnis des Werkstoffs des Rollkon takt-Zylinders,
ν₂: Poisson-Verhältnis des Werkstoffs des Gegenele ments
r₁: Außenradius des zylindrischen Rollkontaktelements an der Paßfläche, die am Gegenelement anliegt,
r₂: Minimalwert des Krümmungsradius eines Vorsprungabschnitts des Gegenelements an seiner äußeren Umfangsfläche,
ln: natürlicher Logarithmus.

2. Zylindrisches Rollkontaktelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenelement, das die Oberfläche mit bestimmten Krümmungsradius besitzt, ein Nocken (1) mit einer äußeren Umfangsfläche ist und das zylindrische Rollkontaktelement eine Stößelrolle (3) ist, die axial drehbar unterstützt ist, an der äußeren Um fangsfläche des Nockens (1) anliegt und auf dieser rollt.

3. Zylindrisches Rollkontaktelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfallbetrag δ in Formel (1) die Beziehung gemäß Formel (1) erfüllt, wenn x = ±0,85L_e oder ±1,0L_e ist.

4. Zylindrisches Rollkontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Balligkeit aus Balligkeitsformen gewählt ist, die eine einzige kreisbogenförmige Balligkeit, eine trapez förmige Balligkeit und eine Balligkeit aus kombinierten Kreisbögen umfaßt.