DE817834C

DE817834C - Cam for controlling the valve of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE817834C
Application number: DEA3532A
Authority: DE
Inventors: John Leslie Hunthold Bishop; John Harold Weaving
Original assignee: Austin Motor Co Ltd
Current assignee: Austin Motor Co Ltd
Priority date: 1947-11-08
Filing date: 1950-09-17
Publication date: 1951-10-22

Description

Nocken zur Steuerung des Ventils einer Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf Nocken zur Steuerung von Ventilen bei Brennkraftmaschinen, und bezweckt, Verbesserungen an den Auflauf-bzw. Ablaufflächen zu schaffen, die den Spielraum am Stößel zwischen dem Spielraumkreis und dem Grundkreis des Nockens ausgleichen sollen. Es ist üblich, die Anhebekurven von Nocken so zu gestalten, daß der erste kleine Teil der Anhebebewegung des Stößels, der sich vom Spielraurrikreis bis zum Grundkreis vollzieht und zum Ausgleich des Stößelspielraumes dient, die Form einer Auflauffläche für konstante Anhebegeschwindigkeit auf der Öffnungsseite besitzt und daß eine ähnliche Ablauffläche auf der Schließseite vorgesehen ist, wobei die Steigung der beiden Flächen jedoch oft voneinander verschieden ist. Die Steigung der Auflauffläche bestimmt die Geschwindigkeit, mit der das Ventil von seinem Sitz abgehoben wird; denn zum Zwecke des ruhigen CSffnens des Ventils ist es üblich, das Ventil zu öffnen, wenn der Stößel- sich noch auf der Auflauffläche befindet. Die Steigung der Ablauffläche bestimmt die Geschwindigkeit, mit der das Ventil seinen Sitz einnimmt. Für einen gegebenen Spielraum verbessert eine geringere Steigung zwar das Einrasten des Ventils in den Sitz und das Ausrasten aus dem Sitz, hat aber den Nachteil, daß die Auflauffläche verlängert wird.Cam for controlling the valve of an internal combustion engine The invention relates to cams for controlling valves in internal combustion engines, and aims to improve the casserole or. To create drainage areas that Compensate the clearance on the ram between the clearance circle and the base circle of the cam should. It is common practice to design the cam lift curves so that the first small part of the lifting movement of the ram, which extends from the clearance circle to the Basic circle completes and serves to compensate for the ram play, the shape of a Has run-on surface for constant lifting speed on the opening side and that a similar drainage surface is provided on the closing side, the However, the slope of the two surfaces is often different from one another. The slope The ramp determines the speed at which the valve moves from its seat is withdrawn; because for the purpose of quiet opening of the valve it is common to to open the valve when the plunger is still on the run-up surface. The slope of the drainage surface determines the speed with which the valve is Seat. For a given margin, a smaller slope improves the valve engages and disengages from the seat, but has the disadvantage that the run-up surface is lengthened.

Es ist üblich, daß die Auflauffläche sich über eine Länge von@ungefähr 30', der Nockenwellendrehung erstreckt, wobei die ersten zwei Grade der Anhebebewegung mit einer konstanten Beschleunigung bew i >'kt werden, um den Stößel, von. Null auf die konstante Geschwindigkeit zu beschleunigen, die dem übrigen Teil der Auflauffläche zugeordnet ist.It is common for the ramp to extend over a length of @ about 30 ', extending camshaft rotation, the first two degrees the lifting movement with a constant acceleration can be moved to the Plunger, from. Accelerate zero to the constant speed that the rest Part of the ramp is assigned.

Bei einer Auflauffläche gemäß der Erfindung-ist nach Durchführung der ersten wenigen Grade der Anhebebewegung der nächste oder Hauptteil. der Anhebekurve der Auflauffläche für etwa 26° der Nockenwellendrehung durch die volle Schwingung einer mit einem negativen Teil beginnenden Sinuskurve gegeben, die längs einer ansteigenden Geraden verläuft bzw. mit dieser zusammengesetzt ist; auf diese Kurve folgt vorzugsweise ein gerades Kurvenstück für ungefähr 6° der Nockenwellendrehung, und die Neigung dieses geraden Stückes ist vorzugsweise etwa die Hälfte der Neigung einer Auflauffläche mit konstanter Anhebegeschwindigkeit mit entsprechender Länge.In the case of a ramp surface according to the invention, after implementation of the first few degrees of lifting motion the next or main part. the lift curve the run-up surface for about 26 ° of camshaft rotation due to full oscillation given a sine curve beginning with a negative part, which runs along a rising Straight line runs or is composed with this; this curve preferably follows a straight curve piece for about 6 ° of camshaft rotation, and the slope this straight piece is preferably about half the slope of a ramp surface with constant lifting speed with corresponding length.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert, und zwar zeigt Fig. i schematisch eine Ansicht eines Nockens üblicher Form; Fig. 2, 3 und 4 die Anhebekurve bzw. Geschwindigkeitskurve bzw. Beschleunigungskurve für eine Auflauffläche eines Nockens der üblichen Form; Fig. 5, 6 und 7 die Anhebekurve bzw. Geschwindigkeitskurve bzw. Beschleunigungskurve für. eine Auflauffläche, die gemäß der Erfindung gestaltet ist, und Fig.8 teilweise schematisch eine Einzelansicht zur Darstellung einer besonderen Ausführungsform eines unter Federdruck stehenden Stößels, der bei einem Nocken gemäß der Erfindung verwendet wird.The invention is explained below with reference to the drawing, and although FIG. 1 shows schematically a view of a cam of conventional shape; Fig. 2, 3 and 4 the lift curve or speed curve or acceleration curve for a ramp surface of a cam of the usual shape; Fig. 5, 6 and 7 the lift curve or speed curve or acceleration curve for. a ramp that is designed according to the invention, and FIG. 8 is a partially schematic individual view to illustrate a particular embodiment of a spring-loaded one Tappet used in a cam according to the invention.

Gemäß Fig. i bezeichnet A den üblichen Grundkreis des Nockens, der durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist und- B den üblichen Spielraumkreis. Der Teil der Nockenstirnfläche zwischen C und D ist die Auflauffläche, in deren Verlauf der Stößel von dem Spielraumkreis B bis zum Grundkreis A angehoben wird, um den Spielraum aufzuheben. Der zwischen E und F liegende Teil der Nockenstirnfläche ist die Ablauffläche.According to Fig. I, A denotes the usual base circle of the cam, the is represented by a dash-dotted line and- B the usual margin circle. The part of the cam face between C and D is the run-up surface in whose The ram is raised from the clearance circle B to the base circle A, to pick up the leeway. The part of the cam face that lies between E and F. is the drainage area.

Fig.2 veranschaulicht die Anhebekurve einer Auflauffläche üblicher Form, wobei die Anhebebewegung längs der Ordinate y und der Winkel der Nockendrehung längs der Abszisse O aufgetragen ist. Wie ersichtlich, wird der Stößel während der ersten 2 Grade der Drehung mit anwachsender Geschwindigkeit angehoben, während er zwischen, 2 und 30° mit konstanter Geschwindigkeit angehoben wird.Fig. 2 illustrates the rise curve of a ramp more usual Shape, with the lifting movement along the ordinate y and the angle of cam rotation is plotted along the abscissa O. As can be seen, the plunger is during the first 2 degrees of rotation increased with increasing speed while he was between .2 and 30 ° is raised at constant speed.

Fig. 3 zeigt die Geschwindigkeitskurve, wobei die Geschwindigkeit längs der Ordinate y aufgetragen ist. Wie ersichtlich, wächst die Geschwindigkeit zwischen Null und 2° linear an und bleibt dann zwischen. 2 und- 30° konstant.Fig. 3 shows the speed curve, the speed is plotted along the ordinate y. As can be seen, the speed increases linearly between zero and 2 ° and then remains between. 2 and -30 ° constant.

Fig.4 zeigt die Beschleunigung, die in der Ordinate y aufgetragen ist und läßt erkennen, daß zwischen Null und 2° die Beschleunigung zuerst sofort auf ihren Maximalwert ansteigt und dann konstant bleibt und daß sie bei 2° sofort auf Null 'abfällt. Zwischen 2 und 30° bleibt die Beschleunigung Null.4 shows the acceleration plotted on the ordinate y and shows that between zero and 2 ° the acceleration is immediately immediate increases to its maximum value and then remains constant and that at 2 ° it immediately drops to zero '. The acceleration remains zero between 2 and 30 °.

Die plötzliche Änderung der Geschwindigkeit und der Beschleunigung ist nachteilig und gibt zu einer geräuschvollen Steuerung Anlaß.The sudden change in speed and acceleration is disadvantageous and gives rise to noisy control.

Fig. 5 zeigt die Anhebekurve einer Auflauffläche gemäß der Erfindung, und es ist ersichtlich, daß der Stößel während eines ganz kleinen Teils der Bewegung mit zunehmender Geschwindigkeit angehoben wird und daß seine Anhebebewegung zwischen 2 und 26° gemäß einer vollen mit einem negativen Teil beginnenden Sinuskurve längs einer ansteigenden Geraden G-H verläuft. Zwischen 26 und 32° ist die Anhebekurve der Auflauffläche durch die ansteigende gerade Linie H-1 gegeben, deren Steigung so gewählt ist, daß sie geringer als die Steigung bzw. vorzugsweise ungefähr.die Hälfte der Steigung ist, die eine Auflauffläche mit konstanter Anhebegeschwindigkeit bei entsprechender Länge für die Anhebekurve mit sich bringt. Der Ventilspielraum ist so gewählt, daß das Ventil von seinem Sitz an irgendeinem Punkt der Linie H-1 abgehoben wird. Die Geschwindigkeit des Ventils beim Öffnen verläuft in Übereinstimmung mit der Stößelgeschwindigkeit zwischen H und 1. Fig. 5 shows the lifting curve of a ramp according to the invention, and it can be seen that the ram is lifted during a very small part of the movement with increasing speed and that its lifting movement between 2 and 26 ° according to a full sine curve beginning with a negative part runs along a rising straight line GH. Between 26 and 32 ° the rise curve of the ramp is given by the rising straight line H-1, the slope of which is chosen so that it is less than the slope or preferably about half the slope that a ramp with constant lifting speed at corresponding length for the lifting curve. The valve clearance is chosen so that the valve will lift from its seat at any point on line H-1. The opening speed of the valve is between H and 1, in accordance with the tappet speed.

Fig. 6 zeigt den ersten Differentialquotienten der Anhebekurve und somit die Geschwindigkeit des Anhebens des. Stößels; dabei ist ersichtlich, daß zwischen o und 2° die Geschwindigkeit linear ansteigt. Zwischen 2 und 26° verläuft die Geschwindigkeit gemäß einer vollen negativen Cosinuskurve längs der Linie K-L, die den ersten Differentialquotienten der Geraden G-H darstellt, in bezug auf die die Anhebekurve der Fig. 5 aufgetragen ist. Wie ersichtlich, bleibt zwischen 26 und 32' die Geschwindigkeit bis zum Ende der Auflauffläche konstant.6 shows the first differential quotient of the lifting curve and thus the speed of the lifting of the ram; it can be seen that the speed increases linearly between 0 and 2 °. Between 2 and 26 °, the speed runs according to a full negative cosine curve along the line KL, which represents the first differential quotient of the straight line GH, with respect to which the lift curve of FIG. 5 is plotted. As can be seen, the speed remains constant between 26 and 32 ' until the end of the run-up surface.

Fig. 7 zeigt schließlich den zweiten Differentialquotienten der Anhebekurve und somit die Beschleunigung der Anhebebewegung des Stößels; wie ersichtlich, steigt die Beschleunigung bei o° sofort auf ihren maximalen, aber verhältnismäßig geringen Wert, der zwischen o und 2° konstant bleibt, und fällt dann bei 2° sofort auf Null ab. Zwischen 2 und 26° verläuft die Beschleunigungskurve als volle positive Sinusschwingung. Zwischen 26 und 32° bleibt die Beschleunigung konstant bei Null bis zum Ende der Auflauf- oder Ablauffläche bei F.7 finally shows the second differential quotient of the lift curve and thus the acceleration of the lifting movement of the ram; as can be seen, increases the acceleration at 0 ° immediately to its maximum, but relatively low Value that remains constant between 0 and 2 ° and then immediately drops to zero at 2 ° away. Between 2 and 26 ° the acceleration curve runs as a full positive sinusoidal oscillation. Between 26 and 32 ° the acceleration remains constant at zero until the end of the Run-up or run-off area at F.

Wie aus Fig. 5 und 6 ersichtlich, ergeben sich keine plötzlichen Änderungen in dem Kurvenverlauf, und gemäß Fig. 7 verläuft die Kurve gleichfalls ohne plötzliche Änderungen, mit Ausnahme der zwei kleinen plötzlichen Änderungen zu Beginn der Auflauffläche.As can be seen from FIGS. 5 and 6, there are no sudden changes in the course of the curve, and according to FIG. 7, the curve likewise runs without sudden changes Changes, with the exception of the two small sudden changes at the beginning of the ramp.

Gemäß der-längs einer ansteigenden Geraden verlaufenden und mit dieser kombinierten Sinuskurve nach Fig. 5 bestimmt die Steigung dieser Geraden die tatsächliche Anhebebewegung des Stößels über die volle Schwingung der Sinuskurve. Durch geeignete Wahl der Steigung der ansteigenden Geraden kann ei#rreicht werden, d-aß am Ende der Sinüsschw ingung der tatsächliche Hub denselben Betrag erreicht hat, wie er mit einer gewöhnlichen Auflaufkurve mit konstanter Exzentrizität erzielt wird, und dennoch die Anhebebewegung mit viel geringerer Geschwindigkeit endet.According to the-along a rising straight line and with this Combined sine curve according to FIG. 5, the slope of this straight line determines the actual one Lifting movement of the ram over the full oscillation of the sine curve. Through suitable Choice of the slope of the ascending straight line can be reached, d-aß at the end the sinus oscillation the actual stroke the same amount achieved has, as he achieved with a normal run-up curve with constant eccentricity and yet the lifting movement ends at a much slower rate.

Die schließende Ablauffläche kann die gleichen .Merkmale wie die öffnende Auflauffläche in umgekehrter Reihenfolge aufweisen.The closing drainage surface can have the same features as the opening Have the contact surface in reverse order.

Bei einer Auflauf- bzw.Ablauffläche, die, wie vorstehend beschrieben, gestaltet ist, ergibt sich, wie ersichtlich, wenn der Stößel bzw. Mitnehmer in Berührung mit der Auflauffläche gehalten wird, eine harmonische Stößelbewegung mit Ausnahme der ersten 2° und der endgültigen Steigung H-J. AußerdIem ist der Hauptteil der Geschwindigkeitskurve eine volle negative Cosinuskurve und der Hauptteil der Beschleunigung eine volle Schwingung einer positiven Sinuskurve. Gemäß der Anhebekurve nach Fig. 5 erfährt der Stößel während der ersten Hälfte der Schwingung der Sinuskurve eine positive Beschleunigung und während der zweiten Hälfte der Schwingung eine negative Beschleunigung.In the case of a run-up or run-off surface, which, as described above, is designed, results, as can be seen, when the plunger or driver is in contact is held with the ramp, a harmonious slide movement with the exception the first 2 ° and the final slope H-J. Besides, the main part is the Velocity curve a full negative cosine curve and the main part of the acceleration a full swing of a positive sinusoid. According to the lifting curve according to Fig. 5, the ram experiences one during the first half of the oscillation of the sine curve positive acceleration and a negative one during the second half of the oscillation Acceleration.

Aus diesem Grunde ist es erforderlich, den Stößel mit den Nocken in Berührung zu halten, während er über die Auflauffläche hinweggeht. Eine Stößelform, die zu diesem Zweck verwendet werden kann, ist in Fig. 8 gezeigt, wobei der Nocken mit M bezeichnet ist. Der Stößel besteht aus zwei Teilen, und zwar einem oberen Teil A', welcher nach oben gegen den Ventilschaft P anliegt; mit seinem unteren Ende ist dieser obere Teil des Stößels mit gleitender Führung in eine Bohrung Q eingeführt, die in der Oberseite des Unterteils R des Stößels angebracht ist. Eine schwache Schraubenfeder S ist zwischen das untere Ende des Teiles N und das untere Ende der Bohrung Q eingesetzt. Am oberen Ende des Teiles N ist ein Bund; n ausgebildet; der normale Abstand zwischen diesem Bund und der Oberseite des Teiles R ist der Ventilspielraum. Sobald der Stößel über die öffnende Auflauffläche läuft, drückt er entgegen der Kraft der Feder S gegen den Teil R, während das Ventil geschlossen bleibt, bis der Spalt bzw. Spielraum aufgehoben ist.For this reason it is necessary to move the plunger with the cam in Keeping touch while walking across the ramp. A pestle shape, which can be used for this purpose is shown in Fig. 8, the cam is denoted by M. The plunger consists of two parts, namely an upper one Part A 'which rests up against the valve stem P; with its lower The end is this upper part of the plunger with a sliding guide in a hole Q introduced, which is mounted in the top of the lower part R of the plunger. One weak coil spring S is between the lower end of the part N and the lower End of hole Q inserted. At the top of part N is a collar; n formed; the normal distance between this collar and the top of part R is that Valve clearance. As soon as the ram runs over the opening run-up surface, presses he against the force of the spring S against the part R, while the valve is closed remains until the gap or clearance is removed.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Cam for controlling a valve of an internal combustion engine, characterized by such a shape of the rising part (ramp surface) of the cam that after passing through the first few angular degrees of the lifting movement, the next or main part of the lifting curve of the cam runs along a rising straight line or is combined with this , represents a sinusoidal curve beginning with a negative part (FIG. 5).

2. cam according to claim i, characterized in that that the lifting curve ends in a straight line, the slope of which is chosen so that it is less than the slope or preferably about half the slope is that a ramp with constant lifting speed with corresponding or the same length for the lifting curve.

3. cam according to claim i or 2, characterized in that its drainage surface has the same features as the ramp has in reverse order.