DE2634916C2

DE2634916C2 -

Info

Publication number: DE2634916C2
Application number: DE19762634916
Authority: DE
Inventors: Jordan Dipl.-Ing. 8900 Augsburg De Gentscheff
Original assignee: MAN B&W Diesel GmbH
Current assignee: MAN B&W Diesel GmbH
Priority date: 1976-08-03
Filing date: 1976-08-03
Publication date: 1990-01-18
Also published as: CH621604A5; NL7707992A; GB1577178A; DK343177A; JPS5317817A; NL181942B; FR2360752B1; NL181942C; DD131573A1; DE2634916A1; JPS6118008B2; FR2360752A1; BR7705120A

Description

Die Erfindung betrifft eine umsteuerbare Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a reversible reciprocating piston internal combustion engine according to the preamble of the claim.

Jedem Stößel sind bei Anordnungen dieser Art in der Regel zwei Steuernocken zugeordnet, von denen die eine für den Einsatz bei Rechtslauf und die andere für den Einsatz bei Linkslauf ausgebildet ist, so daß bei jedem Drehrichtungswechsel eine Verschiebung der Steuernocken gegenüber dem zugeordneten Stößel stattfinden muß. Die Nocken sind in der Regel bezogen auf OT spiegelbildlich umgeklappt. Es kommt daher häufig vor, daß beim Umsteuern die volle Nockenhöhe zu überwinden ist. Zur Verhinderung eines Klemmens der Stößel hat man sich daher bereits damit beholfen, daß die Steuernocken mit in Umsteuerrichtung ansteigend Anlaufflächen versehen wurden.In the case of arrangements of this type, each plunger is usually two Assigned control cams, one of which is for use with Clockwise rotation and the other trained for use in counterclockwise rotation is, so that with every change of direction a shift the control cam take place opposite the associated tappet got to. The cams are usually mirror images of OT folded down. It often happens that when reversing the full cam height has to be overcome. To prevent a Clamping the plunger has therefore already been managed that the control cam with increasing contact surfaces in the reversing direction were provided.

Bei einer aus der CH-PS 1 57 418 bekannten Nockenwelle wird ein linearer Anstieg der Kontur vorgesehen. Dementsprechend ändern sich hierbei beim Umsteuern auch die Aktionskräfte und die geleistete Arbeit über den Umsteuerweg linear. Hierdurch ergibt sich eine ungleichmäßige Verteilung der Kräfte über dem Weg, insbesondere im Hinblick auf die Umsteuerkraft, die am Ende des Umsteuervorgangs auf ein Mehrfaches ihrer Ausgangsgröße ansteigt. Die maximale Größe der Umsteuerkraft ist jedoch maßgebend für die Auslegung der Umsteuerung und der Umsteuerhilfe. Die bekannten Anordnungen erfordern daher aufgrund des linearen Anstiegs der Anlaufflächen eine relativ massive und daher teuere und zudem mit einer großen Trägheit behaftete Konstruktion.In a camshaft known from CH-PS 1 57 418, a linear increase in the Contour provided. Accordingly, this change in Also redirect the action forces and the work done the reversal path linear. This results in an uneven Distribution of forces along the way, especially with regard to the reversal force at the end of the reversal process to a multiple of their original size increases. However, the maximum size of the reversing force is decisive for the interpretation of the reversal and the reversal aid. The known arrangements therefore require due to the linear Increase in the contact areas a relatively massive and therefore expensive and also with a large inertia construction.

Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit einfachen und daher höchst kostengünstigen Mitteln eine Steuernocke zu schaffen, die relativ kleine Umsteuerkräfte erfordert, welche zudem über dem Umsteuerweg im wesentlichen konstant bleiben.Proceeding from this, it is the object of the present invention With simple and therefore highly cost-effective means a control cam to create, which requires relatively small rerouting forces, which also remain essentially constant over the reversal route.

Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs gelöst. Dieser Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die vom Stößel auf die Anlauffläche ausgeübte Kraft und damit die Reibungs- bzw. Gleitverhältnisse sehr stark von der andererseits auf den Stößel wirkenden Federkraft abhängen, die bekanntlich mit dem Verschiebeweg ansteigt. Im Bereich kleiner Federkräfte, das heißt am Anfang der Verschiebung, sind daher gemäß der Erfindung noch relativ hohe Steigungen vorgesehen, im Endbereich der Verschiebung dagegen soll die Steigung zum Ausgleich der hier stark angewachsenen Federkräfte entsprechend reduziert sein. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine gewisse Vergleichmäßigung und Reduzierung der notwendigen Umsteuerkräfte.This object is solved by the characterizing part of the patent claim. This The solution is based on the knowledge that the pestle force exerted on the contact surface and thus the friction or sliding conditions very strongly from the other to the Depending on the tappet acting spring force, which is known to be with the Displacement increases. In the area of small spring forces, the means at the beginning of the shift, are therefore according to the invention still relatively high gradients provided in the end of the Shift, however, is supposed to compensate for the slope here strongly increased spring forces must be reduced accordingly. This advantageously results in a certain leveling out and reduction of the necessary rerouting forces.

Eine Nockenwelle mit einer in seitlicher Projektion einen unlinearen Anstieg aufweisenden Nockenbahn ist zwar aus der US-PS 23 07 926 bekannt, jedoch ist die dort gezeigte Nockenkontur nicht identisch mit dem Weg, auf dem der Stößel auf der Nockenbahn entlangläuft. Bei dieser bekannten Anordnung soll der Drehbewegung der Nockenwelle taktweise während des Betriebes eine Axialbewegung überlagert werden, um die Steigung insgesamt durch eine Verlängerung des Weges zu reduzieren. Eine sich gegen Ende des Stößelhubes verringernde Steigung ist dort nicht vorgesehen. Eine Überlagerung von Drehbewegung und Axialbewegung wäre für eine umsteuerbare Nockenwelle eines Schiffsmotors auch deshalb nicht geeignet, weil bei dieser die Umsteuerung in der Regel bei abgeschalteter Maschine erfolgt, d. h. eine Drehbewegung der Nockenwelle gar nicht vorhanden ist.A camshaft with a non linear linear projection Increase cam track is from US-PS 23 07 926th known, but the cam contour shown there is not identical with the path on which the tappet runs along the cam track. At this known arrangement is intended to rotate the camshaft an axial movement is intermittently superimposed during operation, to increase the total incline by extending the path to reduce. A decreasing towards the end of the ram stroke There is no incline there. An overlay of Rotational and axial movement would be reversible Camshaft of a ship engine is also unsuitable because In this case, the reversal is usually with the machine switched off done, d. H. there is no rotational movement of the camshaft at all is.

Eine besonders weitgehende Vergleichmäßigung und Reduzierung der notwendigen Umsteuerkräfte läßt sich gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch erreichen, daß der Anstieg der Anlaufflächen in Umfangsrichtung der in Fig. 2 mit 16 angezogenen Hüllkurve folgt. Diese Maßnahme erlaubt eine Reduzierung der notwendigen Umsteuerkräfte bis zu 50% der bei vergleichbaren bekannten Anordnungen notwendigen Kräfte. Da die Umsteuerkraft über dem Umsteuerweg praktisch völlig konstant bleibt, unterbleiben in vorteilhafter Weise ruckartige Bewegungen der Steuerwelle, die bei den bekannten Anordnungen zu einer starken Beanspruchung der Lager etc. geführt haben. Außerdem ergibt sich hierbei während des Umsteuervorgangs eine Reduzierung der Pressung zwischen Stößel und Nocken und damit in vorteilhafter Weise eine hohe Standzeit. Zudem läßt sich hierbei im Bereich maximaler Förderdrücke der Kraftstoffpumpe eine Erhöhung der tragenden Fläche und damit auch in diesem Bereich eine Reduzierung der Flächenpressung erreichen. Mit Hilfe von Schablonen oder durch den Einsatz von EDV-gesteuerten Werkzeugmaschinen läßt sich auch der herstellungstechnische Aufwand in vertretbaren Grenzen halten.A particularly extensive equalization and reduction of the necessary reversing forces can be achieved according to a particularly preferred embodiment of the invention in that the increase in the contact surfaces in the circumferential direction follows the envelope curve drawn with 16 in FIG. 2. This measure allows a reduction of the necessary rerouting forces up to 50% of the forces required in comparable known arrangements. Since the reversing force remains practically completely constant over the reversing path, jerky movements of the control shaft, which in the known arrangements have led to excessive stress on the bearings etc., are advantageously avoided. In addition, this results in a reduction in the pressure between the tappet and the cam during the reversing process and thus advantageously a long service life. In addition, an increase in the load-bearing area and thus also a reduction in the surface pressure can be achieved in the area of maximum delivery pressures of the fuel pump. With the help of templates or the use of EDP-controlled machine tools, the manufacturing effort can also be kept within reasonable limits.

Die vorliegende Erfindung erlaubt daher insgesamt eine leichtere und daher kostengünstigere Dimensionierung der gesamten Umsteuervorrichtung, wobei neben den niedrigen Gestehungskosten auch die niedrigen laufenden Betriebskosten nicht unberücksichtigt bleiben können. Die mit der vorliegenden Erfindung erzielbaren Vorteile sind daher insbesondere in ihrer Wirtschaftlichkeit zu sehen.The present invention therefore allows an easier overall and therefore less expensive dimensioning of the entire reversing device, being in addition to the low production costs the low running costs are not disregarded can stay. Those achievable with the present invention Advantages are therefore particularly in their economy see.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Ansprüchen.Further features and advantages of the invention result from the following description of an embodiment based on the drawing in conjunction with the claims.

Hierbei zeigtHere shows

Fig. 1 ein Nockenpaar zur Steuerung eines Ventils und Fig. 1 shows a pair of cams for controlling a valve and

Fig. 2 eine bevorzugte Kontur der Anlauffläche eines Umsteuernockens. Fig. 2 shows a preferred contour of the contact surface of a reversing cam.

In Fig. 1 ist mit 1 beispielsweise ein Auslaßventil eines Viertakt- Dieselmotors bezeichnet, welches zur Bewerkstelligung der Ventilbewegung mit einer Schließfeder 2 und einem bei 3 schwenkbar aufhängbaren Kipphebel 4 zusammenwirkt. Der Kipphebel 4 ist auf der dem Ventil 1 gegenüberliegenden Seite mit einer mit Steuernocken 5 bzw.6 zusammenwirkenden Stößelstange 7 verbunden, die im dargestellten Ausführungsbeispiel an ihrem nockenseitigen Ende mit einer Stößelrolle 8 versehen ist. Die Nocken 5 und 6 sind unfangsmäßig gegeneinander versetzt auf der bei 9 angedeuteten, verschiebbaren Steuerwelle 9 angeordnet. Eine Anordnung der vorstehend beschriebenen Art wird im Bereich jedes Ventils sowie jeder Einspritzpumpe benötigt. In der Regel ist dabei für eine Zylinderreihe jeweils eine gemeinsame Steuerwelle vorgesehen.In Fig. 1, 1 denotes, for example, an exhaust valve of a four-stroke diesel engine, which cooperates with a closing spring 2 and a rocker arm 4 which can be pivoted at 3 to accomplish the valve movement. The rocker arm 4 is connected on the side opposite the valve 1 to a tappet rod 7 which interacts with control cams 5 and 6 , which in the exemplary embodiment shown is provided with a tappet roller 8 at its cam-side end. The cams 5 and 6 are initially offset from one another on the displaceable control shaft 9 indicated at 9 . An arrangement of the type described above is required in the area of each valve and each injection pump. As a rule, a common control shaft is provided for each row of cylinders.

Bei Rechtslauf der Brennkraftmaschine soll beispielsweise die im dargestellten Ausführungsbeispiel rechts gezeichnete Steuernocke 5, bei Linkslauf die links gezeichnete Steuernocke 6 zum Einsatz kommen. Die Stößelrolle 8 rollt hierbei jeweils auf der Lauffläche 10 bzw. 11 der Nocken 5 bzw. 6 ab. Bei einem Drehrichtungswechsel muß daher die Steuerwelle 9 entsprechend dem Abstand der Lauf flächen 10 und 11 verschoben werden. Im dargestellten Ausführungs beispiel ist die Steuerwelle 9 in einer Zwischenlage angedeutet, in der die Steuerwelle von rechts nach links verschoben wird und die Stößelrolle 8 vom Bereich der geringsten Erhebung des Nockens 6 in den Bereich der höchsten Erhebung des Nockens 5 gelangt. Zur Überwindung derartiger Höhenunterschiede sind die Nocken 5 und 6 jeweils mit in Umsteuerrichtung ansteigenden Anlaufflächen 12 und 13 versehen. Die zum Verschieben der Steuerwelle 9 erforderliche Kraft hängt ersichtlich von der Pressung zwischen der Stößelrolle 8 und der Anlauffläche 12 und damit von der durch die Feder 2 ausgeübten Kraft und letzten Endes von der Neigung der Kontur der Anlauffläche 12 ab. Die Federkraft nimmt mit zunehmendem Federweg zu, ist also im unteren Bereich der Anlauffläche 12 noch gering und erreicht im oberen Bereich, dem Bereich der höchsten Nockenerhebung, ihr Maximum.For clockwise rotation of the internal combustion engine, for example, the control cam 5 shown on the right in the exemplary embodiment shown should be used, for counterclockwise rotation the control cam 6 shown on the left. The tappet roller 8 rolls on the tread 10 and 11 of the cams 5 and 6, respectively. When changing the direction of rotation, the control shaft 9 must be shifted according to the distance between the running surfaces 10 and 11 . In the illustrated embodiment, the control shaft 9 is indicated in an intermediate position in which the control shaft is shifted from right to left and the tappet roller 8 passes from the area of the lowest elevation of the cam 6 into the area of the highest elevation of the cam 5 . To overcome such height differences, the cams 5 and 6 are each provided with rising contact surfaces 12 and 13 in the reversing direction. The force required to move the control shaft 9 obviously depends on the pressure between the tappet roller 8 and the thrust surface 12 and thus on the force exerted by the spring 2 and ultimately on the inclination of the contour of the thrust surface 12 . The spring force increases with increasing spring travel, so it is still low in the lower area of the contact surface 12 and reaches its maximum in the upper area, the area of the highest cam elevation.

Wie aus Fig. 2 erkennbar ist, sind daher die Anlaufflächen 12 bzw. 13 im Gegensatz zu den bekannten Lösungen nicht mit einem linearen Anstieg versehen, sondern steigen insgesamt gesehen unlinear an, wobei wenigstens zwei jeweils für sich betrachtet linear ansteigende Äste 14 bzw. 15 vorgesehen sein können. Der im dargestellten Ausführungsbeispiel mit 14 bezeichnete, untere Ast weist dabei eine relativ hohe Steigung auf und erstreckt sich etwa bis auf die halbe Nockenhöhe. Der hieran anschließende weitere Ast 15, der bis zur vollen Nockenhöhe reicht, weist demgegenüber eine weit geringere Steigung auf. Hierdurch ist gewährleistet, daß beim Verschieben der Steuerwelle die Federkraft im unteren Bereich noch relativ schnell zunimmt, im oberen Bereich dagegen relativ langsam. Dementsprechend ergibt sich gegenüber den bekannten Anordnungen eine bestimmte Vergleichmäßigung und Reduzierung der notwendigen Umsteuerkraft. Eine Reduzierung der notwendigen Umsteuerkraft bis zu 50% gegenüber den bekannten Lösungen ist zu erwarten, wenn die Anlaufflächen 12 bzw. 13 der bei 16 angedeuteten Hüllkurve folgen, deren Steigung in Umsteuerrichtung kontinuierlich abnimmt. Bei dieser Ausführungsform bleibt die Umsteuerkraft in vorteilhafter Weise über den gesamten Umsteuerweg konstant. Der Vorteil der dargestellten Ausführungsform mit nur zwei Ästen 14, 15 ist dagegen in der besonders einfachen Herstellung zu sehen.As can be seen from FIG. 2, the contact surfaces 12 and 13, in contrast to the known solutions, are therefore not provided with a linear increase, but rather increase as a whole in a non-linear manner, with at least two branches 14 and 15 increasing linearly in each case can be provided. The lower branch, designated 14 in the illustrated embodiment, has a relatively high slope and extends approximately to half the cam height. The adjoining further branch 15 , which extends to the full cam height, on the other hand has a much smaller slope. This ensures that when the control shaft is moved, the spring force increases relatively quickly in the lower area, but relatively slowly in the upper area. Accordingly, there is a certain leveling out and reduction of the necessary reversing force compared to the known arrangements. A reduction of the necessary reversing force by up to 50% compared to the known solutions can be expected if the contact surfaces 12 and 13 follow the envelope curve indicated at 16 , the gradient of which decreases continuously in the reversing direction. In this embodiment, the reversing force advantageously remains constant over the entire reversing path. The advantage of the illustrated embodiment with only two branches 14 , 15 , however, can be seen in the particularly simple manufacture.

Claims

Have reversible reciprocating internal combustion engine for the propulsion of ships, on a movable camshaft arranged control cams, each rising in Umsteuerrichtung contact surfaces for cooperating with the cam follower, characterized in that the respective contact surface (12, 13) in the axial direction of the camshaft, i.e. in the direction of reversal, consists of at least two branches ( 14 , 15 ), the branch ( 14 ) on which the plunger lies first after the start of the reversing process, the greatest slope, and the branch ( 15 ) on which the plunger before the end of the Reversal process last applied, have the slightest slope.