DE814695C

DE814695C - Nockentrieb mit veraenderlichem Hub

Info

Publication number: DE814695C
Application number: DEN106A
Authority: DE
Inventors: Walter Dr-Ing Habil Koenig
Original assignee: NORMAG ZORGE GmbH
Current assignee: NORMAG ZORGE GmbH
Priority date: 1949-11-01
Filing date: 1949-11-01
Publication date: 1951-09-24

Description

Nockentrieb mit veränderlichem Hub Es gibt viele Maschinen, die an einer bestimmten Stelle einen veränderlichen Hub bei der Weiterleitung einer Kraft benötigen. Eine Möglichkeit, einen derartigen Hub zu erreichen, hat man in der Verwendung eines Nockens, der beispielsweise auf einer Nockenwelle sitzt und gegen eine Rolle oder einen Stößel arbeitet und so die Drehbewegung der Welle in eine Hubbewegung umsetzt.
Eine praktische Anwendung findet diese Anordnung bei Verbrennungskraftmaschinen, besonders bei Dieselmotoren, zum Antrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe.
Eine von der Kurbelwelle des Motors angetriebene Welle trägt einen oder, je nach Zylinderzahl, mehrere Nocken, die über auf ihnen abwälzenden Laufrollen den Kraftfluß an Pumpenstößel weitergeben. Um die Fördermenge der Pumpe entsprechend der Belastung des Motors regulieren zu können, ist der Nocken als Schrägnocken ausgebildet und auf seiner Welle axial verschiebbar angeordnet. Durch Verschieben des Schrägnockens auf der Welle kommt jeweils eine bestimmte Höhe des Nockens zur Wirkung auf die Laufrolle, wodurch der Kolben der Kraftstoffpumpe einen bestimmten Hub ausführt und eine bestimmte Kraftstoffmenge eingespritzt wird.
Bei den bekannten Ausführungen hat die Laufrolle, die zwischen Nocken und Pumpenstößel angeordnet ist, einen balligen oder ringförmigen (Toroid-) Querschnitt. Durch die ballige Form hat die Laufrolle stets nur Punktberührung mit der Abwälzfläche des Nockens. Hierdurch wird eine hohe Flächenpressung zwischen Nocken und Rolle hervorgerufen. Erfahrungsgemäß ermüden dadurch die Rollen rasch. Sie verschleißen und zerstören, wenn verschlissen, ihrerseits den Nocken. Auch der Nocken wird seinerseits durch die Punktberührung der balligen Rolle hoch beansprucht, ermüdet und verschleißt. Durch den Verschleiß von Nocken und Rolle werden die eingespritzte Kraftstoffmenge, der Einspritzzeitpunkt und die Einspritzcharakteristik beeinflußt. Hierdurch wird es besonders bei Mehrzylindermotoren unmöglich, ein gleichmäßiges Arbeiten des Motors auf allen Zylindern zu erreichen.
Um die hohe Flächenpressung zwischen Nocken und Rolle zu verringern und um die durch die hohe Flächenpressung hervorgerufenen Mängel und Schäden auf ein Minimum zu mindern, soll die Rolle, gemäß der Erfindung, an einem Teil ihrer Länge zylindrisch sein und insbesondere auf der auflaufenden Flanke des Nockens Linienberührung haben. Auf der schrägen Fläche des Nockens kann die Rolle kegelig gestaltet sein und ebenfalls Linienberührung mit dem Nocken haben. Der Übergang zwischen Zylinder und Kegel erfolgt zweckmäßigerweise in einer balligen Fläche (Ringfläche, Toroidfläche). Es ist jedoch auch möglich, die Meridianlinie der Rollen aus einem Zylinder und einer Ringfläche allein zusammenzusetzen, wobei auf möglichst großen Krümmungsradius der Ringfläche besonders zu achten ist.
Es ist zweckmäßig, den Werkstoff der Rollen und des Kraftstoffnockens so zu wählen, daß sie möglichst ermüdungsfest, dabei aber zwecks Vermeidung des Pressens einander gefügemäßig und chemisch möglichst fremd sind.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Fig. i einen Nockentrieb mit balliger Laufrolle, Fig. 2 die Vorderansicht zu Fig. i, Fig. 3 eine ballige Laufrolle nach längerer Laufzeit, Fig. 4 einen Nockentrieb mit der Rollenform gemäß der Erfindung, Fig. 5 und 6 die Rolle nach Fig. 4 mit einer anderen Mantelfläche.
Wie aus der Fig. i ersichtlich, besteht zwischen Nocken i und balliger Laufrolle 2 nur eine Punktberührung 3 (strichpunktierte Linie), wodurch an der Scheitelbahn 4 der balligen Rollenfläche eine starke Flächenpressung erzeugt wird, die an dieser zur raschen Abnützung der Rolle führt. Die Fig. 3 zeigt eine derartige Rolle nach längerer Laufzeit. Durch diese Abnutzung ändert sich der Hub beispielsweise eines Pumpenstößels und damit die Einspritzmenge des Kraftstoffes. Um die stärke Flächenpressung zu verringern, wird vorgeschlagen, die Rolle erfindungsgemäß so auszubilden, daß der Mantel derselben in steter Linienberührung mit dem Nocken bleibt. Wie die Fig. 4 zeigt, setzt sich die Rolle 5 aus einem Zylinder 6 und einem Kegel 7 zusammen. Der Zylinder 6 wälzt sich mit seiner Mantelfläche in steter Linienberührung auf der Mantelfläche 8 des Nockenkörpers bzw. auf den Flanken 9 des Nockens selbst ab, während der Kegel 7 sofort beim Überschreiten der Stoßlinie von Nockenflanken 9 und Nockenkopf io mit dem Nockenkopf in Linienberührung kommt. Kegel 7 und Nockenkopf io haben dieselbe Neigung. Wie aus der Fig.4 ersichtlich, hat die Laufrolle auf Grund ihrer Gestaltung gemäß der Erfindung eine stete Linienberührung mit der Mantelfläche 8 des Nockenkörpers mit den Nockenflanken g und dem Nockenkopf io (schraffierte Flächen). Wohl vermindert sich an der Übergangsstelle zwischen Nockezflanken 9 und Nockenkopf io die Berührungslinie zum Berührungspunkt ii, um aber sofort wieder zur Berührungslinie anzuwachsen. Die Steigerung der Flächenpressung während der Punktberührung ist nur sehr kurzzeitig und führt kaum eine Materialermüdung und damit Abnutzung der Rolle herbei. Die einmal eingestellten Werte, eingespritzte Kraftstoffmenge, Einspritzzeitpunkt und die Einspritzcharakteristik, bleiben unbeeinflußt.
In Fig. 5 ist der scharfe Übergang vom Zylinder 12 zum Kegel 13 der Laufrolle als Fläche mit möglichst großem Krümmungsradius ausgebildet, 14. Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform der Rolle. Hier schließt sich an den Zylinder 15 eine Toroidfläche von möglichst großem Krümmungsradius an, 16.
Durch beide Ausführungsarten wird erreicht, daß die größere Flächenpressung infolge der Punktberührung zwischen Rolle und Nocken an der Übergangsstelle von Nockenflanken zum Nockenkopf gemindert wird.
Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf die gezeigten und beschriebenen Beispiele von Nocken und Laufrolle, sondern gilt sinngemäß auch für Übertragungselemente wie Nocken und Stößel bzw. Nocken und Hebel o. dgl. Einfachheitshalber wurde die Erfindung an Hand der Zeichnungen für eine Anordnung von Nocken und Laufrolle beschrieben. '

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Nockentrieb mit veränderlichem Hub, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erreichung einer möglichst kleinen Flächenpressung zwischen Nokken einerseits und dem mit ihm kraftschlüssig zusammenarbeitenden Element, z. B. Rolle, Stößel, Hebel o. dgl. andererseits die Nocken und mit ihnen zusammenwirkende Elemente so ausgebildet sind, daß zwischen ihnen ausschließlich oder fast ausschließlich Linienberührung stattfindet.
2. Nockentrieb nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwälzfläche der Rolle aus einer zylindrischen und einer kegeligen Mantelfläche zusammengesetzt ist.
3. Nockentrieb nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Mantelfläche der Rolle auf dem zylindrischen Nockenkörper und auf den ebenen oder einfach gekrümmten Nockenflanken mit Linienberührung läuft und daß die kegelige Mantelfläche der Rolle auf der konzentrischen Mantelfläche des Nockenkopfes mit Linienberührung läuft.
4. Nockentrieb nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen zylindrischer und kegeliger Mantelfläche der Rolle durch eine doppelt gekrümmte Fläche erfolgt.
5. Nockentrieb nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwälzfläche der Rolle aus einer zylindrischen Mantelfläche mit anschließender Toroidfläche von möglichst großem Krümmungsradius besteht.
6. Nockentrieb nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche des Stößels oder Hebels aus zwei ebenen oder fast ebenen Flächen besteht.
7. Nockentrieb nach Anspruch i und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Nokkenkörper und die ebenen oder einfach gekrümmten Ndckenflanken auf einer ebenen oder fast ebenen Fläche des Stößels oder Hebels mit Linienberührung arbeiten, während die konzentrisch kegelige oder fast kegelige Mantelfläche des Nockenkopfes auf einer zweiten ebenen oder fast ebenen Fläche des Stößels oder Hebels mit Linienberührung arbeiten. B. Nockentrieb nach Anspruch i und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang der beiden Laufflächen mit möglichst großem Radius verrundet ist. g. Nockentrieb nach Anspruch i und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche des Stößels oder Hebels aus einer ebenen oder fast ebenen Fläche und einer anschließenden einfach gekrümmten Fläche und einer anschließenden Fläche mit kleinem oder großem Krümmungsradius besteht. io. Nockentrieb nach Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstoffe von Nocken einerseits und Rolle, Stößel, Hebel o. dgl. andererseits einander gefügemäßig und chemisch fremd sind.