DE2035462C3 - Steuerungsanordnung mit einem ein Maschinenteil einer Kraft oder Arbeite maschine penodisch bewegenden Nocken und einer Schwingungsdämpfung - Google Patents

Description

dankt, die unsymmetrisch zum Nocken angeordnet Erfindung automatisch die Tatsache berücksichtigt, sein und einem beliebigen Gesetz gehorchen können. daß sich die Steifigkeit des Nockens in Abhängigkeit Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht vom Kurbelwinkel ändert, was ebenfalls eine also darin, daß nicht, wie bei dem bekannten Poly- Schwankung der kritischen Nockendrehzahl wahrend dyne-Nocken, als periodische Form eine einzige Fre- 5 jedes Arbeitszyklus des Nockens zur Folge n_^at· quenz gewählt ist, sondern daß sich die Frequenz der Wesentlich für die Erfindung ist verständhcnerperiodischen Form in Abhängigkeit von dem Kurbel- weise eine Zuordnung des Beginns der überlagerten winkel ändert. Man kann diesen Unterschied auch so periodischen Form der Nockenfläche zu der Cirundveranschaulichen, daß bei dem bekannten Nocken form derselben, beispielsweise so, daß am Beginn der über den gesamten Kurbelwinkelbereich desselben io Auflauffläche auch die periodische Form beginnt, gesehen eine konstante Steife der Dimensionierung Besonders günstig hat sich eine Ausbildung erwieder periodischen Form der Nocken'läche zugrunde sen, bei der am Anfang der Auflaufseite des Nockens gelegt ist, während bei der Erfindung eine sich in ir- die überlagerte periodische Form entsprechend einer gendeiner Weise in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel Steife beginnt, die über der — beim Polydyne-Nokändernde Sceife zugrunde gelegt ist. Dies kann bei- 15 ken allein maßgeblichen — mittleren Steife liegt, spielsweise in der Form erfolgen, daß eine mit zu- während d'e periodische Form am Ende der Abiaul nehmendem Kurbelwinkel, ausgehend von dem Auf- seite des Nockens entsprechend e^: er Steife ausläuft, laufbereich des Nockens, einsinnig abnehmende Steife die kleiner als die mittlere Steife :U. Der so dunen und damit eine einsinnig abnehmende Frequenz die sionierte erfindungsgemäße Nocken ist gegenüber periodische Form der Nockenfläche bestimm:. Es ist ao einem entsprechenden Polydyne-Nocken enger und aber auch möglich, die Frequenz mit zunehmendem stärker unsymmetrisch, nämlich mit gegenüber der Kurbelwinkel einsinnig steigen zu lassen oder aber, AuflauLeite breiterer Ablaufseite des Nockens, was ausgehend von dem Scheitel des Nockens, die Fre- sich positiv auf die Unterbindung des Nachhüpfens quenzen der überlagerten Form sich nach beiden Sei- und auf die Geräuschentstehung auswirkt, ten einsinnig ändern zu lassen. 35 Bei geeigneter Wahl des Frequenzverlaufs der Handelt es sich um eine Anordnung mit mehreren, überlagerten periodischen Form IaBt sich erreichen, jeweils ein Maschinenteil periodisch bewegenden daß bei jedem Nockendurchlauf durch die überla-Nocken, so sieht eine Ausführungsform der Erfin- gerte periodische Form eine kompensierende Schwindung vor, daß den Grundformen aller Nockenflächen gung erzeugt wird, die die Eigenfrequenz des von dieselbe periodische Form überlagert ist, die mit der- 30 dem Nocken periodisch bewegten Maschinenteils art unterschiedlichen Frequenzen ausgeführt ist, daß mehrmals stört.

die bei den verschiedenen Maschinenteilen auftreten- Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erden unerwünschten Schwingungsfrequenzen auch in findungsgemäß ausgestalteten Nockens. Über dem der periodischen Form, gegebenenfalls als ganzzah- Kurbelwellenwinkel α ist der Nockenhi'b/i -iufgetralige Vielfache, auftreten. 35 gen. Die Grundform 1 der Nockenfläche ist in diesem An diesem Ausführungsbeispiel und Anwendungs- Ausführungsbeispiel symmetrisch: sie ähnelt einer fall wird ein wesentlicher Gedanke der Erfindung be- Glockenkurve. Dieser Grundform ist erfindungsgesonders deutlich, der darin besteht, daß durch eine maß die periodische Form 2 nach Art einer Modula-Art Frequenzmodulation der überlagerten Form ir- tion überlagert, die, wie die Aufeinanderfolge der gendwann jede störende Schwingungsfrequenz inner- 40 Schnittpunkte mit der Grundform 1 zeigt, eine mit halb eines re'ativ großen Frequenzbereiches und da- zunehmendem Kurbelwinkcl α einsinnig abnehmende mit innerhalb eines großen Drehzahlbereiches der Frequenz besitzt. In dem in der Figur links gelegenen Nockenwelle einmal oder mehrmals dämpfend erfaßt Auflaufbereich der Nockenfläche erzeugt die überlawird. gerte periodische Form 2 Schwingungen eines von Dabei wird die Tatsache berücksichtigt, daß bei 45 dem Nocken periodisch angetriebenen Maschinen-Anordnung mehrerer Nocken auf derselben Nocken- teils, die gegenphasig zu Flatterschwingungen desselwelle jeder der Nocken infolge unterschiedlicher ben verlaufen, während der gewählte Verlauf der Massen- und Elastizitätsverhältnisse unterschiedliche überhgerten periodischen Form 2 in dem in der Fikritische Drehzahlwe.rte besitzen kann, bei denen die gur rechts gezeichneten Ablaufbereich der Nocken-Gefahr des Auftretens unerwünschter Schwingungen 50 fläche zu Nachhüpfschwingungen des Maschinenteils des von dem Nocken periodisch bewegten Maschi- gegenphasige Kompensationsschwingungen desselben nenteils besonders groß ist. Weiterhin wird bei der hervorruft.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

von Flatterschwingungen; sogenannte Nachhüpf- Patentansprüche: schwingungen übt der Ventilstößel dann aus, wenn er bereits außerhalb des Bereichs der Ablaufflache des

1. Steuerungsanordnung mit zumindest einem Nockens liegt.

ein Maschinenteil einer Kraft- oder Arbeitsma- 5 Aus »SAE Quarterly Transactions«, Januar 1952, schine, insbesondere einen Ventilstößel, perio- Seiten 1 bis H, ist eine Nockenanordnung bekannt, disch bewegenden Nocken, dessen Nockenfläche die die Schwingungsneigung des Stößels dadurch hereine dem gewünschten Verlauf des Nockenhubes absetzt, daß der Grundform des Nockens eine penoin Abhängigkeit von einem Kurbelwinkel ent- dische Form überlagert ist, die zu den unerwünschten sprechende Grundform besitzt, der eine zu uner- io Schwingungen des Maschinenteils gegenphasige wünschten Schwingungen des Maschinenteiles ge- Schwingungen erzeugt und dadurch die unerwünschgenphasige Schwingungen erzeugende periodische ten Schwingungen zumindest dämpft. Bei der BeForm überlagert ist, dadurch gekenn- rechnung der Schwingungsverhältnisse in dieser zeichnet, daß die periodische Form in Ab- Nocken-Stößel-Anordnung wird davon ausgegangen, hängigkeit vom Kurbelwinkel mit unterschiedli- 15 daß die Anordnung eine bestimmte Masse und eine chen Frequenzen ausgeführt ist und die Frequen- bestimmte Steifigkeit (Elastizität) besitzt, die testimzen derart gewäh't sind, daß zumindest eine die- mend für die Schwingungsneigung sind. In dem hauser Frequenzen in einem interessierenden Bereich figen Fall, daß auf einer gemeinsamen Welle mehrere der Nockendrehzahl gleich einer auftretenden un- Nocken angeordnet sind, wird bei der Dimensionieerwünschten Schwingungsfrequenz oder einem ao rung der Nockenflächen (-konturen) von einem mittganzzahligen Vielfachen davon ist leren Werte der Steiffigkeit ausgegangen und in Kauf

2. Anordnung nach Anspruch 1 mit mehre- genommen, daß die am Ort der einzelnen Nocken ren, jeweils ein Maschinenteil periodisch bewe- auftretenden tatsächlichen Steifigkeitswerte infolge genden Nocken, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedlicher Lageringen der einzelnen Nocken, den Grundformen aller Nockenflächen dieselbe 25 insbesondere unterschiedlicher Abstände zu den periodische Form überlagert ist, die mit derart Wellenlagerungen, und infolge unterschiedlicher unterschiedlichen Frequenzen ausgeführt ist, daß Kurbelwinkel in dem betrachteten Zeitpunkt yon diedie bei den verscr-idenen Maschinenteilen auf- sem der Rechnung zugrunde liegenden Mittelwert tretenden unerwünschten Schwing^ngsfrequenzen mehr oder weniger abweichen.

auch in der periodischen Form, gegebenenfalls 30 Dieser bekannte Polydyne-Nocken besitzt ferner

als ganzzahlige Vielfache, auftreien. den Nachteil, daß die unter Zugrundelegung einer

3. Anordnung nach Anspruch! oder2, da- mittleren Steife ausgeführte periodische Form seiner durch gekennzeichnet, daß die Frequenzen der Nockenfläche eine Kompensation unerwünschter überlagerten Form sich, ausgehend von dem Auf- Schwingungen des Maschinenteils nur innerhalb laufbereich des Nockens, einsinnig ändern. 35 eines recht begrenzten Drehzahlbereiches vornimmt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch ge- Wandert die Drehzahl dagegen zu auCerhalb dieses kennzeichnet, daß die Frequenzen kleiner wer- Bereiches liegenden Werten, wie dies beispielsweise den. bei Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen mit stark un-

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, da- terschiedlicher Drehzahl leicht vorkommen kann, so durch gekennzeichnet, daß die Frequenzen der 40 besteht sogar die Gefahr, daß die periodische Form überlagerten Form sich, ausgehend von dem nicht nur keine Dämpfung der unerwünschten Scheitel des Nockens, nach beiden Seiten einsin- Schwingungen, sondern sogar infolge Eintretens der nig ändern. Gleichphasigkeit eine zusätzliche Unterstützung derselben zur Folge hat.

45 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Anordnung der beschriebenen Art so auszubilden,

daß die angegebenen Nachteile vermieden sind.

Die erfindungsgemäße Lösung ist dadurch gekenn zeichnet, daß die periodische Form in Abhängigkeit

Die Erfindung betrifft eine Steuerungsanordnung 50 vom Kurbelwinkel mit unterschiedlichen Frequenzen mit zumindest einem ein Maschinenteil einer Kraft- ausgeführt ist und die Frequenzen derart gewählt oder Arbeitsmaschine, insbesondere einen Ventilstö- sind, daß zumindest eine dieser Frequenzen in einem ßel, periodisch bewegenden Nocken, dessen Nok- interessierenden Bereich der Nockendrehzahl gleich kenfläche eine dem gewünschten Verlauf des Nok- einer auftretenden unerwünschten Schwingungsfrekenhubes in Abhängigkeit von einem Kurbelwinkel 55 quenz oder einem ganzzahligen Vielfachen davon ist. entsprechende Grundform besitzt, der eine zu uner- Es wird bemerkt, daß durch die ältere deutsche

wünschten Schwingungen des Maschinenteiles gegen- Patentanmeldung P 20 13 611.2 bereits vorgeschlaphasige Schwingungen erzeugende periodische Form gen worden ist, daß die zweite Ableitung der Hubüberlagert ist. kurve eines Nockens zumindest in einem Abschnitt Die Erfindung läßt sich immer dann mit Vorteil 60 des Nockens S-förmige oder abgerundete im Kureinsetzen, wenn die Gefahr besteht, daß ein bewegtes venzug liegende Störstufen aufweist, die von dem Maschinenteil auf Grund seiner Masse und auf charakteristischen Gesetz ihres Nockenabschnitts abGrund von Elastizitätseinflüssen zu Schwingungen weichen, um der durch den Nocken an sich erzeugten neigt. Es ist bekannt, daß sich die Schwingungsnei- Grundschwingung eine Störschwingung zu überlagung beispielsweise eines Ventilstößels in einem zeit- 65 gern.

weiligen Abheben des Stößels von dem zugeordneten Dabei ist an eine versuchsmäßige Auslegung und

Sieuernocken äußert. Erfolgt dieses Abheben im Be- Anordnung der Störstufen — auch in bezug auf ihre reich d„r Auflauffläche des Nockens, so spricht man Anzahl — in den einzelnen Nockenabschnitten ge-