EP1554469B1 - Nockenfolger eines ventiltriebs einer brennkraftmaschine - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a cam follower of a valve train of an internal combustion engine, with a contact surface for at least one cam, which contact surface has a provided with recesses for accumulation of lubricant microstructure.
- Such a cam follower is apparent from the considered as generic forming DE 44 18 245 A1. Proposed are arbitrarily introduced on a contact surface of the cam follower, tiny recesses. In this lubricant is stored during operation of the cam follower, which should lead to a reduction in friction in the valve train.
- the object of the invention is therefore to provide a cam follower of the type described, in which the disadvantages mentioned are eliminated by simple means.
- this object is achieved in that the recesses form an at least largely symmetrical, grid-like microstructure, wherein two recesses per included portion of the contact surface to form a corner so arrow-like run towards each other that they at least in the vast majority of an emigration of a contact point of the cam have the contact surface.
- the cam start-up causes the cam to push the lubricant in the recesses, which then pushes against each other at the corner point and is pressed in the direction of the counter-rotating cam.
- the microstructure should be formed symmetrically on the contact surface.
- it can also find a slightly different design use. The same applies to the formation of recesses with enclosed section. It is important at this point that a large number or a large number of sections has the indentations running in the direction of the migration of the cam contact point.
- the two wells may advantageously converge towards each other such that approximately every direction of cam contact point migration will have one vertex per entrapped portion or at least a plurality of portions is swept over.
- the portions enclosed by the recesses may have rhomboid-like formations.
- Conceivable are generally 3- to n-shaped configurations of the enclosed sections.
- the two arrow-like depressions per enclosed section may enclose an angle of 15 ° -75 °. Particularly advantageous may be an angle of about 45 °.
- the contact surfaces with additional wear protection layers. These make the contact surface sufficiently hard.
- the person skilled in the art will coordinate with one another by means of tests which are familiar to him, the carrying component, the roughness and the general design of the microstructure in such a way that optimal load-bearing behavior in the contact region is achieved. It is also clear in this connection that the microstructure according to the invention is applied at least in the area which experiences cam contact over the lifetime of the cam follower.
- a further contribution in the direction of increasing the lifetime of the cam follower proposed according to the invention is achieved in that it is provided with initial roughnesses of R z in the range between 0.1 and 0.5 ⁇ m.
- the invention is intended to be used in a variety of cam followers. Thought is, for example, on cup or mushroom plunger or on lever-like cam follow a variety of design.
- FIG. 1a shows a tappet with a substantially flat course of its contact surface 2
- Figure 2a a bucket tappet as mentioned above, but with cylindrically shaped in Nockenauswa minimumscardi approach surface 2
- Figure 3 is a similar tappet as before, in particular from Figure 3a a dome Increase of the contact surface 2 is apparent.
- FIG. 1 b shows a plan view of the tappet according to FIG. 1 a.
- Its contact surface 2 has inventively designed wells 3 for the accumulation of lubricant.
- FIGS. 1 b, 2 b and 3 a, b disclose, a symmetrical, grid-like microstructure in the region of the contact surface 2 is produced. Sections 4, which are enclosed by the recesses 3, have a substantially rhombic configuration.
- lubricant is stored during operation of the valve train.
- the cam pushes the lubricant in the arrow-like recesses 3 in front of him.
- the corresponding corner points 5 there is then a collision of the amount of lubricant, whereby this is pushed in the direction of the cam contact from the wells.
- a very good training of a bearing lubricant film is favored or guaranteed.
- corner points 5 are also formed exactly in the edge region 6, whereby a flow of the lubricant along a wall 7 of the cam follower 1 is prevented or reduced.
- the lattice-like microstructure according to the invention can be produced for example by a production method such as grinding.
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Gears, Cams (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft einen Nockenfolger eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einer Anlauffläche für wenigstens einen Nocken, welche Anlauffläche eine mit Vertiefungen zur Akkumulation von Schmierstoff versehene Mikrostruktur aufweist.
- Ein derartiger Nockenfolger geht aus der als gattungsbildend betrachteten DE 44 18 245 A1 hervor. Vorgeschlagen sind willkürlich auf einer Anlauffläche des Nockenfolgers eingebrachte, winzige Ausnehmungen. In diesen wird Schmierstoff während des Betriebs des Nockenfolgers gespeichert, wodurch es zu einer Reibungsminimierung im Ventiltrieb kommen soll.
- Diese willkürlich eingebrachten Vertiefungen ergeben jedoch in der Praxis keine zufriedenstellende Reibungsminimierung, da nicht genügend Schmierstoff in diesen akkumuliert wird. Zudem wird festgestellt, dass ggf. auch der dynamische Traganteil zu gering ist, da der Schmierstoff einfach gesagt in den Ausnehmungen verharrt.
- Auch sind der Fachwelt Nockenfolger mit Anlaufflächen bekannt, die beispielsweise ein kanalartiges Schliffbild haben (Siehe US-A-4 856 466). Beim Nockenkontakt wird ein Teil des Schmierstoffs vor dem Nocken weg unerwünscht aus den nach außen offenen Kanälen ins Freie gedrückt. Auch hier ist klar, dass die Ausbildung eines tragenden Schmierstofffilms erschwert ist.
- Zudem war es bisheriges Bestreben, extrem "glatt" endbearbeitete Anlaufflächen zu schaffen. Entgegen den Annahmen ist jedoch an derartig "glatten" Oberflächen der Verschleiß relativ hoch, da der Schmierstoff quasi "weggewischt" wird.
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Nockenfolger der vorbeschriebenen Art zu schaffen, bei welchem die genannten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt sind.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Vertiefungen eine zumindest weitestgehend symmetrische, gitterähnliche Mikrostruktur bilden, wobei zwei Vertiefungen je eingeschlossenem Abschnitt der Anlauffläche zur Bildung eines Eckpunktes so pfeilartig aufeinander zu laufen, daß sie wenigstens in überwiegende Richtung einer Auswanderung eines Kontaktpunkts des Nockens auf der Anlauffläche weisen.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, denen allein oder in Kombination mit den weiteren Ansprüchen auch selbständig schutzfähige Maßnahmen immanent sein können.
- Aufgrund der erfindungsgemäß vorgeschlagenen gitterähnlichen Mikrostruktur, zumindest im Bereich des unmittelbaren Anlaufs des Nockens, gelingt es hervorragend, Schmierstoff zur Ausbildung eines dynamisch tragenden Schmierstofffilms anzuhäufen. Durch die speziell pfeilartige Ausrichtung von zwei Vertiefungen je eingeschlossenem Abschnitt kommt es beim Nockenanlauf dazu, dass der Nocken den Schmierstoff in den Vertiefungen quasi vor sich herschiebt, welcher dann am Eckpunkt aufeinander stößt und in Richtung des gegenläufenden Nockens gedrückt wird.
- Vorzugsweise soll die Mikrostruktur auf der Anlauffläche symmetrisch ausgebildet sein. Es kann jedoch auch eine hiervon leicht abweichende Gestaltung Verwendung finden. Das gleiche gilt für die Ausbildung der Vertiefungen mit eingeschlossenem Abschnitt. Wichtig ist es an dieser Stelle, dass eine Vielzahl bzw. ein Großteil von Abschnitten die pfeilartig in Richtung der Auswanderung des Nockenkontaktpunkts verlaufenden Vertiefungen hat.
- Anders ausgedrückt können oder sollen die zwei Vertiefungen (selbstverständlich können auch mehr als zwei Vertiefungen an einem Eckpunkt aufeinander treffen) vorteilhafterweise so aufeinander zu laufen, dass annähernd bei jeder Richtung einer Auswanderung des Kontaktpunkts des Nockens ein Eckpunkt je eingeschlossenem Abschnitt oder wenigstens einer Vielzahl von Abschnitten überstrichen wird.
- Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung können die von den Vertiefungen eingeschlossenen Abschnitte rhombenähnliche Ausbildungen haben. Denkbar sind generell 3- bis n-eckige Gestaltungen der eingeschlossenen Abschnitte.
- Die zwei pfeilartigen Vertiefungen je eingeschlossenem Abschnitt können einen Winkel von 15° - 75° einschließen. Besonders vorteilhaft kann ein Winkel von etwa 45° sein.
- Sind, wie erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen, auch im unmittelbaren Randbereich der Anlauffläche Eckpunkte positioniert, so wird ein Ablaufen des Schmierstoffs entlang einer Wand des Nockenfolgers vermindert bzw. verhindert. Mit anderen Worten gesagt, verbleibt somit der zur Ausbildung des dynamisch tragenden Schmierstofffilms notwendige Betrag an Schmierstoff auf der Anlauffläche.
- Des weiteren ist es vorgeschlagen, die Kontaktflächen mit zusätzlichen Verschleißschutzschichten zu versehen. Diese gestalten die Kontaktfläche ausreichend hart. Der Fachmann wird hier durch ihm geläufige Versuche, den Traganteil, die Rauheit und die generelle Ausbildung der Mikrostruktur so aufeinander abstimmen, dass es zu einem optimalen Tragverhalten im Kontaktbereich kommt. Klar ist in diesem Zusammenhang auch, dass die erfindungsgemäße Mikrostruktur zumindest in dem Bereich aufgebracht wird, welcher über die Lebensdauer des Nockenfolgers hinweg einen Nockenkontakt erfährt.
- Ein weiterer Beitrag in Richtung Erhöhung der Lebensdauer des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Nockenfolgers ist dadurch geleistet, dass er mit anfänglichen Rauhheiten von Rz im Bereich zwischen 0,1 und 0,5 µm versehen wird.
- Gemäß einer weiteren Konkretisierung der Erfindung ist es vorgeschlagen, die Vertiefungen und somit die Mikrostruktur durch ein Fertigungsverfahren wie Schleifen aufzubringen. Hier ist beispielsweise an gegensätzlich rotierende Schleifscheiben gedacht. Denkbar und vorgesehen sind jedoch eine Vielzahl von Verfahren zum Aufbringen der Mikrostruktur wie Prägen, Walzen, Ätzen, Erodieren und ähnliches. Keinesfalls ist Schleifen hier das einzig mögliche Fertigungsverfahren.
- Die Erfindung soll bei einer Vielzahl von Nockenfolgern eingesetzt werden. Gedacht ist beispielsweise an Tassen- oder Pilzstößel bzw. an hebelartige Nockenfolger verschiedenartigster Ausgestaltung.
- Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- die Figuren 1 bis 3
- in jeweils zwei Ansichten tassenartige Nockenfolger mit erfindungsgemäß aufgebrachter Mikrostruktur.
- Die Figuren offenbaren einen Nockenfolger 1, der hier als Tassenstößel ausgebildet ist. Dabei zeigt Figur 1a einen Tassenstößel mit einem im wesentlichen planen Verlauf dessen Anlauffläche 2, die Figur 2a einen Tassenstößel wie vorgenannt, jedoch mit in Nockenauswanderungsrichtung zylindrisch gestalteter Anlauffläche 2 und die Figur 3 einen ähnlichen Tassenstößel wie zuvor, wobei insbesondere aus Figur 3 a eine domartige Erhöhung der Anlauffläche 2 hervorgeht.
- Figur 1 b zeigt eine Draufsicht auf den Tassenstößel nach Figur 1 a. Dessen Anlauffläche 2 hat erfindungsgemäß ausgebildete Vertiefungen 3 zur Akkumulation von Schmierstoff. Wie die Figuren 1 b, 2 b und 3 a, b offenbaren, ist eine symmetrische, gitterähnliche Mikrostruktur im Bereich der Anlauffläche 2 hergestellt. Abschnitte 4, welche von den Vertiefungen 3 eingeschlossen sind, besitzen eine im wesentlichen rhombenförmige Ausgestaltung.
- Betrachtet man eine Auswanderung eines Kontaktpunktes AK des Nockens auf der Anlauffläche 2, so ist festzustellen, dass zwei Vertiefungen 3 je eingeschlossenem Abschnitt 4 zur Bildung eines Eckpunktes 5 pfeilartig aufeinander zu laufen. Klar ist, dass es hier lediglich bzw. zumindest um eine Vielzahl bzw. einer Überzahl von eingeschlossenen Abschnitten 4 geht, deren Vertiefungen pfeilartig in Richtung einer Auswanderung des Kontaktpunktes AK weisen.
- In den gitterartig eingebrachten Vertiefungen 3 wird Schmierstoff während des Betriebes des Ventiltriebs gespeichert. Bei Nockenanlauf schiebt der Nocken den Schmierstoff in den pfeilartig zulaufenden Vertiefungen 3 vor sich her. In den entsprechenden Eckpunkten 5 kommt es dann zu einem Zusammenstoß der Schmierstoffmenge, wodurch diese in Richtung des Nockenkontakts aus den Vertiefungen geschoben wird. Somit ist eine sehr gute Ausbildung eines tragenden Schmierstofffilms begünstigt bzw. gewährleistet.
- Wie aus Figur 1 b hervorgeht, sind Eckpunkte 5 auch genau im Randbereich 6 gebildet, wodurch ein Abfließen des Schmierstoffs entlang einer Wand 7 des Nockenfolgers 1 verhindert bzw. vermindert ist.
- Die erfindungsgemäße gitterähnliche Mikrostruktur kann beispielsweise durch ein Fertigungsverfahren wie Schleifen hergestellt werden.
-
- 1
- Nockenfolger
- 2
- Anlauffläche
- 3
- Vertiefungen
- 4
- Abschnitt
- 5
- Eckpunkt
- 6
- Randbereich
- 6 a
- Randbereich
- 7
- Wand
- 8
- Wand
- AK
- Auswanderung Kontaktpunkt
Claims (8)
- Nockenfolger (1) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einer Anlauffläche (2) für wenigstens einen Nocken, welche Anlauffläche (2) eine mit Vertiefungen (3) zur Akkumulation von Schmierstoff versehene Mikrostruktur aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (3) eine zumindest weitestgehend symmetrische, gitterähnliche Mikrostruktur bilden, wobei zwei Vertiefungen (3) je eingeschlossenem Abschnitt (4) der Anlauffläche (2) zur Bildung eines Eckpunktes (5) so pfeilartig aufeinander zu laufen, daß sie wenigstens in überwiegende Richtung einer Auswanderung eines Kontaktpunktes (AK) des Nockens auf der Anlauffläche (2) weisen.
- Nockenfolger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Vertiefungen (3) eingeschlossenen Abschnitte (4) ein rhombenähnliche Ausbildung haben.
- Nockenfolger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein unmittelbarer Randbereich (6, 6a) der Anlauffläche (2) zu einer Wand (7, 8) des Nockenfolgers (1) so ausgebildet ist, daß an diesem eine überwiegende Zahl der Vertiefungen (3) mit einem Eckpunkt (5) auslaufen.
- Nockenfolger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Vertiefungen (3) je eingeschlossenem Abschnitt (4), welche in Auswanderungsrichtung des Kontaktpunktes (AK) des Nockens pfeilartig aufeinander zu laufen, einen Winkel von ca. 15° - 75° einschließen.
- Nockenfolger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Kontaktflächen (Außenmantel Nocken / Anlauffläche (2) Nockenfolger(1)) mit einer Titannitrid-, PVD-, DLC-, Nitrid- o. ä. Schicht versehen ist.
- Nockenfolger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlauffläche (2) Nockenfolgers (1) eine anfängliche Rauheit von etwa 0,1 < Rz < 0,5 [µm] immanent ist.
- Nockenfolger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen durch ein Fertigungsverfahren wie Schleifen hergestellt sind.
- Nockenfolger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockenfolger (1) als Tassen- bzw. Pilzstößel oder als hebelartiges Element wie ein Schlepp-, Schwing- bzw. Kipphebel ausgebildet ist.
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