DE102017104641A1 - Nockenfolgerrolle, Nockenfolger, Ventiltrieb und Brennkraftmaschine - Google Patents

Nockenfolgerrolle, Nockenfolger, Ventiltrieb und Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE102017104641A1
DE102017104641A1 DE102017104641.0A DE102017104641A DE102017104641A1 DE 102017104641 A1 DE102017104641 A1 DE 102017104641A1 DE 102017104641 A DE102017104641 A DE 102017104641A DE 102017104641 A1 DE102017104641 A1 DE 102017104641A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cam follower
cam
partial
follower roller
cams
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102017104641.0A
Other languages
English (en)
Inventor
Uwe DIETEL
Marcel Weidauer
Bernd Mann
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.)
ThyssenKrupp AG
Thyssenkrupp Dynamic Components Teccenter AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Presta TecCenter AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Presta TecCenter AG filed Critical ThyssenKrupp AG
Priority to DE102017104641.0A priority Critical patent/DE102017104641A1/de
Priority to PCT/EP2018/055076 priority patent/WO2018162324A1/de
Publication of DE102017104641A1 publication Critical patent/DE102017104641A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18Rocking arms or levers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/14Tappets; Push rods
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0036Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
    • F01L13/0047Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction the movement of the valves resulting from the sum of the simultaneous actions of at least two cams, the cams being independently variable in phase in respect of each other
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02Valve drive
    • F01L1/04Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/08Shape of cams
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2305/00Valve arrangements comprising rollers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nockenfolgerrolle für einen zwangsgesteuerten Nockenfolger des Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine mit einer Lauffläche. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Lauffläche mehrere, insbesondere zwei, Teillaufflächen (11, 12) für axial geteilte Nocken (13, 14) einer gebauten Nockenwelle aufweist, wobei die Teillaufflächen (11, 12) jeweils gesondert ballig ausgebildet sind, so dass die Lauffläche mehrere Balligkeiten aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Nockenfolgerrolle mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Eine derartige Nockenfolgerrolle ist beispielsweise aus EP 2 574 744 A1 bekannt. Die Erfindung betrifft ferner einen Nockenfolger, einen Ventiltrieb und eine Brennkraftmaschine.
  • Moderne Brennkraftmaschinen unterliegen zunehmend sich verschärfenden Reglementierungen der Schadstoff- und CO2-Emissionen. Die Variabilität im Ventiltrieb ist dabei eine Schlüsseltechnologie, um durch Optimierung des Verbrennungs- und Ladungswechselprozesses den gesetzlichen Anforderungen an Schadstoff- und CO2-Emissionen zu genügen.
  • Ein Beispiel für ein stufenlos variables Ventiltriebssystem ist die sogenannte ConcentricCam-Technologie, die von der Anmelderin entwickelt wurde und zu einer signifikanten Verbesserung der Effizienz und Umweltfreundlichkeit von Brennkraftmaschinen führt. Konkret ist aus der eingangs genannten EP 2 574 744 A1 , die auf die Anmelderin zurückgeht, eine gebaute Nockenwelle mit einem Außenrohr und einer konzentrischen Innenwelle bekannt. Die Nocken der Innenwelle sind relativ zu den Nocken des Außenrohrs verdrehbar, wobei jeweils ein Nocken der Innenwelle mit einem Nocken des Außenrohrs ein Teilnockenpaar bilden, das kraftschlüssig mit einem Nockenfolger verbunden ist. Durch Verstellen der Innenwelle werden die Teilnocken des Teilnockenpaares gespreizt, so dass die Öffnungsdauer des vom Nockenfolger betätigten Ventils stufenlos variiert werden kann. Durch eine Verbreiterung der Ventilhubkurve werden die NOx-Emissionen und somit die Abgasnachbehandlungskosten reduziert.
  • Die für die Spreizung der Nocken erforderliche Aufteilung des Nockenprofils in zwei parallel nebeneinander angeordnete Teilnocken führt zu einem asymmetrischen Kraftangriff und damit zu einem vom Kontaktpunkt aus rollenseitigen, in Richtung der Symmetrieachse gerichteten Kippmoment, sobald die Nockenfolgerrolle einen der beiden Teilnocken überfährt.
  • Aus dem Stand der Technik ist ferner die Verwendung von Nockenfolgerrollen bekannt, die zur Vermeidung von Kantenträgern und damit einhergehender Schädigung der Laufflächen der Kontaktpartner eine in axialer Richtung ballige Mantelfläche besitzen. Die Verwendung solcher Nockenfolgerrollen bei dem vorstehend beschriebenen Nockensystem führt zu einer Verstärkung des Kippmoments.
  • Die bisherigen Maßnahmen zur Begrenzung des Kippmoments können auf Grund von Fertigungstoleranzen, systemisch bedingtem Spiel und Nachgiebigkeiten im Ventiltrieb bei Doppelnockensystemen Kantenträger nicht ausreichend sicher vermeiden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Nockenfolgerrolle der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass Kippmomente beim Einsatz in variablen Ventiltrieben auf einfache Weise verringert werden. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zu Grunde, einen Nockenfolger, einen Ventiltrieb und eine Brennkraftmaschine anzugeben.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Nockenfolgerrolle nach Anspruch 1 gelöst. Mit Blick auf den Nockenfolger wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 8 gelöst. Bezüglich Ventiltrieb und Brennkraftmaschine wird die Aufgabe jeweils durch die Gegenstände der Ansprüche 11, 13 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Nockenfolgerrolle ist für einen zwangsgesteuerten Nockenfolger des Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine vorgesehen und umfasst eine Lauffläche. Die Lauffläche weist mehrere, insbesondere zwei, Teillaufflächen für axial geteilte Nocken einer gebauten Nockenwelle auf. Die Teillaufflächen sind jeweils gesondert ballig ausgebildet, so dass die Lauffläche mehrere Balligkeiten aufweist.
  • Im Unterschied zum Stand der Technik ist die Lauffläche nicht durchgehend ballig, d.h. mit einer einzigen Balligkeit ausgebildet, sondern weist mehrere Balligkeiten auf, die sich nebeneinander in axialer Richtung der Nockenfolgerrolle erstrecken. Jede Balligkeit entspricht einer Teillauffläche. Die einzelne Balligkeit erstreckt sich in axialer Richtung der Nockenfolgerrolle und bildet eine Mantelfläche mit einem Scheitelpunkt, der von den Innen- und Außenrändern der zugehörigen Teillauffläche beabstandet ist. Der Scheitelpunkt ist bezogen auf die Innen- und Außenrändern erhaben. Im Unterschied zu einer Nockenfolgerrolle mit einer einzigen Balligkeit und einem einzigen Scheitelpunkt weist die Erfindung mehrere, insbesondere zwei Scheitelpunkte auf.
  • Vorzugsweise weist die Nockenfolgerrolle zwei Balligkeiten auf. Es ist auch möglich, dass die Nockenfolgerrolle drei Balligkeiten aufweist. Die Anzahl der Balligkeiten entspricht der Anzahl der Teilnocken pro Nockenfolgerrolle.
  • Die Erfindung hat den Vorteil, dass Kantenträger (Hertzsche Pressung) der Nockenfolgerrolle auf den Laufbahnen der Teilnocken vermieden werden. Durch die Aufteilung der Lauffläche in mehrere Teillaufflächen mit jeweils eigener Balligkeit wird erreicht, dass die Nockenfolgerrolle beim Verkippen eine belastungsgerechte Kontaktfläche zum Nockenprofil besitzt, so dass eine Überhöhung der Flächenpressung verhindert wird. Damit werden Verschleißprobleme verringert. Die Erfindung vermeidet also nicht das Verkippen des Nockenfolgers durch den exzentrischen Krafteintrag, sondern passt die Lauffläche der Nockenfolgerrolle an die Lageänderung an. Dies wird durch die Aufteilung der Lauffläche in Teillaufflächen ermöglicht.
  • Die Erfindung baut im Vergleich zu anderen Lösungen kompakter, die auf einen symmetrischen Kontakt zwischen Nocken und Nockenfolger abzielen, insbesondere in axialer Richtung der Nockenwelle. Außerdem vermeidet die Erfindung, dass zur Stabilisierung des Nockenfolgers die Anzahl der Komponenten des Ventiltriebs erhöht wird, so dass diese eine wirtschaftlich günstige Lösung ohne erhöhten Fertigungsaufwand und erhöhte Produktionskosten bildet.
  • Ohne hierauf eingeschränkt zu sein, verbessert die Erfindung die Anwendung des wirtschaftlichen Doppelnockendesigns für zwangsgeführte Nockenfolger (ConcentricCam Typ 2). Die Erfindung ist auf alle Bauarten von Nockenfolgern anwendbar, die eine Nockenfolgerrolle aufweisen, bspw. Kipphebel, Schlepphebel, Schwinghebel und Stößel, bspw. Tassenstößel.
  • Vorzugsweise bildet die Nockenfolgerrolle eine einzige, insbesondere einteilige Rolle. Die Teillaufflächen sind also auf einer gemeinsamen Nockenfolgerrolle angeordnet und bilden zusammen die Lauffläche der Nockenfolgerrolle.
  • Es ist auch möglich, dass die Nockenfolgerrolle aus mehreren, insbesondere zwei, Teilrollen aufgebaut ist, die axial nebeneinander angeordnet und unabhängig voneinander drehbar sind. Jede Teilrolle ist einer Teilnocke zugeordnet und weist eine Mantelfläche mit eigener Balligkeit und einem Scheitelpunkt auf. Die Teilrollen bilden die Teillaufflächen, die wiederrum zusammen die Lauffläche der Nockenfolgerrolle bilden. Die mehrfach ballige Kontur der geteilten Nockenfolgerrolle entspricht der mehrfach balligen Kontur der einteiligen Nockenfolgerrolle.
  • Die Ausführung der gemeinsamen einzigen Nockenfolgerrolle mit zwei Balligkeiten ist im Vergleich zu den beiden nebeneinander angeordneten, separaten Teilrollen (eine je Teilnocken) dahingehend vorteilhaft, dass die einzige Nockenfolgerrolle permanenten Kontakt mit der Gesamtnockenkontur, d.h. den beiden Teilnocken besitzt. Dadurch befindet sich die Nockenfolgerrolle stets in einer Drehbewegung um ihre Rollenachse. Gerade für die üblicherweise verwendete Lagerung der Nockenfolgerrolle mittels Lagernadeln ist eine diskontinuierliche Rotationsbewegung infolge separater Teilrollen unvorteilhaft. Zum einen kann es zwischen den Kontaktflächen von Rolle und Nocken zum Abriss des Schmierfilms kommen. Zum anderen führen ungleichmäßige, teilweise stoßbehaftete Rotationsbewegung in der Nadellagerung selbst zu Schäden.
  • Die geteilte Nockenfolgerrolle ist von der Erfindung umfasst, hat aber gegenüber der gemeinsamen, insbesondere einteiligen Nockenfolgerrolle die vorstehenden Nachteile.
  • Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • So kann die Balligkeit wenigstens einer Teillauffläche asymmetrisch ausgebildet sein, so dass das Kippmoment auf Grund der asymmetrisch eingeleiteten Kräfte gut ausgeglichen werden kann, da die Teillauffläche der Kippbewegung angepasst ist.
  • Vorzugsweise ist der Scheitelpunkt der Balligkeit der Teillauffläche außermittig und zum Außenrand der Teillauffläche hin versetzt angeordnet. Damit wird besonders gut dem Umstand Rechnung getragen, dass auf Grund des exzentrischen Krafteintrags das Kippmoment nach innen, also in Richtung der Symmetrielinie des Nockenfolgers wirkt und dadurch beim Verkippen eine möglichst große Kontaktfläche gebildet wird.
  • In einer weiteren Ausführung weist die Balligkeit wenigstens einer Teillauffläche mehrere unterschiedliche Radien auf. Dadurch kann die Form bzw. Kontur der jeweiligen Teillauffläche noch besser an die kombinierte Bewegung der Teilnocken angepasst werden.
  • Besonders bevorzugt weist die Balligkeit im Bereich des Außenrands der Teillauffläche einen ersten Radius auf, der kleiner als ein zweiter Radius der Balligkeit der Teillauffläche ist. Mit anderen Worten weist der Außenrand der Teillauffläche eine kleine Krümmung und der Innenbereich eine große Krümmung auf. Da der Konturbereich am Außenrand der Teillauffläche nur am Übergabepunkt zwischen den Teilnocken in Kontakt mit der Nockenlaufbahn tritt und sich die Nockennormalkraft dann auf beide Teilnocken aufteilt, wird die Flächenpressung durch die kleine Krümmung nicht erhöht. Anschließend verlagert sich der Kontaktbereich wieder nach innen zur größeren Krümmung.
  • Vorzugsweise sind die Balligkeiten der Teillaufflächen symmetrisch zueinander ausgebildet. Besonders bevorzugt sind die Teillaufflächen spiegelsymmetrisch ausgebildet, bezogen auf eine Mittelebene der Nockenfolgerrolle, die senkrecht zur Drehachse der Nockenfolgerrolle verläuft. Alternativ können die Balligkeiten der Teillaufflächen unterschiedlich ausgebildet sein.
  • Zwischen den Teillaufflächen kann eine ringförmige Aussparung ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass Kantenträger bei starken Kippbewegungen an der Innenseite der Teilnocken vermieden werden.
  • Bei einem Nockenfolger für ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine weist der Nockenfolger eine Kontaktfläche für Nocken auf. Im Rahmen dieser Erfindung weist die Kontaktfläche mehrere, insbesondere zwei, Teilkontaktflächen für axial geteilte Nocken einer gebauten Nockenwelle auf. Dabei sind die Teilkontaktflächen jeweils gesondert ballig ausgebildet, so dass die Kontaktfläche mehrere Balligkeiten aufweist.
  • In einer Ausführungsform handelt es sich bei den oben genannten Teilkontaktflächen des Nockenfolgers um Teillaufflächen. Der Nockenfolger kann beispielsweise eine Nockenfolgerrolle oder eine Abgriffrolle, oder dergleichen aufweisen.
  • In einer anderen Ausführungsform handelt es sich bei den oben genannten Teilkontaktflächen des Nockenfolgers um Teilgleitflächen eines Nockenfolgers mit Gleitabgriff. Beispielsweise umfasst der Nockenfolger mit Gleitabgriff Tassenstößel oder Ventilstößel und dergleichen.
  • Der erfindungsgemäße Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine weist eine gebaute Nockenwelle mit axial geteilten Nocken, Nockenfolger und Gaswechselventile, insbesondere Einlassventile, auf, die durch erfindungsgemäße Nockenfolger zu betätigen sind. Zu den Vorteilen des Ventiltriebs wird auf die Ausführungen zu dem Nockenfolger verwiesen.
  • Die Nockenlaufflächen der Nocken, die einem Nockenfolger zugeordnet sind, können sich jeweils unter einem Winkel zur Nockendrehachse erstrecken. Mit anderen Worten erstrecken sich die Nockenlaufflächen nicht parallel zur Nockendrehachse. Die Nockenlaufflächen können also schräg ausgebildet sein. Der Winkel zur Nockendrehachse ist konkret zwischen einer imaginären Verlängerung der schrägen Nockenlauffläche und der Nockendrehachse gebildet. Dabei sind die beiden Nockenlaufflächen nach innen geneigt, so dass ein ausgeglichener Flächenkontakt zwischen Nocken und Nockenfolgerrolle weiter begünstigt wird. Bei axial geteilten Nocken können die jeweiligen Nockenlaufflächen auch spiegelsymmetrisch ausgebildet sein, bezogen auf eine Mittelebene, die senkrecht zur Nockendrehachse verläuft.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert.
  • In diesen zeigen:
    • 1 einen Querschnitt einer Nockenfolgerrolle nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel und zugehöriger Teilnocken in verschiedenen Positionen;
    • 2 eine Kontur einer Teilnocke für die Nockenfolgerrolle nach 1;
    • 3 einen Detailausschnitt A der Position C gemäß 1 und
    • 4 einen Detailausschnitt B der Position B gemäß 1
  • 1 zeigt eine Paarung aus einer Nockenfolgerrolle 10, konkret des Außenrings der Nockenfolgerrolle 10, und der zugehörigen Teilnocken 13, 14, die mit der Nockenfolgerrolle 10 in an sich bekannter Weise kraftschlüssig verbunden sind.
  • Die Nockenfolgerrolle 10 und zugehörigen Teilnocken 13, 14 bilden Teil eines stufenlos variablen Ventiltriebs, bei dem eine gebaute Nockenwelle für die Einlassventile einer Brennkraftmaschine ein Außenrohr und eine Innenwelle umfasst, die konzentrisch ineinander angeordnet sind und sich einzeln mittels eines Phasenstellers relativ zueinander drehen lassen (nicht dargestellt). Das Außenrohr und die Innenwelle treiben jeweils eigene Nocken mit eigenen Profilen an. Für jedes Einlassventil sind zwei Teilnocken 13, 14 vorgesehen, wobei ein erster Teilnocken 13 mit der Innenwelle und ein zweiter Teilnocken 14 mit dem Außenrohr verbunden ist. Der erste Teilnocken 13 bildet den Verstellnocken, der zweite Teilnocken 14 den Festnocken. Zusammen bilden die Teilnocken 13, 14 verstellbare Spreiznocken, die ein veränderbares Nockenprofil erwirken. Eine relative Drehbewegung zwischen dem Außenrohr und der Innenwelle führt demnach zu einer Variation des für den Nockenfolger wirksamen Nockenprofils und damit zur Variation des Ventilhubverlaufs.
  • Dies kann am Beispiel des ersten Teilnockens 13 gemäß 2 gut nachvollzogen werden. Im Bereich der Positionen B, C bildet die Lauffläche des ersten Teilnockens 13 ein Plateau das zu einer im Wesentlichen konstanten Öffnungsstellung des Einlassventils führt und somit die Öffnungszeit mitbestimmt. Zudem erfolgt bei den Positionen B, C die Übergabe des Abgriffs der Nockenfolgerrolle an den zweiten Teilnocken 14 (Kontaktwechsel zwischen Verstellnocken 13 und Festnocken 14). Durch Verstellen des Drehwinkels zwischen den beiden Teilnocken 13, 14 werden diese gespreizt und die gesamte, d.h. kombinierte Plateaulänge verändert, was zu einer Änderung des Gesamtnockenprofils führt. Diese Funktion ist an sich bekannt und wird im Rahmen der ConcentricCam-Technologie, wie bspw. in EP 2 574 744 A1 beschrieben, realisiert.
  • Die Teilnocken 13, 14 sind mit der Nockenfolgerrolle 10 eines Nockenfolgers (nicht dargestellt) verbunden, der die rotatorische Nockenbewegung in eine lineare Bewegung umwandelt und das zugehörige Einlassventil antreibt. Bei dem Beispiel ist der Nockenfolger ein Kipphebel. Andere Nockenfolger wie Schwenk- und Schwinghebel oder Tassenstößel jeweils mit Nockenfolgerrollen sind möglich. Die Erfindung ist nicht auf die Steuerung von Einlassventilen beschränkt, sondern erstreckt sich allgemein auf Gaswechselventile.
  • Die für die Spreizung erforderliche Aufteilung des Nockenprofils in zwei parallel nebeneinander angeordnete Teilnocken 13, 14 führt zu einem asymmetrischen Kraftangriff und damit zu einem vom Kontaktpunkt aus rollenseitigen, in Richtung der Symmetrieachse des Nockenprofils gerichteten Kippmoment, sobald die Nockenfolgerrolle 10 einen der beiden Teilnocken 13, 14 überfährt. Dies ist in den Positionen A, B und D gemäß 1 dargestellt. In der Position C am Übergabepunkt zwischen den Teilnocken 13, 14 und im Überlappungsbereich des Grundkreises sind die beiden Teilnocken 13, 14 auf gleicher Höhe und die Nockenfolgerrolle 10 ist kippmomentfrei. Der Kontaktwechsel beginnt bereits bei Position B, in der beide Teilnocken 13, 14 an der Nockenfolgerrolle 10 anliegen, aber unterschiedliche Höhenposition haben, so dass ein Kippmoment anliegt. Der exzentrische Krafteintrag erfolgt in den Positionen A und D, wenn nur der erste Teilnocken 13 (Position A) bzw. nur der zweite Teilnocken 14 die Nockenfolgerrolle 10 mit einer Kraft beaufschlagt. Das jeweils nach innen, d.h. zur Symmetrieachse der Teilnocken 13, 14 hin wirkende, wechselnde Kippmoment M ist eingezeichnet (Position A, B im Uhrzeigersinn, Position D im Gegenuhrzeigersinn).
  • Wie in 3 zu erkennen, bildet die Nockenfolgerrolle 10 eine einteilige Rolle mit einer Lauffläche, die in zwei Teillaufflächen 11, 12 unterteilt ist. Jede Teillauffläche 11, 12 ist für sich ballig ausgebildet, weist also eine eigene Balligkeit auf. Die Lauffläche weist somit jeweils eine ballige Teillauffläche 11, 12 für die beiden Teilnocken 13, 14 auf. Wenn mehr als zwei Teilnocken pro Nockenfolgerrolle 10 zum Einsatz kommen, erhöht sich die Anzahl der Teillaufflächen und somit der Balligkeiten entsprechend.
  • Durch die Mehrfachballigkeit, konkret Doppelballigkeit, wird erreicht, dass die Nockenfolgerrolle beim Verkippen eine belastungsgerechte Kontaktfläche zum Nockenprofil beibehält. Dadurch werden die in den Positionen A und D gemäß 1 in entgegengesetzte Richtungen auftretenden Verkippungen ertragen und Kantenträger vermieden.
  • Eine weitere Verbesserung der Kontaktfläche zwischen den Bauteilpaaren wird durch die asymmetrische Ausbildung der Balligkeit jeder Teillauffläche 11, 12 erreicht, die im Detail A gemäß 3 gezeigt ist. Dabei ist der Mittelpunkt der Balligkeit so versetzt, dass für den kippmomentfreien Fall, der am Übergabepunkt zwischen den Teilnocken 13, 14 und im Überlappungsbereich des Grundkreises auftritt, die durch Fertigungstoleranzen sowie durch Form- und Lageabweichungen hervorgerufene Verkippung der Nockenfolgerrolle 10 im zur Kipprichtung abgewandten Bereich von der Balligkeitssymmetrielinie ausgelegt ist. Mit anderen Worten ist die Symmetrieachse der Balligkeit 20 gegenüber der Normalen zur Drehachse 22 der Nockenfolgerrolle 10 geneigt. Konkret ist die Symmetrieachse der Balligkeit 20 nach Außen, d.h. zur Außenkante bzw. zum Außenrand 16 der jeweiligen Teillauffläche 11, 12 hin geneigt. Der Scheitelpunkt der Balligkeit ist damit außermittig und zum Außenrand 16 der Teillauffläche 11, 12 hin versetzt angeordnet.
  • Das sich daraus ergebende vom Scheitelpunkt nach innen sich erstreckende Segment der Balligkeit wird dadurch im Vergleich zu einer symmetrischen Balligkeit verlängert, so dass im Fall der Endlagen der Nockenfolgerrolle 10 gemäß Positionen A, D eine lageoptimierte Auslegung der Mittelpunktposition der Balligkeitskontur erreicht wird. Somit wird vermieden, dass die Nockenfolgerrolle 10 infolge der durch das Kippmoment und die Bauteilspiele sowie Elastizitäten resultierenden Verkippung auf der Kippseite auf der Rollenkante läuft und eine ausreichende Größe der Kontaktfläche vorhanden ist.
  • Wie in 4 dargestellt, weist die Balligkeit der zweiten Teillauffläche 12 mehrere unterschiedliche Radien auf. Mit anderen Worten wird für die Balligkeit eine Kontur mit verschiedenen aneinander liegenden Krümmungen verwendet. Konkret weist die Balligkeit im Bereich des Außenrands 16 der zweiten Teillauffläche 12 einen ersten Radius auf, der kleiner als ein zweiter Radius der Balligkeit der Teillauffläche 12 ist. Am äußeren Bereich der Balligkeitskontur wird also eine kleine Krümmung 23 verwendet. Da dieser Konturbereich nur am Übergabepunkt zwischen Fest- und Verstellnocken in Kontakt mit der Nockenlaufbahn tritt, teilt sich die Nockennormalkraft auf beide Teilnocken auf, wodurch sich die Flächenpressung durch die kleine Krümmung 23 nicht erhöht (siehe 1, Position B). Anschließend verlagert sich der Kontaktbereich wieder nach innen zur größeren Krümmung (siehe 1, Position A und D).
  • Um einen ausgeglichenen Flächenkontakt auf dem jeweiligen Teilnocken 13, 14 zu erzielen, können die Nockenlaufflächen 18, 19 mit einem Winkel zur Nockenachse ausgeführt werden. Als Resultat erstrecken sich die Nockenlaufflächen 18, 19 nicht parallel zur Nockendrehachse, sondern sind schräg ausgebildet (nicht dargestellt). In diesem Beispiel mit axial geteilten Nocken sind die jeweiligen Nockenlaufflächen 18, 19 spiegelsymmetrisch ausgebildet, bezogen auf eine Mittelebene, die sich senkrecht zur Nockendrehachse erstreckt.
  • Wie in 3 gezeigt sind die beiden Teillaufflächen 11, 12 durch eine ringförmige Aussparung 17 getrennt, die sich jeweils an den Innenrand der Teillaufflächen 11, 12 anschließt. Wird einer der beiden Teilnocken von der Nockenfolgerrolle überfahren, führt dies zu einem asymmetrischen Kraftangriff und damit zu einem vom Kontaktpunkt aus rollenseitigen, in Richtung der Symmetrieachse gerichteten Kippmoment. In diese Aussparung 17 kann die Nockenkante beim Verkippen eintauchen, ohne in Kontakt mit der Nockenfolgerrolle zu geraten, wodurch Kantenträger vermieden werden.
  • Die Erfindung ist allgemein auf Nockenfolger mit einer Kontaktfläche für Nocken anwendbar. Diese Kontaktfläche zeichnet sich im Rahmen dieser Erfindung dadurch aus, dass die Kontaktfläche mehrere, bevorzugt zwei, Teilkontaktflächen 11, 12 für axial geteilte Nocken 13, 14 einer gebauten Nockenwelle aufweist. Die Teilkontaktflächen 11, 12 sind jeweils gesondert ballig geformt, so dass die Kontaktflächen mehrere Balligkeiten aufweisen.
  • Die Teilkontaktflächen 11, 12 können Teillaufflächen 11, 12 einer Nockenfolgerrolle sein. Hierzu wird auf die vorstehenden Ausführungen zur Nockenfolgerrolle Bezug genommen.
  • Der erfindungsgemäße Nockenfolger ist nicht auf Nockenfolgerrollen eingeschränkt, sondern umfasst auch Nockenfolger mit Gleitabgriff wie Tassenstößel, Ventilstößel, oder dergleichen. Die Teilkontaktflächen des Nockenfolgers werden dann durch die Teilgleitflächen gebildet.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Nockenfolgerrolle
    11
    erste Teillauffläche (erste Teilkontaktfläche)
    12
    zweite Teillauffläche (zweite Teilkontaktfläche)
    13
    erster Teilnocken
    14
    zweiter Teilnocken
    15
    frei
    16
    Außenrand
    17
    Aussparung
    18
    Nockenlaufflächen
    19
    Nockenlaufflächen
    20
    Symmetrieachse der Balligkeit
    21
    Neigung der Balligkeitsachse
    22
    Normale zur Achse der Abgriffrolle
    23
    Kleine Krümmung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2574744 A1 [0001, 0003, 0035]

Claims (13)

  1. Nockenfolgerrolle für einen zwangsgesteuerten Nockenfolger eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, welche Nockenfolgerolle eine Lauffläche aufweist dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffläche mehrere, insbesondere zwei, Teillaufflächen (11, 12) für axial geteilte Nocken (13, 14) einer gebauten Nockenwelle aufweist, wobei die Teillaufflächen (11, 12) jeweils gesondert ballig ausgebildet sind, so dass die Lauffläche mehrere Balligkeiten aufweist.
  2. Nockenfolgerrolle nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Balligkeit wenigstens einer Teillauffläche (11, 12) asymmetrisch ausgebildet ist.
  3. Nockenfolgerrolle nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Scheitelpunkt der Balligkeit der Teillauffläche (11, 12) außermittig und zu einem Außenrand (16) der Teillauffläche (11, 12) hin versetzt angeordnet ist.
  4. Nockenfolgerrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Balligkeit wenigstens einer Teillauffläche (11, 12) mehrere unterschiedliche Radien aufweist.
  5. Nockenfolgerrolle nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Balligkeit im Bereich eines Außenrands (16) der Teillauffläche (11, 12) einen ersten Radius aufweist, der kleiner als ein zweiter Radius der Balligkeit der Teillauffläche (11, 12) ist.
  6. Nockenfolgerrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Balligkeiten der Teillaufflächen (11, 12) zueinander symmetrisch ausgebildet sind.
  7. Nockenfolgerrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass eine ringförmige Aussparung (17) zwischen den Teillaufflächen (11, 12) ausgebildet ist.
  8. Nockenfolger für ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, welcher Nockenfolger eine Kontaktfläche für Nocken aufweist dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche mehrere, insbesondere zwei, Teilkontaktflächen (11, 12) für axial geteilte Nocken (13, 14) einer gebauten Nockenwelle aufweist, wobei die Teilkontaktflächen (11, 12) jeweils gesondert ballig ausgebildet sind, so dass die Kontaktfläche mehrere Balligkeiten aufweist.
  9. Nockenfolger nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkontaktflächen Teillaufflächen umfassen.
  10. Nockenfolger nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkontaktflächen Teilgleitflächen umfassen.
  11. Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine mit einer gebauten Nockenwelle, die axial geteilte Nocken (13, 14) aufweist, Nockenfolgern und Gaswechselventilen, die jeweils durch einen Nockenfolger nach Anspruch 8 zu betätigen sind.
  12. Ventiltrieb nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenlaufflächen (18, 19) der Nocken (13, 14), die einem Nockenfolger zugeordnet sind, sich jeweils unter einem Winkel zur Nockendrehachse erstrecken.
  13. Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb nach Anspruch 11.
DE102017104641.0A 2017-03-06 2017-03-06 Nockenfolgerrolle, Nockenfolger, Ventiltrieb und Brennkraftmaschine Ceased DE102017104641A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017104641.0A DE102017104641A1 (de) 2017-03-06 2017-03-06 Nockenfolgerrolle, Nockenfolger, Ventiltrieb und Brennkraftmaschine
PCT/EP2018/055076 WO2018162324A1 (de) 2017-03-06 2018-03-01 Nockenfolgerrolle, nockenfolger, ventiltrieb und brennkraftmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017104641.0A DE102017104641A1 (de) 2017-03-06 2017-03-06 Nockenfolgerrolle, Nockenfolger, Ventiltrieb und Brennkraftmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017104641A1 true DE102017104641A1 (de) 2018-09-06

Family

ID=61563389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017104641.0A Ceased DE102017104641A1 (de) 2017-03-06 2017-03-06 Nockenfolgerrolle, Nockenfolger, Ventiltrieb und Brennkraftmaschine

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102017104641A1 (de)
WO (1) WO2018162324A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005172111A (ja) 2003-12-10 2005-06-30 Koyo Seiko Co Ltd カムフォロア
US20120318216A1 (en) 2010-03-12 2012-12-20 Nsk Ltd. Tappet roller bearing
DE102011106395A1 (de) 2011-07-02 2013-01-03 Man Truck & Bus Ag Ventilsteuerung für mindestens ein Ventil einer Brennkraftmaschine
US8985076B1 (en) 2013-03-15 2015-03-24 Brunswick Corporation Valve lash adjustment device
WO2017028918A1 (en) 2015-08-19 2017-02-23 Volvo Truck Corporation A variable valve actuation mechanism, an internal combustion engine, and a vehicle

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4909197A (en) * 1989-08-16 1990-03-20 Cummins Engine Company, Inc. Cam follower assembly with pinless roller
JP2001303911A (ja) * 2000-04-28 2001-10-31 Ntn Corp ロッカーアーム
US7748359B2 (en) * 2006-06-30 2010-07-06 Caterpillar Inc. Tappet assembly
DE102007018686A1 (de) * 2007-04-20 2008-10-23 Schaeffler Kg Nockenfolgerlagervorrichtung
DE102011114588A1 (de) 2011-09-30 2013-04-04 Thyssenkrupp Presta Teccenter Ag Ventiltrieb für Brennkraftmaschinen mit verstellbarer Nockenwelle
DE102014225054A1 (de) * 2014-12-05 2016-06-09 Mahle International Gmbh Verstellbare Nockenwelle

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005172111A (ja) 2003-12-10 2005-06-30 Koyo Seiko Co Ltd カムフォロア
US20120318216A1 (en) 2010-03-12 2012-12-20 Nsk Ltd. Tappet roller bearing
DE102011106395A1 (de) 2011-07-02 2013-01-03 Man Truck & Bus Ag Ventilsteuerung für mindestens ein Ventil einer Brennkraftmaschine
US8985076B1 (en) 2013-03-15 2015-03-24 Brunswick Corporation Valve lash adjustment device
WO2017028918A1 (en) 2015-08-19 2017-02-23 Volvo Truck Corporation A variable valve actuation mechanism, an internal combustion engine, and a vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018162324A1 (de) 2018-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2291578B1 (de) Ventiltrieb für gaswechselventile einer brennkraftmaschine mit doppelt abgestützten nockenträgern
EP2126292B1 (de) Ventiltrieb für gaswechselventile einer brennkraftmaschine mit einem axial beweglichen lager
EP3170997B1 (de) Variabler ventiltrieb mit einem kipphebel
DE102010004591B4 (de) Gebauter Nockenträger für Ventiltrieb
DE102011101400B4 (de) Ventiltrieb für Brennkraftmaschinen zur Betätigung von Gaswechselventilen
DE102008035935A1 (de) Zahnwellenverbindung und Ventiltrieb mit Zahnwellenverbindung zwischen einer Nockenwelle und verschiebbaren Nockenträgern
DE102009048621A1 (de) Ventiltrieb für Gaswechselventile mit Verspannung von Grundnockenwelle und Nockenträger in Umfangs- oder Drehrichtung
EP2132418A1 (de) Ventiltrieb für gaswechselventile einer brennkraftmaschine mit verschiebbarem nockenträger und doppelschneckentrieb
EP3421741B1 (de) Variabler ventiltrieb
EP2543831B1 (de) Ventilsteuerung für mindestens ein Ventil einer Brennkraftmaschine
DE102011018503A1 (de) Ventiltrieb für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine mit einer Grundnockenwelle und zwischen Drehlagern der Grundnockenwelle in zwei oder mehr diskrete Verschiebestellungen verschiebbaren Nockenträgern
DE102007010150A1 (de) Ventiltrieb für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine mit Nockenträgerarretierung von außen
DE102014217531A1 (de) Ventilhubsteuerungsvorrichtung mit Zylinderdeaktivierung
DE102004002290B4 (de) Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine
DE19961759A1 (de) Ventilbetätigungssystem für eine Brennkraftmaschine
DE102017104641A1 (de) Nockenfolgerrolle, Nockenfolger, Ventiltrieb und Brennkraftmaschine
DE102016223088A1 (de) Zwischenhebel eines variablen Ventiltriebs
DE102008024875B4 (de) Ventiltrieb für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine mit verschiebbaren Nockenträgern und gegenseitiger Abstützung benachbarter Nockenträger
DE102007020128A1 (de) Ventiltrieb mit positionsausgeglichenen Abstützelementen für einen Nockenfolger
DE102010055056B4 (de) Ventiltrieb für Gaswechselventile mit unterschiedlichem Spiel zwischen Verzahnungen einer Grundnockenwelle und eines darauf verschiebbaren Nockenträgers
WO2011157499A1 (de) Schlepphebel für einen ventiltrieb einer brennkraftmaschine
EP2744987B1 (de) Nockenwelle für den ventiltrieb einer brennkraftmaschine
EP0797726B1 (de) Ventiltrieb einer brennkraftmaschine
DE102016220401A1 (de) Zwischenhebel eines variablen Ventiltriebs
DE102010034201A1 (de) Rollenschlepphebel für eine Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R082 Change of representative

Representative=s name: MEISSNER BOLTE PATENTANWAELTE RECHTSANWAELTE P, DE

R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final