DE19618253C1

DE19618253C1 - Cam of camshaft for controlling valve in stroke piston internal combustion engine

Info

Publication number: DE19618253C1
Application number: DE19618253A
Authority: DE
Inventors: Frank Dr Henschel
Original assignee: HENSCHEL KUNSTSTOFFTECHN GmbH
Current assignee: ITW Henschel GmbH
Priority date: 1996-05-07
Filing date: 1996-05-07
Publication date: 1997-08-14
Anticipated expiration: 2016-05-08

Abstract

The insert (2) outer periphery forms a part of the cam running surface in the cam (1) acceleration area. In the insert a running roller (3) is rotatably located, the outer periphery (14) of which extends over the outer periphery of the insert in the area of the cam point and builds there the running surface. The running roller and the outer periphery of the insert have the same radii in the area of the transition. The insert has a recess (4) with lateral arms (5), in which the running roller is located on a shaft (6) fixed in the lateral arms.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Nocken einer Nockenwelle zur Steuerung eines Ventils in Hubkolben-Brennkraftmaschinen, durch den das Ventil über einen Flachstößel gegen die Kraft einer Schließfeder geöffnet wird, wobei im Nocken im Bereich der Nockenspitze ein Einsatz eingebettet ist, dessen Außenumfang im Beschleunigungsbereich des Nockens einen Teil von dessen Lauffläche bildet.The invention relates to a cam of a camshaft for controlling a valve in reciprocating piston internal combustion engines, by means of which the valve is countered by a flat tappet Force is opened by a closing spring, being in the cam in the area of the cam tip Insert is embedded, the outer circumference in the acceleration area of the cam one Forms part of its tread.

Zur Optimierung der Gaswechselsteuerung bei Hubkolben-Brennkraftmaschinen ist man bestrebt, das maximale Drehmoment in den Bereich niedriger Drehzahlen zu legen und die Überschneidung der Einlaß- und Auslaßventilseiten zu verringern. Als Folge kommt es zu einer zunehmenden mechanischen Belastung der Nocken, aufgrund einer Verkleinerung des Nockenspitzenradius und häufig auch durch eine Vergrößerung des Nockenhubes. Im Zu sammenhang mit der erhöhten mechanischen Belastung der Nocken treten im übrigen erhöhte Reibungsverluste auf, die den Kraftstoffverbrauch erhöhen.One is to optimize the gas exchange control in reciprocating internal combustion engines strives to put the maximum torque in the low speed range and the To reduce overlap between the intake and exhaust valve sides. As a result, it happens an increasing mechanical load on the cams due to a reduction in the Cam tip radius and often also by increasing the cam stroke. In the zu Connected with the increased mechanical load on the cams, moreover, occur Friction losses that increase fuel consumption.

Um die zulässige Hertz′sche Flächenpressung zwischen dem Nocken und dem Nockenfolger zu erhöhen, ist es durch die DE 37 43 816 A1 bereits bekannt geworden, in die Nockenspitze einen im wesentlichen dreieckigen Hartmetalleinsatz einzubetten, der den wesentlichen Teil der Umfangsfläche des Nockens zumindest im Beschleunigungsbereich bildet und seitlich, sowie an der radial inneren Begrenzungsfläche, mit dem Nockenmaterial verlötet ist. Der hier beschriebene Nocken hält zwar bereits einer erheblich höheren spezifischen Flächen pressung stand, die eine Nockenstruktur ermöglicht, mit der eine Ventilerhebungskurve mit einer sehr steilen Anstiegsflanke verwirklicht werden kann; ein gleichzeitiger Anstieg der Reibungsverluste kann mittels dieser Lösung jedoch nicht verhindert werden. To the permissible Hertzian surface pressure between the cam and the cam follower increase, it has already become known from DE 37 43 816 A1, in the cam tip to embed an essentially triangular carbide insert, which is the essential part the circumferential surface of the cam forms at least in the acceleration range and laterally, and on the radially inner boundary surface to which the cam material is soldered. Of the cams described here already hold a significantly higher specific areas pressure, which enables a cam structure with which a valve lift curve a very steep rising edge can be realized; a simultaneous increase in However, this solution cannot prevent friction losses.

Aus dem DVL-Jahrbuch, 1933, Seite 6, Abb. 15 ist auch bereits ein Nocken bekannt geworden, der in seiner Nockenspitze eine Laufrolle aufweist. Die Laufrolle ist hier jedoch direkt am Nocken angeordnet.A cam is already known from the DVL yearbook, 1933, page 6, Fig. 15 who has a roller in his cam tip. The roller is here, however arranged directly on the cam.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die durch die Anordnung einer Laufrolle eine deutliche Reduzierung der Reibungsverluste ermöglicht und dabei mit vertretbarem Kostenaufwand realisierbar ist.The invention has for its object to provide a solution by the arrangement enables a roller to significantly reduce frictional losses and thereby reasonable cost is realizable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.This object is achieved by the features of claim 1. The a further embodiment of the invention can be found in the subclaims.

Dadurch, daß in dem Einsatz eine Laufrolle drehbar gelagert ist, die den Außenumfang des Einsatzes im Bereich der Nockenspitze überragt und dort die Lauffläche bildet, wobei die Laufrolle und der Außenumfang des Einsatzes im Bereich des Übergangs gleiche Radien aufweisen, lassen sich insbesondere die Reibungskräfte zwischen der Lauffläche des Nockens und dem Stößel deutlich reduzieren. Es wird auch gerade im kritischen Bereich der höchsten Rückstellkraft der Stößelfeder ein reibungsarmes Abrollen erzielt. Hierdurch wird zusätzlich der mechanische Verschleiß verringert. Die erfindungsgemäße Anordnung einer Rolle im Nocken ist überraschenderweise möglich geworden, indem die Rolle in einem in den Nocken eingepaßten Einsatz angeordnet wurde. Eine Anordnung einer Rolle direkt in einem Nocken ist aus fertigungstechnischen Gründen mit vertretbarem Kostenaufwand nicht realisierbar.Characterized in that a roller is rotatably mounted in the insert, which the outer circumference of the Insert in the area of the cam tip protrudes and forms the tread there, the The roller and the outer circumference of the insert have the same radii in the area of the transition have, in particular, the frictional forces between the tread of the cam and significantly reduce the pestle. It is also in the critical area of the highest Restoring force of the plunger spring achieves a low-friction rolling. This will mechanical wear is also reduced. The arrangement of a Role in the cam has surprisingly been made possible by the role in one in the Cam fitted insert was arranged. An arrangement of a role directly in one For manufacturing reasons, cams are not reasonable costs realizable.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Einsatz eine Aussparung mit seitlichen Schenkeln auf, in der die Laufrolle auf einer in den seitlichen Schenkeln be festigten Achse gelagert ist.According to a preferred embodiment of the invention, the insert has a recess with side legs on, in which the roller on one in the side legs be fixed axis is stored.

Vorteilhaft ist es, wenn der Außenumfang des Einsatzes an den beiden Übergängen zum Außenumfang der Laufrolle jeweils einen Absatz aufweist, hinter dem der Außenumfang des Einsatzes zurückgesetzt verläuft. Dieser Absatz bewirkt, daß der Außenumfang der Laufrolle stets exakt an den beiden Übergängen der hier gleichen Radien von Laufrolle und Einsatz auf den Stößel aufläuft. Die Anforderungen an die Maßhaltigkeit der Positionierung der Achse in den seitlichen Schenkeln können so herabgesetzt werden. Letztlich ermöglicht insbesondere auch diese Maßnahme eine rationelle Massenfertigung des erfindungsgemäßen Nockens. It is advantageous if the outer circumference of the insert at the two transitions to The outer circumference of the roller has a shoulder behind which the outer circumference of the Use reset runs. This paragraph causes the outer circumference of the roller always exactly at the two transitions of the same radii of roller and insert the pestle runs open. The requirements for the dimensional accuracy of the positioning of the axis in the side legs can thus be reduced. Ultimately, in particular this measure also a rational mass production of the cam according to the invention.

Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin vorgesehen, daß die Laufrolle von wenigstens einem Wälzlager gebildet ist. Vorzugsweise bilden zwei Wälzlager die Laufrolle. Wie sich gezeigt hat, ermöglicht es der Einsatz von zwei handelsüblichen Wälzlagern, der Laufrolle eine an die auftretende Flächenpressung angepaßte Breite, d. h. die erforderliche Auflage fläche für den Stößel zu geben. Aus der Möglichkeit, handelsübliche Wälzlager einzusetzen, ergibt sich eine weitere, durchaus überraschende vorteilhafte Kosteneinsparung.In the context of the invention it is further provided that the roller of at least a rolling bearing is formed. The roller preferably forms two roller bearings. How to has shown, the use of two commercially available roller bearings, the roller a width adapted to the occurring surface pressure, d. H. the required circulation to give area for the pestle. The possibility of using commercially available rolling bearings there is a further, quite surprising, advantageous cost saving.

Zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit ist die Laufrolle, sofern sie nicht von Wälzlagern mit hochverschleißfesten Laufringen gebildet ist, vorzugsweise aus einem hochlegierten, ggfs. gehärteten Stahl gefertigt.To increase the wear resistance, the roller is provided that it is not with roller bearings highly wear-resistant races is formed, preferably from a high-alloy, if necessary. made of hardened steel.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß der Einsatz mit dem Nocken verschraubt ist und eine Führung aufweist, die in einer Ausnehmung im Bereich einer Führungsfläche des Nockens paßgenau eingreift. Diese Lösung ermöglicht es, die Aufnahme für den Einsatz am Nocken mittels eines einfachen Fräsvorganges vorzubereiten. Die am Ein satz vorgesehene Führung ermöglicht es, den Einsatz am Nocken exakt zu positionieren, so daß die Laufflächen präzise ineinander übergehen.In a further embodiment of the invention it is provided that the insert with the cam is screwed and has a guide which is in a recess in the area of a Guide surface of the cam engages with a precise fit. This solution enables the recording Prepare for use on the cam by means of a simple milling process. The one The guide provided enables the insert to be positioned exactly on the cam, see above that the treads merge precisely.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and is in following described in more detail. Show it:

Fig. 1, einen Querschnitt durch einen Nocken; Figure 1 shows a cross section through a cam.

Fig. 2, den Nocken gem. Fig. 1 in der Längsansicht, im Bereich der Laufrolle im Quer schnitt dargestellt. Fig. 2, the cam acc. Fig. 1 in the longitudinal view, shown in cross section in the region of the roller.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Nocken einer Nockenwelle 13 bezeichnet, an dem in einer Ausnehmung 17 ein Einsatz 2 mit einer Laufrolle 3 befestigt ist. Der Einsatz 2 weist eine Aussparung 4 mit seitlichen Schenkeln 5 auf, zwischen denen die Laufrolle 3 auf einer in den seitlichen Schenkeln 5 befestigten Achse 6 drehbar gelagert ist. Die Laufrolle 3 wird von zwei Wälzlagern mit Wälzkörpern 7 gebildet und auf der Achse 6 gelagert.In the drawing, 1 denotes a cam of a camshaft 13 , to which an insert 2 with a roller 3 is fastened in a recess 17 . The insert 2 has a recess 4 with side legs 5 , between which the roller 3 is rotatably mounted on an axis 6 fastened in the side legs 5 . The roller 3 is formed by two rolling bearings with rolling elements 7 and mounted on the axis 6 .

Der Einsatz 2 ist an einer Führungsfläche 8 des Nockens 1 angesetzt und mittels einer Schraube 9 befestigt. Der Einsatz 2 weist eine Führung 10 auf, die in eine Ausnehmung 11 im Bereich der Führungsfläche 8 des Nockens 1 Paßgenau eingreift. Außerdem ist der Einsatz 2 an Seitenflächen der Ausnehmung 17 geführt. Es ist so möglich, den Einsatz 2 an dem Nocken 1 exakt ausgerichtet zu positionieren. The insert 2 is attached to a guide surface 8 of the cam 1 and fastened by means of a screw 9 . The insert 2 has a guide 10 which engages in a recess 11 in the region of the guide surface 8 of the cam 1 with a precise fit. In addition, the insert 2 is guided on the side surfaces of the recess 17 . It is thus possible to position the insert 2 precisely aligned on the cam 1 .

Der Außenumfang 12 des Einsatzes 2 bildet im Beschleunigungsbereich des Nockens 1 einen Teil von dessen Lauffläche. Der Außenumfang 14 der Laufrolle 3 überragt den Außenumfang des Einsatzes 2 im Bereich der Nockenspitze und bildet dort die Lauffläche. Der Außenumfang 14 der Laufrolle 3 und der Außenumfang 12 des Einsatzes 2 weisen im Bereich des Übergangs gleiche Radien auf. Aufgrund der gleichen Radien im Bereich der Übergänge der Außenumfänge 12 und 14 ergeben sich kontinuierlich ineinander übergehende Laufflächen am Nocken 1. Der an der Lauffläche des Nockens 1 anliegende Stößel 15 wird folglich gleichförmig und stoßfrei angetrieben. Das gleiche gilt für den Übergang des Außenumfangs 16 des Nockens 1 zum Außenumfang 12 des Einsatzes 2. Hier stellt die in die Ausnehmung 11 des Nockens 1 paßgenau eingreifende Führung 10 des Einsatzes 2 den exakten Übergang der Lauffläche sicher.The outer circumference 12 of the insert 2 forms a part of its running surface in the acceleration area of the cam 1 . The outer circumference 14 of the roller 3 projects beyond the outer circumference of the insert 2 in the region of the cam tip and forms the running surface there. The outer circumference 14 of the roller 3 and the outer circumference 12 of the insert 2 have the same radii in the region of the transition. Due to the same radii in the area of the transitions of the outer circumferences 12 and 14 , there are continuously merging running surfaces on the cam 1 . The plunger 15 resting against the running surface of the cam 1 is consequently driven uniformly and without bumps. The same applies to the transition from the outer circumference 16 of the cam 1 to the outer circumference 12 of the insert 2 . Here, the guide 10 of the insert 2 engaging in the recess 11 of the cam 1 with a precise fit ensures the exact transition of the running surface.

Der Außenumfang 12 des Einsatzes 2 weist im übrigen genau an den beiden Übergängen zum Außenumfang 14 der Laufrolle 3 jeweils einen kleinen Absatz 18 auf, hinter dem der Außenumfang 12 des Einsatzes zurückgesetzt verläuft. Dieser Absatz 18 bewirkt, daß der Außenumfang 14 der Laufrolle 3 stets exakt an den beiden Übergängen der hier gleichen Radien von Laufrolle 3 und Einsatz 2 auf den Stößel 15 aufläuft. Die Anforderungen an die Maßhaltigkeit der Positionlerung der Achse 6 in den seitlichen Schenkeln 5 können so herabgesetzt werden. Letztlich ermöglicht insbesondere auch diese Maßnahme, neben dem Einsatz handelsüblicher Wälzlager, eine rationelle Massenfertigung des erfindungsgemäßen Nockens 1.The outer circumference 12 of the insert 2 also has a small shoulder 18 at the two transitions to the outer circumference 14 of the roller 3 , behind which the outer circumference 12 of the insert extends. This paragraph 18 causes the outer circumference 14 of the roller 3 always runs exactly at the two transitions of the same radii of roller 3 and insert 2 on the plunger 15 . The requirements for the dimensional accuracy of the positioning of the axis 6 in the side legs 5 can thus be reduced. Ultimately, in addition to the use of commercially available rolling bearings, this measure in particular also enables rational mass production of the cam 1 according to the invention.

Claims

1. cam ( 1 ) of a camshaft ( 13 ) for controlling a valve in reciprocating internal combustion engines, through which the valve is opened via a tappet ( 15 ) against the force of a closing spring, the cam ( 1 ) in the area of the cam tip Insert ( 2 ) is embedded, the outer circumference of which forms part of its running surface in the acceleration region of the cam ( 1 ), characterized in that a roller ( 3 ) is rotatably mounted in the insert ( 2 ), the outer circumference ( 14 ) of the outside circumference ( 12 ) of the insert ( 2 ) protrudes in the area of the cam tip and forms the running surface there, the roller ( 3 ) and the outer circumference of the insert ( 2 ) having the same radii in the area of the transition.

2. cam ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the insert ( 2 ) from a recess ( 4 ) with side legs ( 5 ) in which the roller ( 3 ) on one in the side legs ( 5 ) attached Axis ( 6 ) is mounted.

3. cam ( 1 ) according to claims 1 or 2, characterized in that the outer circumference ( 12 ) of the insert ( 2 ) at the two transitions to the outer circumference ( 14 ) of the roller ( 3 ) each has a shoulder ( 18 ), behind which the outer circumference ( 12 ) of the insert ( 2 ) runs too recessed.

4. cam ( 1 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that the roller ( 3 ) is formed by at least one roller bearing.

5. cam ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the roller ( 3 ) is formed by two roller bearings.

6. cam ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the roller ( 3 ) is made of a high-alloy, possibly hardened steel.

7. cam ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the insert ( 2 ) is screwed to the cam ( 1 ) and has a guide ( 10 ) which in a recess ( 11 ) in the region of a guide surface ( 8th ) of the cam ( 1 ) engages with a precise fit.