DE3236800A1

DE3236800A1 - Camshaft

Info

Publication number: DE3236800A1
Application number: DE19823236800
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing.(FH) 7990 Friedrichshafen Ellinger
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH; MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Ellinger Wolfgang Dipl-Ing(fh) 88048 Friedric
Priority date: 1982-10-05
Filing date: 1982-10-05
Publication date: 1984-04-05
Also published as: DE3236800C2

Abstract

With a given engine construction having a camshaft (28) for driving lifting elements, the maximum and minimum distance of the cam contact surface from the camshaft axis of a cam is essentially determined by the installation space available between the camshaft (28) and the housing (17). An increase in the cam lift with virtually no effect on costs is achieved if the minimum distance (22) of the cam contact surface from the camshaft axis (20) is smaller than the camshaft radius (21) resulting from the permissible stressing of the material of the camshaft (28) during the transmission of the driving torque. The weakening of the camshaft (28) brought about essentially by this is compensated by the fact that, starting from its maximum distance (14), the cam contact surface is designed with a greater distance than the camshaft radius (21) over more than 180 DEG of the circumference and the cam contact surface only reaches its smallest distance (22) immediately prior to the rise leading up to the maximum distance. <IMAGE>

Description

MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION
FRIEDRICHSHAFEN GMBHMTU ENGINE AND TURBINE UNION
FRIEDRICHSHAFEN GMBH

FriedrichshafenFriedrichshafen

Nockenwellecamshaft

Die Erfindung bezieht sich auf eine Nockenwelle gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Derartige Nockenwellen sind zum Antrieb von Gaswechselventilen und Brennstoff-Einspritzpumpen bei Brennkraftmaschinen im Einsatz.The invention relates to a camshaft according to the preamble of patent claim 1. Such camshafts are used to drive gas exchange valves and fuel injection pumps in internal combustion engines.

Bei bekannten Nockenwellen-Ausführungen ist der kleinste Abstand der Nockenbahn von der Nockenwellenachse gleich oder größer als der Nockenwellenhalbmesser, der für die Übertragung des Antriebsdrehmomentes erforderlich ist. Der größte ausführbare Abstand der Nockenbahn von der Nockenwellenachse wird begrenzt durch die Abmessungen des Gehäuses, in das die Nockenwelle einzubauen ist. Bei gegebenen Einbaubedingungen ist der maximale Hub, der mit dem Nocken verwirklicht werden kann, festgelegt. Die Forderung nach einem größeren Nockenhub bedeutet daher eine Änderung der Gehäuseabmessungen. Die Folgen einer solchen Gehäuseänderung sind zusätzliche Kosten durch den erforderlichen Konstruktionsaufwand und die Neufertigung von Teilen.In known camshaft designs, the smallest is Distance of the cam track from the camshaft axis equal to or greater than the camshaft radius, which is for the Transmission of the drive torque is required. The greatest feasible distance between the cam track and the camshaft axis is limited by the dimensions of the housing in which the camshaft is to be installed. Given The maximum stroke that can be achieved with the cam is specified in the installation conditions. The demand of a larger cam lift therefore means a change in the housing dimensions. The consequences of such a housing change are additional costs due to the necessary construction effort and the production of new parts.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei einer gegebenen Maschinenkonstruktion eine weitgehend kostenneutrale Lösung für die Vergrößerung des Nockenhubes anzugeben.It is therefore the object of the invention to provide a largely cost-neutral solution for a given machine construction to be specified for the increase in the cam stroke.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 in vorteilhafter Weise gelöst und mit den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 5 weiter ausgestaltet. Die Schwächung der Nockenwelle durch Unterschreiten des ursprünglich für die DrehmomentübertragungThis object is achieved according to the invention by the characterizing Features of claim 1 in an advantageous manner solved and further developed with the features of claims 2 to 5. The weakening of the camshaft by falling below it originally for torque transmission

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- h —- H -

erforderlichen Nockenwellenhalbmessers wird kompensiert durch die mit der unsymmetrischen Nockenbahngeometrie bewirkten Materialzugaben an der Nockenwelle im Bereich derrequired camshaft radius is compensated due to the material additions to the camshaft in the area of the caused by the asymmetrical cam track geometry

Nocken.Cam.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sich die Kosten für die Realisierung eines größeren Nockenhubes auf die Kosten beschränken, die für eine entsprechend ausgebildete Nockenwelle erforderlich sind und daß die geänderte Nockenwelle an älteren Maschinen nachrüstbar ist.The advantages achieved by the invention are in particular that the cost of implementation limit a larger cam lift to the costs required for a correspondingly designed camshaft and that the modified camshaft can be retrofitted on older machines.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.

Es zeigen:Show it:

Fig. i Nockenwelle in der bisher üblichen Ausbildung der Nockenbahn im Schnitt nach Linie II-1I in Fig. 2;Fig. I Camshaft in the usual design of the Cam track in section along line II-1I in Fig. 2;

Fig. 2 Ansicht einer Nockenwelle nach Fig. 1;FIG. 2 a view of a camshaft according to FIG. 1; FIG.

Fig. 3 Nockenwelle mit der vorgeschlagenen Nockenbahn im Schnitt nach Linie III-III in Fig. 4;Fig. 3 camshaft with the proposed cam track in Section along line III-III in Fig. 4;

Fig. 4 Ansicht einer Nockenwelle nach Fig. 3.FIG. 4 view of a camshaft according to FIG. 3.

Bei einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine ist innerhalb eines Gehäusetunnels 17 eine Nockenwelle 18, 28 angeordnet, die mit ihren Nocken 19, 29 den Antrieb einer Brennstoff-Einspritzpumpe bewirkt. Zum Einbau wird die Nockenwelle 18, 28 axial in den Gehäusetunnel 17 eingeführt, wobei dessen Halbmesser 13 die Begrenzung für den größtmöglichen Abstand Ik der Nockenbahn von der Nockenwellenachse 20 ist. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, wird der kleinste Abstand 12 der Nockenbahn von der Nockenwellenachse 20 durch den Halbmesser 11 der Nockenwelle 18 begrenzt. Maßgebend für diesen Halbmesser 11 ist die Werk-In an internal combustion engine, not shown, a camshaft 18, 28 is arranged within a housing tunnel 17, which with its cams 19, 29 drives a fuel injection pump. For installation, the camshaft 18, 28 is inserted axially into the housing tunnel 17, the radius 13 of which is the limit for the greatest possible distance Ik of the cam track from the camshaft axis 20. As shown in FIG. 1, the smallest distance 12 of the cam track from the camshaft axis 20 is limited by the radius 11 of the camshaft 18. The decisive factor for this radius 11 is the

Oi.10.82Oi.10.82

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'*■ 32368Ό0'* ■ 32368Ό0

stoffbeanspruchung, die bei Übertragung des Antriebsdrehmomentes in der Nockenwelle 18 auftritt und zulässige Werte nicht überschreiten soll. Der mit einem Nocken gemäß Fig. 1 realisierbare größte Hub 15 ergibt sich somit aus der Differenz zwischen dem Größt- und dem Kleinst-Abstand Ik₁ 12 der Nockenbahn von der Nockenwellenachse 20. Die axiale Ausdehnung 16 der Nockenbahn ist bei der Nockenwelle 18, wie in Fig. 2 dargestellt, auf dem ganzen Umfang gleich.material stress that occurs when the drive torque is transmitted in the camshaft 18 and should not exceed permissible values. The largest stroke 15 that can be achieved with a cam according to FIG. 1 is thus obtained from the difference between the maximum and minimum distance Ik ₁ 12 of the cam track from the camshaft axis 20. The axial extension 16 of the cam track is, for the camshaft 18, as shown in Fig. 2, the same over the entire circumference.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist bei sonst gleichen Maßverhältnissen entsprechend Fig. 1 der kleinste Abstand der Nockenbahn 22 kleiner als der für die Drehmomentübertragung an sich erforderliche Halbmesser 21 der Nockenwelle 28 ausgeführt. Bei gleichen Abmessungen 13 des Gehäusetunnels 17 entsprechend Fig. 1 ist der mit dem Nocken 29 realisierbare größte Hub 25 größer als nach Fig. 1. Die an sich mit dem kleinen Nockenbahnabstand 22 bewirkte Schwächung der Nockenwelle 28 wird dadurch ausgeglichen, daß die Nockenbahn ausgehend von ihrem größten Abstand lh aufIn the embodiment according to FIG. 3, with otherwise the same dimensional relationships according to FIG. 1, the smallest distance between the cam track 22 is smaller than the radius 21 of the camshaft 28, which is required per se for the torque transmission. With the same dimensions 13 of the housing tunnel 17 according to FIG. 1, the largest stroke 25 that can be achieved with the cam 29 is greater than that of FIG their greatest distance lh

einem Umfang von mehr als 180° mit einem größeren Abstand als dem Halbmesser 21 der Nockenwelle 28 ausgeführt ist und die Nockenbahn ihren kleinsten Abstand 22 von der Nokkenwellenachse nur unmittelbar vor dem Beginn zum Anstieg auf ihren größten Abstand Ik erreicht. Außerdem ist die Nockenbahn der Nockenwelle 28 auf dem Umfangsteil, auf dem sie oberhalb des Halbmessers 21 verläuft, mit einer axialen Ausdehnung 26 ausgebildet, die größer ist als die axiale Ausdehnung 16 der Nockenbahn nach dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 und 2. a circumference of more than 180 ° with a greater distance than the radius 21 of the camshaft 28 and the cam track reaches its smallest distance 22 from the camshaft axis only immediately before the beginning of the rise to its greatest distance Ik . In addition, the cam track of the camshaft 28 is formed on the peripheral part on which it runs above the radius 21 with an axial extension 26 which is greater than the axial extension 16 of the cam track according to the embodiment of FIGS. 1 and 2.

Auf diese Weise kann die Schwächung des Torsionsquerschnittes der Nockenwelle 28 ausgeglichen werden. Mit den Maßnah-In this way, the weakening of the torsional cross section of the camshaft 28 can be compensated for. With the measures

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-βentsprechend Fig. 3 ist es auch möglich, mit einem größeren Nockenwellenhalbmesser 21 gegenüber dem Halbmesser 11 (Fig. l) die Nockenwelle 28 insgesamt für ein größeres Drehmoment auszubilden. Die Querschnittsschwächung infolge des kleinen NockenbahnabStandes 22 wird damit ebenfalls durch einen größeren Nockenbahnabstand auf seinen Verlauf oberhalb des Halbmessers 21 in Verbindung mit einer entsprechend großen axialen Ausdehnung 26 der Nockenbahn ausgeglichen.According to FIG. 3, it is also possible with a larger camshaft radius 21 than the radius 11 (Fig. L) to train the camshaft 28 overall for a greater torque. The cross-sectional weakening as a result of the small cam path distance 22 is thus also through a larger cam track distance on its course above the radius 21 in connection with a corresponding large axial extension 26 of the cam track compensated.

Unter Beibehaltung des mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig.While maintaining the with the embodiment of Fig.

3 erzielbaren großen Nockenhubes ist es auch möglich, die Drehsteifigkeit der Nockenwelle zu verbessern". Um das zu erreichen, wird die Nockenwelle zwischen den Nockenbahnen mit einem der Nockenform angenäherten unrunden Querschnitt ausgebildet. Sind auf der Nockenwelle mehrere Nocken mit unterschiedlichen WinkelStellungen zueinander angeordnet, so verläuft der unrunde Querschnitt in seiner Längsausdehnung entsprechend der Winkelstellung der Nocken verwunden zwischen den Nockenbahnen.3 achievable large cam lift, it is also possible that To improve the torsional rigidity of the camshaft ". To achieve this, the camshaft is formed between the cam tracks with a non-circular cross-section approximating the cam shape. If several cams with different angular positions are arranged on the camshaft, it runs the non-circular cross-section twisted in its longitudinal extent according to the angular position of the cams between the cam tracks.

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Claims

FriedrichshafenFriedrichshafen

PatentansprücheClaims

Nockenwelle mit Nocken zum Antrieb von Hubgliedern, wobei die Nockenwelle in einem Gehäusetunnel gelagert ist und die Abmessungen des Nockens begrenzt werden vom Durchmesser des Gehäusetunnels einerseits und durch die zulässige Werkstoffbeanspruchung der Nockenwelle bei Übertragung des Antriebsdrehmomentes andererseits, wobei sich der Hub eines Nockens aus dem Unterschied zwischen dem größten und kleinsten Abstand der Nockenbahn von der Nockenwellenachse ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinste Abstand (22) der Nockenbahn von der Nockenwellenachse (20) kleiner als der Nockenwellenhalbmesser (21) ist^ daß ausgehend vom größten Abstand der Nockenbahn (14) von der NockenwellenachseCamshaft with cams for driving lifting members, wherein the camshaft is mounted in a housing tunnel and the dimensions of the cam are limited by the diameter of the housing tunnel on the one hand and through the permissible Material stress on the camshaft when transferring the Drive torque on the other hand, the stroke of a cam being the difference between the largest and the smallest The distance between the cam track and the camshaft axis results, characterized in that the smallest distance (22) the cam track from the camshaft axis (20) is smaller than the camshaft radius (21) ^ that starting from the largest Distance of the cam track (14) from the camshaft axis

(20) ihr Abstand auf einen Drehwinkel von mehr als 180 größer als der Nockenwellenhalbmesser (21) ist und daß die Nockenbahn ihren kleinsten Abstand (22) von der Nockenwellenachse (20) nur unmittelbar vor dem Beginn zum Anstieg auf den größten Abstand [Ik) der Nockenbahn erreicht.(20) their distance to an angle of rotation of more than 180 is greater than the camshaft radius (21) and that the cam track has its smallest distance (22) from the camshaft axis (20) only immediately before the start of the increase to the greatest distance [Ik) reached the cam track.

2. Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt der Nockenbahn, der außerhalb des Nockenwellenhalbmessers (21) verläuft, eine axiale Ausdehnung (26) aufweist, die größer ist als die axiale Ausdehnung (l6) des Abschnittes der Nockenbahn, der den Nockenwellenhalbmesser2. Camshaft according to claim 1, characterized in that the section of the cam track that runs outside the camshaft radius (21), an axial extension (26) has, which is greater than the axial extent (l6) of the portion of the cam track, which the camshaft radius

(21) unterschreitet.(21) falls below.

3. Nockenwelle nach Anspruch £, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle beiderseits der Nockenbahneh zwischen den Nockenwellenlagern mit einer unrunden Querschnittskontur ausgebildet ist.3. Camshaft according to claim £, characterized in that the camshaft on both sides of the cam tracks between the Camshaft bearings is formed with a non-circular cross-sectional contour.

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k. Nockenwelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die unrunde Querschnittskontur der Nockenform angenähert ist. k. Camshaft according to Claim 3, characterized in that the non-circular cross-sectional contour approximates the cam shape.

5. Nockenwelle nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die unrunde Querschnittskontur entsprechend der Winkelstellung der Nocken zueinander zwischen den Nockenbahnen verwunden verläuft.5. Camshaft according to claim k, characterized in that the non-circular cross-sectional contour runs twisted according to the angular position of the cams to each other between the cam tracks.

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