DE4004108C1

DE4004108C1 -

Info

Publication number: DE4004108C1
Application number: DE4004108A
Authority: DE
Inventors: Hansjoerg Dipl.-Ing. 7338 Zell De Finkbeiner
Original assignee: Mercedes Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1990-02-10
Filing date: 1990-02-10
Publication date: 1991-03-21
Anticipated expiration: 2010-02-11
Also published as: GB2240829A; ITRM910031A0; IT1247748B; FR2658238A1; ITRM910031A1; GB9102636D0; JPH0754614A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen auf der Gleitfläche eines Betätigungsgliedes für ein Gaswechselventil einer Hubkolbenma schine ablaufenden Steuernocken gemäß Oberbegriff des Patent anspruches 1.The invention relates to a on the sliding surface of a Actuator for a gas exchange valve of a reciprocating piston seemingly running control cams according to the preamble of the patent claim 1.

Aus der DE-OS 33 09 503 ist ein gattungsgemäßer Steuernocken bekannt, in dessen Grundkreis eine Schmierölnut vorgesehen ist, welche es ermöglicht, daß auf dem Ventilbetätigungsglied (z.B. Tassenstössel) während des Durchlaufes des Grundkreises ein Schmierölfilm vorgelagert werden kann. Die Schmierung während der Ventilbetätigungsphase, also dann wenn relativ große Ven tilbeschleunigungen gegeben sind, wird dadurch verbessert. Zur Erzielung geringer Flächenpressungen beim Durchlauf des Grundkreises ist es erforderlich, den Nocken relativ breit auszubilden. Dies hat aber zur Folge, daß bei Verwendung eines Tassenstößels als Ventilbetätigungsglied die Aussparungen in den Tassenstößelbohrungen für den Durchlauf der Nockenspitze ebenfalls relativ breit sein müssen. Dies steht jedoch einer guten Führung des Tassenstößels selbst entgegen.DE-OS 33 09 503 is a generic control cam known, in the base circle of which a lubricating oil groove is provided, which allows the valve actuator (e.g. Tappet) while the base circle is running Lubricating oil film can be stored. The lubrication during the valve actuation phase, i.e. when the ven acceleration is given, is thereby improved. To achieve low surface pressures when passing through the Base circle it is necessary to make the cam relatively wide to train. However, this has the consequence that when using a Cup tappet as a valve actuator in the recesses the bucket tappet holes for the passage of the cam tip must also be relatively wide. However, this stands one good guidance of the tappet itself.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Steuernocken der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Art zu schaffen, mit welchem eine weitere Reduzierung des abrasiven Verschleißes, insbesondere des Verschleißes der Gleitfläche des Ventilbetätigungsgliedes erzielbar ist.The invention has for its object a control cam described in the preamble of claim 1 create with which a further reduction of the abrasive Wear, especially wear of the sliding surface of the Valve actuator can be achieved.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kenn zeichnenden Teiles des Hauptanspruches gelöst.The object is achieved by the features of the kenn drawing part of the main claim solved.

Durch den Versatz der Gleitfläche im Nockenflankenbereich (erste Nockengleitfläche) zu der Gleitfläche im Grundkreisbe reich (zweite Nockengleitfläche) ist es möglich, während des Grundkreisdurchlaufes auf der Gleitfläche des Ventilbetäti gungsgliedes einen Schmierölfilm vorzulagern, so daß beim an schließenden Ablauf der Nockenflankengleitfläche (erste Noc kengleitfläche) optimale Schmierverhältnisse gegeben sind.Due to the offset of the sliding surface in the cam flank area (first cam sliding surface) to the sliding surface in the base circle rich (second cam sliding surface) it is possible during the Basic cycle run on the sliding surface of the valve actuator supply member to store a lubricating oil film, so that at closing sequence of the cam flank sliding surface (first noc sliding surface) there are optimal lubrication conditions.

Zusätzlich ist durch den erfindungsgemäßen Versatz der Gleit fläche im Nockenflankenbereich zu der Gleitfläche im Grund kreisbereich ebenso gewährleistet, daß die Grundkreisgleitflä che des Steuernockens im wesentlichen nicht auf demselben Gleitflächenbereich des Ventilbetätigungsgliedes abläuft wie die Nockenflankengleitfläche. Dadurch wird derjenige Gleitflä chenbereich des Ventilbetätigungsgliedes, welcher bereits durch die Nockenflanken hoch belastet ist, nicht oder nur geringfügig zusätzlich durch einen ebenfalls auf diesem Gleitflächenbereich ablaufenden Nockengrundkreis belastet. Der Verschleiß der Ventilbetätigungshebelgleitfläche in dem durch die Nockenflan ken hochbelasteten Bereich wird dadurch reduziert. Dies gilt insbesondere bei Ventilsteuerungen mit hydraulischen Ventil spielausgleichselementen, bei welchen das Ventilbetätigungs glied zum Ausgleich des Ventilspiels während des Durchlaufes des Nockengrundkreises mit einer vorgegebenen Kraft gegen den Nocken gedrückt wird.In addition, due to the offset according to the invention, the glide area in the cam flank area to the sliding surface in the base circular area also ensures that the Grundkreisgleitflä che of the control cam essentially not on the same Sliding surface area of the valve actuator runs like the cam flank sliding surface. As a result, the sliding surface Chen range of the valve actuator, which already by the cam flanks are heavily loaded, not or only slightly additionally by one also on this sliding surface area running cam base circle loaded. The wear of the Valve actuation lever sliding surface in the through the cam flange This does not reduce the heavily used area. this applies especially for valve controls with hydraulic valve backlash compensation elements, in which the valve actuation link to compensate for valve clearance during the run of the cam base circle with a predetermined force against the Cam is pressed.

Weiter vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Un teransprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the invention are the Un claims.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.In the drawing is an embodiment of the invention shown.

Im einzelnen zeigtIn detail shows

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Steuernocken in einer per spektivischen Darstellung, FIG. 1 a control cam according to the invention in a per spectral positivist rule representation,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Fig. 1, Fig. 2 is a side view of FIG. 1,

Fig. 3 eine Vorderansicht der Fig. 1 und Fig. 3 is a front view of Fig. 1 and

Fig. 4 einen von einem erfindungsgemäßen Steuernocken betä tigbaren Tassenstößel in einer Draufsicht. Fig. 4 is a tappet actuatable by a control cam tappet according to the invention in a plan view.

Die Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Steuernocken 1 einer nicht dargestellten Nockenwelle, in einer perspektivischen Darstellung. Die Drehachse des Steuernockens 1 ist mit 2 be zeichnet. Eine im Bereich des Grundkreises 3 vorgesehene Ausnehmung 4 unterteilt die den Nockengrundkreis 3 umfassende Gleitfläche (zweite Nockengleitfläche) in zwei Teilgleitflächen 5a und 5b mit jeweils der Breite b₁ und b₂. Vom Grundkreis 3 aus geht die Gleitfläche über in die erste Nockengleitfläche 6, welche die auf- und die ablaufende Nockenflanke 7 und 8 (ein schließlich Nockenspitzenbereich 9) umfaßt (s. auch Fig. 2 und 3). Die ablaufende Nockenflanke 8 ist in der Fig. 1 nicht sichtbar. Die Nockenbreite B ist im Flankenbereich geringer als die Nockenbreite D im Bereich des Grundkreises 3. Die Breite der Ausnehmung 4 (Differenz D-(b₁+b₂)) ist ungefähr gleich der Nockenbreite B im Flankenbereich, wobei die beiden sich in Um fangsrichtung erstreckenden Ränder 10 bzw. 11 der Ausnehmung 4 ungefähr in derselben Ebene liegen wie die Seitenkanten 12 bzw. 13 der ersten Nockengleitfläche 6. Fig. 1 shows a control cam of a camshaft 1 of the invention, not shown, in a perspective view. The axis of rotation of the control cam 1 is marked with 2 be. A provided in the region of the base circle 3 recess 4 divides the cam base circle 3 comprehensive sliding surface (second cam slipper) in two Teilgleitflächen 5 a and 5 b, each having the width b ₁ and b. ₂ From the base circle 3 , the sliding surface merges into the first cam sliding surface 6 , which includes the up and the down cam flanks 7 and 8 (including cam tip region 9 ) (see also FIGS. 2 and 3). The running cam flank 8 is not visible in FIG. 1. The cam width B is smaller in the flank area than the cam width D in the area of the base circle 3 . The width of the recess 4 (difference D- (b ₁ + b ₂ )) is approximately equal to the cam width B in the flank region, the two edges 10 and 11 of the recess 4 extending in the circumferential direction lying approximately in the same plane as the side edges 12 or 13 of the first cam sliding surface 6 .

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Nockens 1 ergibt sich somit ein Versatz zwischen der Nockengleitfläche 6 im Flankenbereich (erste Nockengleitfläche) und jeweils den beiden Teilgleitflächen 5a bzw. 5b (zweite Nockengleitfläche) im Be reich des Grundkreises 3. Dies hat zur Folge, daß die Gleit flächen 5a und 5b des Grundkreises 3 auf der Gleitfläche eines Ventilbetätigungsgliedes nicht mehr in dem Zentrumsbereich ab laufen, der bereits durch die beiden Nockenflanken 7 und 8 und den Spitzenbereich 9 hoch beansprucht wird. Hierzu ist in Fig. 4 als Beispiel eines Ventilbetätigungsgliedes ein Tassenstößel 14 in einer Draufsicht dargestellt, in welchem ein nicht sichtbares Ventilspielausgleichselement integriert ist. Mit 15 ist dabei derjenige Zentrumsbereich der Gleitfläche des Tas senstößels 14 bezeichnet, mit dem die beiden Teilgleitflächen 5a und 5b des Grundkreises 3 des Nockens 1 nicht in Berührung kommen. Der Durchmesser dieses Zentrumsbereiches 15 entspricht dabei der Breite B des Nockens 1 im Flankenbereich. Außerhalb von diesem Bereich 15, also in dem Bereich 16 hingegen läuft der Nocken 1 mit seinem Grundkreis 3, d.h. mit seinen beiden Teilgleitflächen 5a und 5b ab. Dadurch, daß sich der Tassen stößel 14 während des Betriebes der Brennkraftmaschine ständig um seine Hochachse 17 dreht (Doppelpfeil 18), ist der Zen trumsbereich 15 keine Rechtecksfläche, sondern eine Kreisflä che. Entsprechend hierzu ist der Bereich 16, auf welchem die beiden Teilgleitflächen 5a und 5b des Nockengrundkreises 3 ab laufen, eine die Kreisfläche 15 konzentrisch umgebende Ring fläche.The inventive design of the cam 1 thus results in an offset between the cam sliding surface 6 in the flank area (first cam sliding surface) and the two partial sliding surfaces 5 a and 5 b (second cam sliding surface) in the area of the base circle 3 . This has the consequence that the sliding surfaces 5 a and 5 b of the base circle 3 on the sliding surface of a valve actuator no longer run in the center area, which is already highly stressed by the two cam flanks 7 and 8 and the tip area 9 . For this purpose, a cup tappet 14 is shown in a top view in FIG. 4 as an example of a valve actuating element, in which a valve play compensation element that is not visible is integrated. With 15 that central area of the sliding surface of the TAS senstößels 14 is designated, with which the two partial sliding surfaces 5 a and 5 b of the base circle 3 of the cam 1 do not come into contact. The diameter of this center area 15 corresponds to the width B of the cam 1 in the flank area. Outside this area 15 , that is to say in area 16, on the other hand, cam 1 runs with its base circle 3 , ie with its two partial sliding surfaces 5 a and 5 b. Characterized in that the cup tappet 14 rotates continuously around its vertical axis 17 during operation of the internal combustion engine (double arrow 18 ), the Zen area 15 is not a rectangular area but a circular surface. Corresponding to this, the area 16 on which the two partial sliding surfaces 5 a and 5 b of the cam base circle 3 run from, a circular surface 15 concentrically surrounding the ring surface.

Die Ausnehmung 4 ist bezüglich der Nockenhochachse 19 (s.Fig. 2) symmetrisch angeordnet und erstreckt sich über einen Winkel α von ca. 160°. Der Grundkreis 3 hingegen erstreckt sich über einen Winkel β von ca. 200°. Dadurch ergibt sich ein Über gangsbereich 20, der noch im Bereich des Nockengrundkreises 3 liegt. Ein minimaler Gleitflächenteil (s. Fig. 3) der Grundkreises 3 läuft somit noch in dem Bereich 15 der Tassen stößelgleitfläche, auf welchem auch die Nockenflanken 6 und 7 ablaufen. Dieser Übergangsbereich 20 ist erforderlich zum einen aus fertigungstechnischen Gründen und zum anderen zur Reali sierung eines "weichen" Überganges vom Grundkreis 3 in die auflaufende Flanke 7 bzw. von der ablaufenden Flanke 8 in den Grundkreis 3.The recess 4 is arranged symmetrically with respect to the cam vertical axis 19 (see FIG. 2) and extends over an angle α of approximately 160 °. The base circle 3, however, extends over an angle β of approximately 200 °. This results in a transition area 20 , which is still in the area of the cam base circle 3 . A minimal sliding surface part (see FIG. 3) of the base circle 3 thus still runs in the region 15 of the cups tappet sliding surface, on which the cam flanks 6 and 7 also run. This transition region 20 is necessary on the one hand for manufacturing reasons and on the other hand to implement a "soft" transition from the base circle 3 into the rising edge 7 or from the falling edge 8 into the base circle 3 .

Die Ausnehmung 4 wird durch Ausfräsen aus einem Vollnocken hergestellt. Hierzu wird ein sich in Richtung des Pfeiles 21 drehender Fräser 22 entlang der gestrichelten Linie 23 gefah ren, welche konzentrisch zum Grundkreis 3 verläuft. Ebenso durch Fräsen wird der Flankenbereich des erfindungsgemäßen Steuernockens 1 hergestellt. Auf beiden Seiten des Flankenbereiches wird hierzu ein sich in Richtung des Pfeiles 24 drehender Fräser 25 entlang der gestrichelten Linie 26 gefahren.The recess 4 is produced by milling from a solid cam. For this purpose, a cutter 22 rotating in the direction of the arrow 21 is moved along the broken line 23, which runs concentrically with the base circle 3 . The flank area of the control cam 1 according to the invention is also produced by milling. For this purpose, a milling cutter 25 rotating in the direction of arrow 24 is moved along the dashed line 26 on both sides of the flank region.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es ebenso denkbar, den Versatz zwischen Grundkreisgleitfläche und und Flanken gleitfläche derart zu realisieren, daß die Flankengleitfläche mit einer Ausnehmung versehen ist, - die Flankengleitfläche also aus zwei Teilgleitflächen besteht -, und die Grundkreis gleitfläche zentral und genau in Höhe der Ausnehmung im Flan kenbereich verläuft. Auch in diesem Fall kann während des Durchlaufes des Grundkreises auf der Ventibetätigungsgliedgleitfläche in dem Bereich ein Schmieröl film vorgelagert werden, in welchem anschließend die geteilten Flankengleitflächen ablaufen.In a further embodiment of the invention, it is also conceivable the offset between the base circle sliding surface and and flanks to realize sliding surface such that the flank sliding surface is provided with a recess, - the flank sliding surface So consists of two sliding surfaces -, and the base circle sliding surface centrally and exactly at the level of the recess in the flange central area runs. In this case too, during the Passing the basic circle on the Valve actuator sliding surface in the area of a lubricating oil film, in which the divided Flank sliding surfaces run off.

Die Breite der Ausnehmung muß nicht exakt gleich der Nocken breite B im Flankenbereich sein, sie kann auch größer gewählt werden. The width of the recess does not have to be exactly the same as the cam width B in the flank area, it can also be chosen larger will.

Die beiden Teilgleitflächen müssen nicht zwingend die gleiche Breite aufweisen, d.h. auch, daß die Ausnehmung bezüglich der Zeichenebene der Fig. 3 nicht unbedingt symmetrisch zur Noc kenhochachse 19 liegen muß. Voraussetzung ist nur, daß die Gleitfläche im Flankenbereich versetzt ist zu der bzw. denen im Grundkreisbereich. Dabei wird eine Reduzierung des Verschleißes der Gleitfläche des Ventilbetätigungsgliedes auch dann erzielt, wenn noch eine geringe Überdeckung zwischen Grundkreisgleit fläche und Flankengleitfläche gegeben ist. Je geringer diese Überdeckung ist, desto größer ist natürlich die zu erzielende Verschleißreduzierung.The two partial sliding surfaces do not necessarily have the same width, ie also that the recess with respect to the plane of FIG. 3 does not necessarily have to be symmetrical to the vertical axis 19 . The only requirement is that the sliding surface in the flank area is offset from that in the base circle area. A reduction in the wear of the sliding surface of the valve actuating member is also achieved when there is still a slight overlap between the base circle sliding surface and the side sliding surface. The less this overlap, the greater the wear reduction to be achieved, of course.

Die Übergänge 20 müssen nicht unbedingt, wie bei dem Ausführungsbeispiel, im Grundkreisbereich vorgesehen sein, sie können auch im Bereich der beiden Flanken liegen.The transitions 20 do not necessarily have to be provided in the base circle area, as in the exemplary embodiment, they can also be in the area of the two flanks.

Die Formgebung des erfindungsgemäßen Nockens kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auch durch Sintern oder Gießen er folgen.The shape of the cam according to the invention can be further Embodiment of the invention by sintering or casting it consequences.

Claims

1. On the sliding surface of an actuator for a gas exchange valve of a reciprocating engine control cam running with a first cam surface comprising a rising and falling flank and a second cam surface comprising the base circle, one of the two cam sliding surfaces being provided with a recess, characterized in that that the first cam sliding surface ( 6 ) and the second cam sliding surface ( 5 a, 5 b) in the direction of the cam axis of rotation ( 2 ) are arranged ver to each other.

2. Control cam according to claim 1, characterized in that the cam width in the area of the base circle ( 3 ) is larger than in the cam flank area ( 7 , 8 , 9 ) that the recess ( 4 ) in the second cam sliding surface ( 5 a, 5 b) is arranged and that the two circumferentially extending edges ( 10 , 11 ) of the recess ( 4 ) lie in at least approximately the same plane as the side edges ( 12 , 13 ) of the first Nockengleitflä surface ( 6 ).

3. Control cam according to claim 1 or 2, characterized in that the recess ( 4 ) extends symmetrically in the circumferential direction to the cam vertical axis ( 19 ).

4. Control cam according to one of claims 1 to 3, characterized in that the recess ( 4 ) has a constant depth.