DE3403242C2

DE3403242C2 -

Info

Publication number: DE3403242C2
Application number: DE19843403242
Authority: DE
Inventors: Hugo Dipl.-Ing. 5060 Bergisch Gladbach De Stock; Hans Georg Dipl.-Ing. 5210 Troisdorf De Russ
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1984-01-31
Filing date: 1984-01-31
Publication date: 1992-04-30
Also published as: DE3403242A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Nockentrieb mit min destens einem rotierenden Nocken, dessen Hubkurve aus einem Vornockenbereich und aus einem Hauptnockenbereich besteht, die mit einem Stößel zum Betätigen eines zwischen den Bauteilen Spiel aufweisenden Ventiltriebs einer Brenn kraftmaschine zusammenwirken.The invention relates to a cam drive with min at least a rotating cam, the stroke curve of which a pre-cam area and a main cam area consists of a plunger for actuating a between the components game valve train of a Brenn machine interact.

Ein bekannter Nockentrieb wird von W.-D. Bensinger (Kon struktionsbuch: "Die Steuerung des Gaswechsels im schnellaufenden Verbrennungsmotor", 1955, S.6 ff, S.38 ff) beschrieben. Die Nockenerhebung ist im allgemeinen in zwei Bereiche, den Vor- und den Hauptnockenbereich, unterteilt. Im weiteren wird der Hauptnockenbereich noch in die Berei che Flanke und Spitze unterschieden. Die Aufgabe des Vor nockens ist es, das Spiel des Nockentriebes zur Ge räusch- und Verschleißminimierung bei geringer Hubge schwindigkeit und Beschleunigung des Stößels zu überwin den; demzufolge muß der Vornockenhub größer als das größte im Betrieb auftretende Spiel sein. Es sind aber auch Nockentriebe ganz ohne Vornockenbereich bekannt, die di rekt mit der Flanke des Hauptnockenbereiches die Hubkurve beginnen. A well-known cam drive is from W.-D. Bensinger (Kon structure book: "The control of the gas exchange in the high-speed internal combustion engine ", 1955, p.6 ff, p.38 ff) described. The cam lobe is generally in two Areas, the front and the main cam area, divided. Furthermore, the main cam area is still in the area che flank and tip distinguished. The task of the before cam is to match the game of the cam drive Noise and wear minimized with a small stroke to overcome the speed and acceleration of the ram the; consequently the pre-cam stroke must be greater than the largest play occurring in operation. But there are also Cam drives without a pre-cam area are known, the di rectifies the stroke curve with the flank of the main cam area kick off.

Bei Verwendung eines Rollenstößels entsteht bei bekannten Nockentrieben die Schwierigkeit, daß die Rolle des Rollen stößels im Vornockenbereich und/oder im ersten Teil des Hauptnockenbereiches die der Umfangsgeschwindigkeit am Be rührungspunkt entsprechende Drehzahl erreichen muß. Durch Spiel in der Nockenwellenantriebsanordnung läuft die Stö ßelrolle, ohne mit einer besonderen Kraft außer eventuell der Gewichtskraft auf die Nockenkontur gedrückt zu werden oder auch ganz ohne direkte Berührung, mit. Die erwähnte Rolle verliert demzufolge wegen der Reibungsverluste nach dem Abschluß des Betätigungshubes, also nach Verlassen des Hauptnockenbereiches, rasch an Drehzahl. Beim nächsten Öffnen muß die Rolle wieder auf die der Umfangsgeschwin digkeit an der Berührungsstelle zwischen Nocken und Stö ßelrolle entsprechenden Drehzahl gebracht werden. Bisheri ge Nockentriebe mit Rollenstößel erreichen diese Drehzahl anpassung während die Rolle den Vornocken und/oder den ersten Teil des Hauptnockens, nämlich die Aufstiegsflanke, durchläuft. Hierbei tritt Schlupf auf. Da im Bereich der Aufstiegsflanke bereits sehr hohe Belastungen auf der Rolle lasten, führt der Schlupf zum Verschleiß sowohl der Rolle als auch der Nockenkontur.When using a roller tappet is created in known Cam drives the difficulty that the role of rolling tappet in the front cam area and / or in the first part of the Main cam area that the peripheral speed at the loading must reach the corresponding speed. By The clearance runs in the camshaft drive arrangement Chest roller without using any special force except possibly the weight force to be pressed onto the cam contour or even without direct contact, with. The one mentioned Role consequently loses due to the friction losses the completion of the actuation stroke, ie after leaving the Main cam area, fast in speed. At the next The roll must open again to that of the peripheral speed at the point of contact between the cam and interference be brought to corresponding speed. So far i cam drives with roller tappets reach this speed adjustment during the role of the front cam and / or the first part of the main cam, namely the ascent flank, goes through. Here slip occurs. Because in the area of Rise flank already very high loads on the Load, the slip leads to wear of both the Role as well as the cam contour.

Ein gattungsgemäßer Nockentrieb ist aus der DE-OS 20 13 611 bekannt. Aus dieser Offenlegungsschrift ist eine Nockenform für einen ruckfreien Nocken bei einem Ventil trieb einer Brennkraftmaschine bekannt. Dieser Nocken weist eine Hubkurve auf, die in zumindest einen Vornocken bereich und einen Hauptnockenbereich aufgeteilt ist. Dabei liegt dieser Aufteilung die Aufgabe zugrunde, einen engen Beschleunigungsbereich zu schaffen, um eine bestimmte Drehmomentcharakteristik der Brennkraftmaschine zu errei chen. Dazu wird die Nockenform so ausgelegt, daß bei der zweiten Ableitung der Hubkurve ein Nockenabschnitt eine oder mehrere S-förmige oder im wesentlichen abgerundete, im Kurvenzug liegende Störstufen aufweist, die von dem charakteristischen Gesetz ihres Nockenabschnittes abwei chen.A generic cam drive is from DE-OS 20 13 611 known. From this laid-open document is one Cam shape for a smooth cam on a valve drove an internal combustion engine known. That cam has a stroke curve, which in at least one Vornocken area and a main cam area is divided. Here this division is based on the task of a narrow one To create a certain acceleration range To achieve torque characteristics of the internal combustion engine chen. For this purpose, the cam shape is designed so that the second derivative of the stroke curve a cam section or several S-shaped or essentially rounded, has interference levels lying in the curve, which of the characteristic law of their cam section chen.

Die FR-PS 10 35 893 beschreibt eine Ventilsteuerung für eine Brennkraftmaschine mit einem Vornockenbereich und einem Hauptnockenbereich. Dabei werden diese Bereiche auf die Totpunkte des Kolbens bezogen.FR-PS 10 35 893 describes a valve control for an internal combustion engine with a pre-cam area and a main cam area. In doing so, these areas are based on related to the dead center of the piston.

Die DE-OS 27 12 765 offenbart einen Rollenstößel aus Ku gelgraphikgußteilen und Verfahren zu seiner Herstellung.DE-OS 27 12 765 discloses a roller tappet from Ku gel graphic castings and process for its manufacture.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nockenform für einen Ventiltrieb vorzuschlagen, die den Verschleiß des Ventiltriebes vermindert.The invention has for its object a cam shape to propose for a valve train that wear of the valve train reduced.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Wenn auf einer Nockenwelle ein Rollenstößel abläuft, hebt die Rolle auf dem Grundkreis der Nockenbahn aufgrund des notwendigen Spiels in den Bauteilen des Ventiltriebes geringfügig ab und kommt zum Stillstand. Zu Beginn der Hubkurve muß die Rolle dann wieder beschleunigt werden, so daß sie ohne Schlupf auf der Nockenform abrollt. Bei dem aus dem Stand der Technik bewußt sehr kurz ausgeführten Vornockenbereich kann die Rolle bis zum Erreichen des Hauptnockenbereichs nicht auf die Abrolldrehzahl gebracht werden und es tritt im Bereich der Anstiegsflanke Schlupf auf. Dieser Schlupf zwischen einer Rolle eines Rollenstößels und dem Haupt nockenbereich führt aber zu einem hohen Verschleiß sowohl an der Rolle als auch an dem Nocken. Dies wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung vermieden, da der Vornockenhub so bemessen ist, daß gerade das Spiel im Ventiltrieb be seitigt ist und somit die Rolle sanft beschleunigt wird.This task is characterized by the characteristics of the Claim 1 solved. If on one Camshaft runs a roller tappet, the roller picks up the base circle of the cam track due to the necessary Play in the components of the valve train slightly and comes to a standstill. At the beginning of the stroke curve, the Roll then be accelerated again, so that without Slippage rolls on the cam shape. From the stand of the technology, the pre-cam area is very short can roll until reaching the main cam area cannot be brought to the unwinding speed and it occurs slip in the area of the rising flank. This slip between a roller of a roller tappet and the head but cam area leads to high wear both on the roller as well as on the cam. This is through the Training avoided according to the invention, because the Vornockenhub is dimensioned so that just the game in the valve train be is sided and thus the role is gently accelerated.

Erst wenn die Rolle schlupffrei auf dem Vornockenbereich abrollt, wird der Übergangsbereich zu dem Hauptnockenbe reich erreicht.Only when the roller is slip-free on the front cam area rolls, the transition area becomes the main cam richly achieved.

Der Hub der Beschleunigungsrampe muß, um dies gewährleisten zu können - wie zuvor ausgeführt -, größer als das Spiel des gesamten Nockentriebes sein. Andererseits soll aber die tatsächliche Betätigung der anzutreibenden Einrichtung noch nicht begonnen haben, da dann die volle Belastung auf dem Stößel lasten würde. Der dazwischenliegende Hub für den elastischen Bereich des Nockentriebes mit dem Stößel und der anzutreibenden Einrichtung ist demgemäß kurz vor Erreichen des Hubes, der die anzutreibenden Einrichtung tatsächlich betätigt, Auslegungsziel für den Hub der Be schleunigungsrampe. Dabei ist es ohne Bedeutung, ob der Hub der Beschleunigungsrampe, solange er zwischen den bei den Grenzwerten bleibt, über die gesamte Beschleunigungs rampe konstant oder nach einer besonders gearteten Funktion, beispielsweise mit einer leichten Schräge, aus geführt ist.The stroke of the acceleration ramp must ensure this to be able - as stated earlier - to be larger than the game of the entire cam drive. On the other hand, however the actual actuation of the device to be driven have not started yet because then the full load on would push the plunger. The intermediate stroke for the elastic area of the cam drive with the tappet and the device to be driven is accordingly just before Reaching the stroke of the device to be driven actually actuated, design goal for the stroke of the loading acceleration ramp. It is irrelevant whether the Stroke of the acceleration ramp as long as it is between the at the limit values remains, over the entire acceleration ramp constant or for a special type Function, for example with a slight slope is led.

Ein erfindungsgemäßer Vornocken kann allen bekannten Hauptnockenbereichen, die für den Antrieb eines Rollenstö ßels vorgesehen sind, vorgeschaltet werden. Falls ein Vor nocken bereits ausgebildet ist, so ersetzt ein erfindungs gemäßer Vornocken diesen. Insbesondere ist auch an die Verwendung des neuartigen Vornockens, gemäß Anspruch 3, bei ruckfreien Nocken gedacht; dabei ist es nicht zwingend nötig, daß auch der erfindungsgemäße Vornocken nach den Auslegungskriterien für ruckfreie Nockenkonturen ausge bildet ist.A pre-cam according to the invention can all known Main cam areas that are responsible for driving a roller fault ßels are provided, upstream. If a before cam is already formed, so replaces a fiction according to this cam. In particular is also to the Use of the novel pre-cam, according to claim 3, intended for smooth cams; it is not mandatory necessary that the pre-cam according to the invention Design criteria for smooth cam contours forms is.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, hier der Ventil trieb einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, ist in der Zeich nung dargestellt. Es zeigtAn embodiment of the invention, here the valve powered a reciprocating piston internal combustion engine, is in the drawing shown. It shows

Fig. 1 eine Paarung Nocken/Stößelrolle; Fig. 1 is a mating cam / follower roller;

Fig. 2 den Verlauf des Nockenhubs über dem Nockendrehwin kel gemäß der Erfindung. Fig. 2 shows the course of the cam stroke on the Nockendrehwin angle according to the invention.

Die Fig. 1 veranschaulicht die Paarung des Nockens 2 und der Stößelrolle 1, die auf diesem abrollt bzw. von diesem angetrieben wird. Fig. 1 illustrates the pairing of the cam 2 and the tappet roller 1 , which rolls on this or is driven by this.

In Fig. 2 ist der erfindungsgemäße Nockenhub über den Nockendrehwinkel aufgezeichnet. Die gesamte Nockenerhebung 3 ist in den Vornocken- 4 und in den Hauptnockenbereich 6 unterteilt. In den Vornockenbereich 4 ist die Beschleuni gungsrampe 5 mit konstantem Maximalhub 9 des Vornockens eingefügt. Das Ventil öffnet im Hauptnockenbereich mit dem tatsächlichen Betätigungshub der anzutreibenden Einrich tung, nämlich dem Ventilhub 10. Deutlich ist zu erkennen, daß der Maximalhub 9 des Vornockens unterhalb des tatsäch lichen Öffnungshubes 10 des Ventils, aber oberhalb des Ventilspiels 8, im elastischen Bereich des gesamten Ven tiltriebes gelegen ist.The cam stroke according to the invention is recorded in FIG. 2 via the cam rotation angle. The entire cam elevation 3 is divided into the pre-cam area 4 and the main cam area 6 . In the pre-cam area 4 , the acceleration ramp 5 is inserted with a constant maximum stroke 9 of the pre-cam. The valve opens in the main cam area with the actual actuation stroke of the device to be driven, namely the valve stroke 10 . It can clearly be seen that the maximum stroke 9 of the pre-cam is located below the actual opening stroke 10 of the valve, but above the valve clearance 8 , in the elastic range of the entire valve drive.

Die Rolle des Rollenstößels gelangt beim Durchlaufen der Nockenerhebung 3 zunächst in den Vornockenbereich 4. Nach Überwinden des Ventilspiels 8 wird der gesamte Ventiltrieb elastisch verformt und die Rolle läuft dabei auf der Be schleunigungsrampe 5 mit dem Hub 9 ab. Der Hub 9 erstreckt sich konstant über einen festen Drehwinkelbereich. Die Rolle des Rollenstößels ist jetzt in der Lage, bei nicht voller Belastung ihre Drehzahl an die der Umfangsgeschwin digkeit an der Berührungsstelle entsprechende Drehzahl an zupassen. Verläßt die Rolle den Vornockenbereich und tritt in den Hauptnockenbereich 6 ein, so beginnt der Hub sofort anzusteigen. Nur wenige Grad Drehwinkel später wird der elastische Bereich des Ventiltriebes verlassen und der tatsächliche Betätigungshub 10 des Ventils wird erreicht, d. h. das Ventil beginnt zu öffnen. Dabei rollt die Stö ßelrolle ohne Schupf auf der Nockenkontur ab. Die Rolle folgt somit der Kontur schlupffrei über die Spitze 7 bis wieder hinab auf den Grundkreis.The roll of the roller tappet first passes into the pre-cam area 4 when it passes through the cam elevation 3 . After overcoming the valve clearance 8 , the entire valve train is elastically deformed and the roller runs on the acceleration ramp 5 with the stroke 9 . The stroke 9 extends constantly over a fixed angle of rotation range. The role of the roller tappet is now able to adjust its speed to the speed corresponding to the circumferential speed at the contact point when the load is not full. If the roller leaves the pre-cam area and enters the main cam area 6 , the stroke begins to increase immediately. Only a few degrees of rotation later the elastic range of the valve train is left and the actual actuation stroke 10 of the valve is reached, ie the valve begins to open. The tappet roller rolls on the cam contour without slippage. The role thus follows the contour without slip over the tip 7 down to the base circle.

Claims

Cooperate 1. cam drive with at least one rotating cam (2), the (3) consists lift curve of a Vornockenbereich (4) and a main cam portion (6) provided with a tappet for actuating a having between the components game valve drive of an internal combustion engine, characterized characterized in that the tappet is designed as a roller tappet, that the pre-cam area ( 4 ) has a pre-cam stroke ( 9 ) which exceeds the maximum possible play ge, and wherein the pre-cam stroke ( 9 ) as an acceleration ramp for the tappet roller extends over a rotation angle range (5) of the cam, at least so far as it extends until the just slip-free rolling of the follower roller on the cam profile of the main cam portion (6) is sichergestelllt and having a hub (10) in the transition region to the main cam portion (6) which drove the valve just actually operated.

2. Cam drive according to claim 1, characterized in that the stroke curve ( 4 ) of the pre-cam is kink-free starting from the base circle area up to the main cam area ( 6 ).

3. cam drive according to claim 1 or 2, characterized in that the pre-cam a smooth executed cam is connected upstream.

4. cam drive according to claim 1 or 2, characterized in that the pre-cam one jerky cam is connected upstream.