DE3102497C2

DE3102497C2 - "Jerk-free cam drive"

Info

Publication number: DE3102497C2
Application number: DE19813102497
Authority: DE
Inventors: Karl-Jürgen Dipl.-Ing. 7303 Neuhausen Hausch; Ludwig Dr.-Ing. 7000 Stuttgart Kohaupt
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1981-01-27
Filing date: 1981-01-27
Publication date: 1983-02-03
Also published as: DE3102497A1

Description

Die Erfindung betrifft einon ruckfreien Nockentrieb nach dem Oberbegriff von A? -.pruch 1, wie er beispielsweise aus der DE-AS 11 67 142 als bekannt hervorgeht Weitere Druckschriften zum Stand der Technik sind weiter unten zitiert Unter Ruckfreiheit soll hier ein stetiger Verlauf der Beschleunigungskurve des Nockens verstanden werden.The invention relates to a jerk-free cam drive according to the generic term of A? -. Claim 1, as known for example from DE-AS 11 67 142 as Further prior art publications are cited below under Jerk-free should a steady course of the acceleration curve of the cam can be understood here.

Üblich ist eine von der Beschleunigungskurve ausgehende Auslegung derartiger Nocken, jedoch gibt es auch Auslegungsregeln für Nocken, die Formgebungskriterien unmittelbar für die Hubkurve bzw. die Arbeitsfläche der Nocke beinhalten. Die eingangs zitierte Auslegeschrift zeigt einen Nockentrieb mit Rollenstößel, bei dem mit Hilfe einer mathematischen Gleichung für die Nockenarbeitsfläche ein solcher Verlauf der Krümmung ermittelt werden kann, daß an allen Stellen der Nockenarbeitsfläche die höchstzulässige Hertzsche Pressung erreicht wird. Mit der dort gegebenen technischen Lehre kann also der Verlauf der Hubkurve hinsichtlich der Hertzschen Pressung optimiert werden. Eine solche Auslegungsmethode ist jedoch fQr den Nockentrieb von Ladungswechselventilen bei Brennkraftmaschinen nicht geeignet, weil sie dort nicht zu befriedigenden, geschweige denn optimalen Ergebnissen führt Bei dieser Anwendung müssen durch die Hubkurve bestimmte Zeitgesetze beim Öffnen und Schließen der Ventile erfüllt werden, die für den raschen Lädüngsweehsei wesentlich sind. Bei der Gestaltung von Nockenkurven für derartige Nockentriebe ist man bisher üblicherweise von der Beschleunigungskurve des Nockens ausgegangen und hat hierfür stetige Kurvenverläufe gesucht. Hierbei hat man meist die Beschleunigungskurve heterogen durch verschiedene Kurvenzüge abschnittweise zu einem gewünschten Verlauf zusammengesetzt und dabei möglichst daraufIt is usual to design such cams based on the acceleration curve, but there are there are also design rules for cams, the shaping criteria directly for the lift curve or the Include the working surface of the cam. The interpretation cited at the beginning shows a cam drive with Roller tappet with a mathematical equation for the cam working surface Course of the curvature can be determined that the maximum permissible Hertzian pressure is reached at all points of the cam working surface. With the one there given technical teaching can therefore be the course of the Lift curve can be optimized in terms of Hertzian pressure. One such method of interpretation is however, not suitable for the cam drive of gas exchange valves in internal combustion engines because they there not to be satisfactory, let alone optimal results with this application must by the stroke curve certain time laws are met when opening and closing the valves, which for the rapid loading are essential. In the The design of cam curves for such cam drives has hitherto usually been based on the acceleration curve of the cam and has for this purpose steady curves wanted. Here you usually have the acceleration curve heterogeneously through different curves in sections to a desired one The course is composed and, if possible, based on it geachtet, daß an den Anschlußstellen der verschiedenen Kurvenzüge möglichst glatte Übergänge entstehen. Eine schöne Übersicht über den fortschreitenden Stand der Technik gibt die DE-PS 12 55 984, Für die einzelnenmade sure that at the connection points of the various Curves create transitions that are as smooth as possible. A nice overview of the progressive status the technology is the DE-PS 12 55 984, for the individual Abschnitte des Kurvenzuges wurden Sinuskurven, Polynome oder Fourier-Reihen verwendet Die DE-PS 24 29 708 gibt eine Berechnungs-Methode für die Abschnitte von Beschleunigungskurven an. mit deren Hilfe man auch unsymmetrische Nocken berechnenSections of the curve were sine curves, polynomials or Fourier series used. The DE-PS 24 29 708 gives a calculation method for the sections of acceleration curves. with their Help one also calculate asymmetrical cams

ίο kann.ίο can.

Nachteilig an den bekannten Nockentrieben ist, daß der solcherart ausgelegte Nocken nur einen recht unvollkommenen Kompromiß hinsichtlich der Krümmungsradien im Bereich der Nockenspitze, dem VerlaufThe disadvantage of the known cam drives that the cam designed in this way only represents an imperfect compromise with regard to the radii of curvature in the area of the cam tip, the course der Schmierzahlkurve und dem Verlauf der Beschleunigungskurve darstellt Meist müssen zumindest im Hinblick auf eines dieser drei wesentlichen Auslegungskriterien erhebliche Abstriche in Kauf genommen werden. Zu kleine Krümmungsradien, insbesondere imthe lubrication number curve and the course of the acceleration curve Considerable compromises have been made with regard to one of these three essential design criteria will. Radii of curvature that are too small, especially in Bereich der Nockenspitze, verursachen eine zu starke Hertzsche Pressung, führen zu einem Durchhärten des Materials im Bereich der Nockenspitze bei seiner Herstellung und möglicherweise zu einem Abplatzen von Ober! lächenteilen aus der Nocke während desArea of the cam tip, causing excessive Hertzian pressure, lead to a through-hardening of the material in the area of the cam tip at its Manufacture and possibly to a flaking of the upper! smile from the cam during the Betriebes. Ein längerer Verlauf der Schmierzahlkurve im Bereich niedriger Schmierzahlwerte — das ist die auf die Winkelgeschwindigkeit bezogene Summengeschwindigkeit der Nockenoberfläche einerseits und des Kipphebelrückens andererseits — soll ebenfalls vermieOperation. A longer course of the lubrication index curve in the area of low lubrication index values - that's the one on the total speed of the cam surface, on the one hand, and of the Rocker arm back on the other hand - should also be avoided den werden, weil sonst an der betreffenden Umfangs- stelle des Nockens die Gefahr einer trockenen Reibung besteht Meist hat man zur Erzielung brauchbarer Krümmungs- und Schmierzahlverhältnisse Nachteile im Verlauf der Beschleunigungskurve in Kauf genommen,because otherwise the relevant scope instead of the cam there is a risk of dry friction. Mostly one has to achieve more useful ones Curvature and lubrication ratio disadvantages in the course of the acceleration curve accepted,

beispielsweise, daß man unstetige Anschlußstellen hingenommen hat Diese wirken sich in einem unruhigeren Ablauf des Nockengetriebes aus; es werden hochfrequente Schwingungen angeregt, die einen sauberen Nockenkontakt stören können und diefor example, that one has accepted discontinuous connection points. These have an effect on one more restless operation of the cam gear; high-frequency vibrations are excited, some can interfere with clean cam contact and the

Grenzdrehzahl des Nockentriebes reduzieren.Reduce the limit speed of the cam drive.

Die bereits oben zitierte DE-PS 24 29 708 zeigt Wege auf, wie stetige Übergangsstellen im Verlauf der Beschleunigungskurve erzielbar sind, so daß ein ruhiger Ablauf des Nockentriebes erwartet werden kann. OffenThe above-cited DE-PS 24 29 708 shows ways how continuous transition points in the course of Acceleration curve can be achieved, so that a smooth operation of the cam drive can be expected. Open minded bleibt dabei, wie es bei einer solchen Nockenauslegung mit den Krümmungsverhältnissen im Bereich der Nockenspitze und mit dem Verlauf der Schmierzahlkurve bestellt ist Da jedoch das dort gezeigte Auslegungsverfahren auch füf unsymmetrische Nockentrieberemains as it is with such a cam design with the curvature ratios in the range of Cam tip and ordered with the course of the lubrication number curve. However, the design method shown there is also used for asymmetrical cam drives

5«. anwendbar ist, kann durch Anwendung einer gezielten Unsymmetrie auf die Krümmung und die Schmierzahl bis zu einem gewissen Grade eingewirkt werden.5 «. Applicable can be done by applying a targeted Asymmetry can act on the curvature and the lubrication number to a certain extent.

Man hat auch schon versucht, durch gezielte Überlagerung von Anregungsunebenheiten die vomAttempts have also been made to deliberately superimpose excitation unevenness from the Nocken ungewollterweise angeregten Überlagerungsschwingungen zu kompensieren (vergleiche z. B. DE-AS 20 13 611 oder DE-AS 20 35 462). Eine derartige dynamische Optimierung ist jedoch nur in einem sehr eng begrenzten Drehzahlbereich wirksam.To compensate cams inadvertently excited superimposition vibrations (compare e.g. DE-AS 20 13 611 or DE-AS 20 35 462). However, such dynamic optimization is only very effective tightly limited speed range effective.

Nachteilig an einer Auslegung der Nockenform, ausgehend von der Besehleunigungskurve, ist ferner, daß es sich hierbei im Grunde genommen um ein Probierverfahren handelt, bei dem von rückwärts her die Nockenform und ihre Brauchbarkeit ermittelt werden müssen. Die Rechnung oder der Versuch können dann erst ergeben, ob der solcherart ermittelte Nocken die an ihn gestellten Erfordernisse hinsichtlich Maßhaltigkeit, Laufruhe und Schmierverhalten erfüllt. Another disadvantage of a design of the cam shape based on the acceleration curve is that this is basically a trial process in which the cam shape and its usefulness have to be determined from the back . The calculation or the test can then only show whether the cam determined in this way meets the requirements placed on it with regard to dimensional accuracy, smoothness and lubrication behavior.

Durch langwierige Iterationsprozesse muß man sich an einen tragbaren Kompromiß herantasten. Hierbei gehen sehr viel Entwicklungszeit und Entwicklungskosten verloren.You have to go through lengthy iterative processes Feel for a workable compromise. A lot of development time and development costs are involved here lost.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Nockengestaltung anzugeben, die hinsichtlich der hauptsächlichen Auslegungskriterien besser optimierungsfähig ist, d.h. die eine bessere Dynamik des Nockentriebes erwarten läßt und die gleichzeitig bessere Krümmungsverhältnisse im Bereich der Nockenspitze und günstige Schmierzahlverlaufe erlaubtThe object of the invention is to provide a cam design which, with regard to the main design criteria is more capable of optimization, i.e. the a better dynamics of the cam drive can be expected and at the same time better curvature conditions in the Area of the cam tip and favorable lubrication number curves permitted

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst Als wesentliche Unterscheidungsmerkmale der Erfindung gegenüber der bisherigen Art der Nockengestaltung sind zu nennen, daß von der Hubkurve ausgegangen wird und nicht von der Beschleunigungskurve. Zum anderen -verden bei der Gestaltung der Nockenform sogenannte Splines verwendet Mit diesem aus dem Englischen stammenden Begriff wird u. a. ein biegsamer Streifen aus Holz oder Metall bezeichnet, der vor allen Dingen in der Schiffbautechnik als biegsames Kurvenlineal zum Aufzeichnen der Spantenrisse verwendet wurde. Ein solcher biegsamer Streifen diente zunächst als rein graphisches Interpolationsmittel, um relativ wenige vorgegebene Punkte mit einem möglichst stetigen Kurvenzug miteinander zu verbinden. Diese graphische Methode wurde von der Mathematik aufgegriffen und einer numerischen Berechnung zugänglich gemacht Es sei in diesem Zusammenhang auf Literatur von H. Späth verwiesen: Spline-Algorithmen zur Konstruktion glatter Kurven und Flächen, R. Oldenbourg Verlag München, Wien 1978 und »Exponential Spline Interpolation« in Computing 4 (1969), Seiten 225—233. Bei der Anwendung derartiger höhergradiger Splines ist ein umfangreicher numerischer Aufwand erforderlich, der einen Großrechner sowie ein graphisches Terminal voraussetzt Die vorgegebenen Kurvenpunkte müssen keineswegs äquidistant sein, es genügen sehr wenige Punkte als vorgegebene Stützstellen. Der Konstrukteur kann anhand des graphischen Terminals in einem Dialog mit dem Großrechner eine oder zwei der Stützstellen in ihrer Lage variieren und erhält auf dem Bildschirm des Terminals sogleich die graphische Antwort in Form verschiedener Kurvenverläufe, beispielsweise Nockenform, Geschwindigkeits- und Beschleunigungsverlauf, Krümmungsverlauf und Schmierzahlverlauf; außerdem können beispielsweise auch noch das dynamische Verhalten des Nockentriebes, z. B. der Verlauf der Nockenkraft und andere interessierende Größen graphisch aufgezeigt werden.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1 essential distinguishing features of the invention compared to the previous type of cam design it should be mentioned that the starting point is the lift curve and not the acceleration curve. To the others - so-called splines are used in the design of the cam shape English-derived term is inter alia. a flexible one Strips of wood or metal denoted in front of all Things in shipbuilding technology as a flexible curve ruler was used to record the cracks in the frame. Such a flexible strip served initially as a purely graphical interpolation means, around relatively few given points with a possible continuous curve to connect with each other. This graphical method was derived from mathematics taken up and made available for a numerical calculation References from H. Späth: Spline algorithms for the construction of smooth curves and surfaces, R. Oldenbourg Verlag München, Vienna 1978 and "Exponential Spline Interpolation" in Computing 4 (1969), pages 225-233. When using such higher grade Splines is an extensive numerical effort that a mainframe computer as well as a graphic Terminal requires The specified curve points do not have to be equidistant, they are sufficient very few points as given support points. The designer can use the graphic terminal In a dialog with the mainframe computer, one or two of the support points vary in their position and receive the screen of the terminal immediately the graphic answer in the form of various curves, for example Cam shape, speed and acceleration curve, curvature curve and lubrication number curve; also, for example, the dynamic behavior of the cam drive, z. B. the The course of the cam force and other variables of interest can be shown graphically.

Dank der Verwendung von Splines mindestens vierten Grades ist sichergestellt daß die dritte Ableitung der Hubkurve immer noch stetigen Verlauf im gesamten Bereich hat Die Anwendung der Spline-Methode erlaubt es also, homogene Kurvenverläufe, die im gesamten Bereich bis in die dritte Ableitung hinein stetig sind, durch beliebige Kurvenpunkte zu legen. Der Konstrukteur hat aufgrund dessen eine sehr große Gestaltungsfreiheit hinsichtlich der Nockenform, «ο daß damit ein guter Kompromiß hinsichtlich Nockenkrümmung, Schmierzahlverlauf und ruhiger Nockenablauf bei geringer Entwicklungszeit realisierbar ist. Dank der Tatsache, daß unmittelbar die Hubkurve des Nockentriebes gestallet wird, handelt es sich bei der Auslegung des Nockens nach der hier empfohlenen Spline-Methode um ein direktes zielführendes Auslegungsverfar,ren im Gegensatz zu dem zeit- und kostenaufwendigen Probierverfahren herkömmlicher ArtThanks to the use of splines of at least the fourth degree, it is ensured that the third The derivation of the lift curve still has a steady course in the entire area The spline method thus allows homogeneous curves to be created in the entire range up to the third derivative are continuous into it, to be laid through any curve points. Because of this, the designer has a very great freedom of design with regard to the cam shape, «ο that this is a good compromise with regard to Cam curvature, lubrication rate progression and smooth cam progression can be achieved with a short development time is. Thanks to the fact that the lift curve of the cam drive is designed directly, it acts When designing the cam according to the spline method recommended here, it is a direct, target-oriented one Design methods in contrast to the time-consuming and costly testing method of the conventional one Art

In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß an sich begrifflich die zeitlich oder auf den Nockenwinkel bezogene Erhebungskurve des Maschinenteils, beispielsweise des Ventils, von der entsprechenden Erhebungskurve des Nockens selber auseinander zu halten ist Lediglich bei einer solchen Übertragungsanordnung zwischen Nocken und Maschinenteil, deren Übersetzungsverhältnis im gesamten Übertragungszyklus konstant, beispielsweise gleich eins ist (Tassenstößel), sind beide Kurven ähnlich bzw. kongruent Die Spline-Methode erlaubt jedoch — wie gesagt — auch eine optimale Auslegung wahlweise der Erhebungskurve des Maschinenteils oder der des Nockens selber, wenn — beispielsweise aufgrund einer Übertragungsanordnung mit einem zeitlich veränderlichen oder gar unsymmetrischen Verlauf des Übersetzungsverhältnisses (Kipphebel) — die eine Kurve zu der anderen nicht M mehr ähnlich sein sollte.In this context it should be mentioned that in itself conceptually the elevation curve of the machine part related to time or to the cam angle, for example of the valve, from the corresponding elevation curve of the cam itself hold is only with such a transmission arrangement between the cam and the machine part, their Transmission ratio is constant over the entire transmission cycle, for example equal to one (bucket tappets), are both curves similar or congruent? However, the spline method also allows - as I said an optimal design of either the elevation curve of the machine part or that of the cam itself, if - for example due to a transmission arrangement with a time-varying or even asymmetrical course of the transmission ratio (rocker arm) - one curve to the other not M should be more similar.

Anstelle eines rein polynomial abgebauten Splines können auch Splines unter Einschluß νοτ Exponentialgliedern verwendet werden. Bezüglich der intern zusammengestellten theoretischen Grundlagen hierzu sei auf den in den Aktenunterlagen vorhandenen Anhanp verwiesen; bei der dortigen Abhandlung wurden die Randbedingungen des sogenannten mechanischen Nockens zugrundegelegtInstead of a purely polynomial decomposed spline, splines including νοτ exponential terms can also be used be used. Regarding the internally compiled theoretical fundamentals reference is made to the appendix in the files; in the treatise there the boundary conditions of the so-called mechanical cam were used as a basis

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen noch kurz erläutert; dabei zeigtThe invention is explained below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawings briefly explained; thereby shows

F i g. 1 einen Querschnitt durch einen Nockentrieb für den Ladungswechsel einer Brennkraftmaschine,F i g. 1 shows a cross section through a cam drive for the gas exchange of an internal combustion engine,

Fig.2 die Hub-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungskurve der Nocke aus dem Nockentrieb nach F i g. 1 in kartesischen Koordinaten undFig. 2 the stroke, speed and acceleration curve the cam from the cam drive according to FIG. 1 in Cartesian coordinates and

F i g. 3 die entsprechenden Kurven für einen Nockentrieb ohne hydraulisches Ventilspielausgleichselement. Die F i g. 1 zeigt einen Zylinderkopf 1 einer Brennkraftmaschine mit Einlaßkanai 2, der von einem Wassermantelraum 3 umgeben ist. Der Zylinderkopf trägt ein in einer Stößelführung auf und ab bewegliches Ventil 4, welches in geschlossenem Zustand aufgrund der Ventilfedern 6 dichtend mit dem Rand des Ventiltellers am Ventilsitz 5 anliegt Oberhalb des Ventils ist eine Nockenwelle 12 mit Nocken 14 in Nockenwellenlagern 13 drehbar gelagert Der Nocken wirkt über den Kipphebelrücken 9 eines Kipphebels 8 sowie über den Kipphebeldaumen 11 auf den Stößel des so Ventiles 4 ein. Der Kipphebel 8 selber ist in dem kugelartig ausgebildeten Kipphebellager 10 gelagert, welches seinerseits von dem hydraulischen Ventilspiel-Ausgleichselement 7 gehaltert ist Durch das Ventilspiel-Ausgisichselement wird der Kipphebelrücken ständig in Kontakt mit der Nocke 14 gehalten, und zwar auch beim Durchlaufen des flrundkreises des NockfcPS an dem Kipphebelrücken. Dies bedeutet, daß - im Gegensat? zu einem sogenannten mechanischen Nocken — die Erhebungskurve des Nockens unmittelbar vom Grundw kreis ohne Vornocken oder dergleichen ausgehtF i g. 3 the corresponding curves for a cam drive without hydraulic valve lash adjustment element. The F i g. 1 shows a cylinder head 1 of an internal combustion engine with inlet duct 2, of a Water jacket space 3 is surrounded. The cylinder head carries a slide that can move up and down in a tappet guide Valve 4, which in the closed state due to the valve springs 6 sealingly with the edge of the Valve plate rests on valve seat 5 Above the valve is a camshaft 12 with cams 14 in Camshaft bearings 13 rotatably mounted. The cam acts via the rocker arm back 9 of a rocker arm 8 as well as via the rocker lever thumb 11 on the tappet of the valve 4. The rocker arm 8 itself is in the spherical rocker arm bearing 10 supported, which in turn from the hydraulic valve lash compensation element 7 is supported by the valve lash adjustment element the rocker arm back is constantly kept in contact with the cam 14, even when Run through the circular circle of the NockfcPS on the back of the rocker arm. This means that - on the contrary? to a so-called mechanical cam - the elevation curve of the cam directly from the base circle goes out without pre-cams or the like

Die Hubkurve des sogenannten hydraulischen Nokkens 14 sowie die erste und zweite Ableitung dieser Kurve — Geschwindigkeit und Beschleunigung — sind in Fig. 2 in kartesischen Koordinaten dargestellt. Die ^h5 horizontale Koordinatenachse stellt gewissermaßen dnn Gruriükreis des Nockens dar, auf dem die in tmein durchgehenden Linienzug gezeichnete Hubkurve h aufbaut. An dem vorgegebenen Hubkurvenpunkt PiThe lift curve of the so-called hydraulic cam 14 and the first and second derivatives of this curve - speed and acceleration - are shown in Cartesian coordinates in FIG. 2. The ^h5 horizontal coordinate axis represents, so to speak, the thin green circle of the cam on which the lift curve h drawn in tmein continuous line is built. At the specified stroke curve point Pi

sieigt die Hubkurve tangential und ruckfrei aus dem Grundkreis auf und durchläuft den ebenfalls vorgegebenen Punkt Pi, der beispielsweise die Breite des Nockens in Umfangsrichtung bei einer bestimmten sehr kleinen Ventilöffnung vorgibt. Es sei ferner angenommen, daß auch der Punkt Pj aufgrund irgendwelcher Sachzwänge für den Verlauf der Hubkurve vorgegeben sei. Schließlich ist auch der Hubkurvenpunkt P·,, der die Nockenspitze markiert, nach Höhen- und Umfangslage vorgegeben. Normalerweise ist der rechte Hubktirvenast symmetrisch zu dem linken; zumindest soll das hier einmal angenommen werden. Die .Spline-Methode zur Auslegung unmittelbar der Hubkurve selber ermöglicht es nun, eine mathematische Funktion zu ermitteln, die durch die vorgegebenen nicht-äquidistanten Punkte hindurch verläuft und die mindestens bis in die dritte Ableitung hinein stetig ist. Weitere Hubkurvenpunkte — in F i g. 2 beispielsweise der Punkt P* — können als in LägeThe lift curve ascends tangentially and smoothly from the base circle and passes through the likewise predetermined point Pi, which, for example, specifies the width of the cam in the circumferential direction at a certain very small valve opening. It is also assumed that the point Pj is also given for the course of the lift curve due to some practical constraints. Finally, the lift curve point P · ,, which marks the tip of the cam, is also specified according to the height and circumferential position. Normally the right lift branch is symmetrical to the left; at least that should be assumed here. The .Spline method for designing the lift curve itself now makes it possible to determine a mathematical function which runs through the specified non-equidistant points and which is continuous at least up to the third derivative. Further lift curve points - in F i g. 2 for example the point P * - can be considered in Läge

-cgung-cgung

zugrundegelegt werden. Statt nur eines variablen Hubkurvenpunktes können auch mehrere variable Hubkurvenpunkte benutzt werden. In einem Dialog des Konstrukteurs mit dem Rechner an einem geeigneten Terminal können dann nach Vorgabe eines Satzes von Hubkurvenpunkten sämtliche einen Konstrukteur interessierende Nockenfunktionen graphisch angezeigt werden. Er kann sehr schnell die Eignung des durch die Hubkurvenpunkte vorgegebenen Nockens für seinen Anwendungsfall anhand der ausgeworfenen Nockenfunktionen überprüfen und bei Nichtgefallen die Lage einiger Hubkurvenpunkte verändern und das Ergebnis der variierten Nockenvorgabe abwarten. In jedem Fall wird durch die vorgegebenen Hubkurvenpunkte eine Funktion gelegt, die bis in die dritte Ableitung hinein stetig ist. Zur Veranschaulichung dessen sind die Geschwindigkeitskurve v, die Beschleunigungskurve b und die dritte Ableitung der Hubkurve b' mit in F i g. 2 eingezeichnet, welche Kurven alle stetigen Verlauf haben. Durch Variationen der veränderlichen Hubkur-be taken as a basis. Instead of just one variable lifting curve point, several variable lifting curve points can also be used. In a dialog between the designer and the computer at a suitable terminal, all cam functions of interest to a designer can then be graphically displayed after a set of lift curve points has been specified. He can very quickly check the suitability of the cam specified by the lift curve points for his application using the ejected cam functions and, if not satisfied, change the position of some lift curve points and wait for the result of the varied cam specification. In any case, a function is placed through the given stroke curve points, which is continuous up to the third derivative. To illustrate this, the speed curve is v, the acceleration curve b and the third derivative of the lift curve B 'having in F i g. 2 shows which curves all have a steady course. Due to variations in the variable lift

venpunkte kann der Konstrukteur sehr rasch im Dialog mit dem Rechner aufgrund der /ugrundegelegren Spline-Methode eine in jeder Hinsicht optimale völlig ruckfreie Hubkurve ermitteln.The designer can set points very quickly in dialogue with the computer based on the basic rules Spline method to determine a completely jerk-free lifting curve that is optimal in every respect.

Völlig analog zu dem hier beispielsweise für den Hydraulik-Nocken (Fi g. I und 2) beschriebenen Auslegungsverfahren der Hubkurve nach der vorgeschlagenen Spline-Methode läßt sich dieses auch fur die sogenannten Mechanik-Nocken anwenden, dessen wesentliche Funktion quantitativ in F i g. ι in kartesischen Koordinaten dargestellt sind. Der Mechanik-Nokken unterscheide! sich von dem Hydraulik-Nocken dadurch, daß vor und hinter dem Hauptnocken // jeweils noch ein nach Art einer geradlinigen Rampe ausgebildeter Vornocken V angeordnet ist. Die Hubkurve (volle Linie) steigt tangential und ruckfrei aus der Geraden des Vornockens auf. Durch den Vornocken soll das bei rein mechanischen Ventiltrieben unvermeidliche Vep.tüsp'.e! überhrürkt werden. Ie nach Größe des Ventilspieles setzt der Ventilstößel bzw. der Kipphebel mehr oder weniger früh auf den Vornocken auf und erzeugt an dieser Stelle einen kleinen aber tolerierbaren Stoß, was durch eine dort angezeigte Spitze im Verlauf der Beschleunigungskurve angedeutet ist; der Ventilstößel bzw. der Kipphebel gleitet danach mit konstanter Geschwindigkeit den Vornocken hinauf und überwindet damit zunächst das Ventilspiel, ohne daß das Ventil selber g öffnet wird. Erst innerhalb des Bereiches des Hauptnockens wird auch das Ventil selber geöffnet. Lediglich die Randbedingungen an den Enden des Hauptnockens sind beim Mechanik-Nocken etwas anders als beim Hydraulik-Nocken; im übrigen kann aber ebenfalls rechnerisch ein Spline durch eine Reihe von vorgegebenen Hubkurvenpunkten derart hindurchgelegt werden, daß selbst noch die dritte Ableitung der Hubkurve stetigen Verlauf hat. Auch hier kann durch Variation von veränderlichen Hubkurvenpunkten die Hubkurve in Dialog mit dem Rechner optimiert werden.Completely analogous to the design method of the lift curve according to the proposed spline method described here for the hydraulic cams (FIGS. 1 and 2), this can also be used for the so-called mechanical cams, the essential function of which is shown quantitatively in FIG. ι are shown in Cartesian coordinates. The mechanical cam make a difference! differs from the hydraulic cam in that a front cam V designed in the manner of a straight ramp is arranged in front of and behind the main cam //. The lift curve (full line) rises tangentially and jerk-free from the straight line of the forward cam. The pre-cam is intended to produce the unavoidable Vep.tüsp'.e! With purely mechanical valve trains. be overwhelmed. Depending on the size of the valve clearance, the valve tappet or the rocker arm touches the front cam more or less early and generates a small but tolerable shock at this point, which is indicated by a peak indicated there in the course of the acceleration curve; the valve tappet or the rocker arm then slides up the front cam at a constant speed and thus initially overcomes the valve clearance without the valve itself g opening. The valve itself is only opened within the range of the main cam. Only the boundary conditions at the ends of the main cam are slightly different for the mechanical cam than for the hydraulic cam; Otherwise, however, a spline can also be computationally laid through a series of predetermined stroke curve points in such a way that even the third derivative of the stroke curve has a steady course. Here, too, the lift curve can be optimized in dialogue with the computer by varying the variable lift curve points.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Nockentrieb zum hin- und hergehenden Antrieb eines Maschinenteils mit einem relativ zu einem Übertragungsglied bewegten Nocken, welches Übertragungsglied wenigstens mittelbar auf das Maschinenteil einwirkt, welcher Nocken derart gestaltet ist, daß das Maschinenteil ruckfrei bewegt wird, wobei die Nockenform unter Berücksichtigung der Kinematik des Übertragungsgliedes entsprechend der Hubkurve des Maschinenteiles gestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen eines ruckfreien Beschleunigungsverlaufes unter Berücksichtigung vorgegebener Hubkurvenpunkte Splines mindestens vierten Grades vorgesehen sind.1. Cam drive for the reciprocating drive of a machine part with a relative to a Transmission member moving cam, which transmission member at least indirectly on the Machine part acts, which cam is designed such that the machine part moves smoothly is designed, the cam shape taking into account the kinematics of the transmission link according to the lift curve of the machine part is, characterized in that to generate a jerk-free acceleration curve at least fourth degree splines are provided taking into account predetermined lifting curve points.

2. Nockentrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle oder zusätzlich zu den Splines vierten oder höheren Grades exponentiell Splines bei der Gestaltung der Hubkurve verwendet werden.2. cam drive according to claim 1, characterized in that instead of or in addition to the splines fourth or higher degree exponentially uses splines in the design of the lift curve will.

3. Nockentrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Ableitung der Hubkurve bei Hubbeginn und bei Hubende gleich Null ist3. cam drive according to claim 1 or 2, characterized in that the third derivative of the Lift curve at the start of the lift and at the end of the lift is zero

4. Nockentrieb nach Anspruch 1 oder 2 für eine Nockenform mit Vornocken, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Ableitung der Hubkurve an den Übergangsstellen zu den Vornocken gleich Null ist4. cam drive according to claim 1 or 2 for a cam shape with pre-cam, characterized in that the third derivative of the lift curve to the Transition points to the pre-cam is zero