Die Erfindung betrifft eine umsteuerbare Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Jedem Stößel sind bei Anordnungen dieser Art in der Regel zwei Steuernocken zugeordnet, von denen die eine für den Einsatz bei Rechtslauf und die andere für den Einsatz bei Linkslauf ausgebildet ist, so daß bei jedem Drehrichtungswechsel eine Verschiebung der Steuernocken gegenüber dem zugeordneten Stößel stattfinden muß. Die Nocken sind in der Regel bezogen auf OT spiegelbildlich umgeklappt. Es kommt daher häufig vor, daß beim Umsteuern die volle Nockenhöhe zu überwinden ist. Zur Verhinderung eines Klemmens der Stößel hat man sich daher bereits damit beholfen, daß die Steuernocken mit in Umsteuerrichtung ansteigend Anlaufflächen versehen wurden.

Bei einer aus der CH-PS 1 57 418 bekannten Nockenwelle wird ein linearer Anstieg der Kontur vorgesehen. Dementsprechend ändern sich hierbei beim Umsteuern auch die Aktionskräfte und die geleistete Arbeit über den Umsteuerweg linear. Hierdurch ergibt sich eine ungleichmäßige Verteilung der Kräfte über dem Weg, insbesondere im Hinblick auf die Umsteuerkraft, die am Ende des Umsteuervorgangs auf ein Mehrfaches ihrer Ausgangsgröße ansteigt. Die maximale Größe der Umsteuerkraft ist jedoch maßgebend für die Auslegung der Umsteuerung und der Umsteuerhilfe. Die bekannten Anordnungen erfordern daher aufgrund des linearen Anstiegs der Anlaufflächen eine relativ massive und daher teuere und zudem mit einer großen Trägheit behaftete Konstruktion.

Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit einfachen und daher höchst kostengünstigen Mitteln eine Steuernocke zu schaffen, die relativ kleine Umsteuerkräfte erfordert, welche zudem über dem Umsteuerweg im wesentlichen konstant bleiben.

Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs gelöst. Dieser Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die vom Stößel auf die Anlauffläche ausgeübte Kraft und damit die Reibungs- bzw. Gleitverhältnisse sehr stark von der andererseits auf den Stößel wirkenden Federkraft abhängen, die bekanntlich mit dem Verschiebeweg ansteigt. Im Bereich kleiner Federkräfte, das heißt am Anfang der Verschiebung, sind daher gemäß der Erfindung noch relativ hohe Steigungen vorgesehen, im Endbereich der Verschiebung dagegen soll die Steigung zum Ausgleich der hier stark angewachsenen Federkräfte entsprechend reduziert sein. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine gewisse Vergleichmäßigung und Reduzierung der notwendigen Umsteuerkräfte.

Eine Nockenwelle mit einer in seitlicher Projektion einen unlinearen Anstieg aufweisenden Nockenbahn ist zwar aus der US-PS 23 07 926 bekannt, jedoch ist die dort gezeigte Nockenkontur nicht identisch mit dem Weg, auf dem der Stößel auf der Nockenbahn entlangläuft. Bei dieser bekannten Anordnung soll der Drehbewegung der Nockenwelle taktweise während des Betriebes eine Axialbewegung überlagert werden, um die Steigung insgesamt durch eine Verlängerung des Weges zu reduzieren. Eine sich gegen Ende des Stößelhubes verringernde Steigung ist dort nicht vorgesehen. Eine Überlagerung von Drehbewegung und Axialbewegung wäre für eine umsteuerbare Nockenwelle eines Schiffsmotors auch deshalb nicht geeignet, weil bei dieser die Umsteuerung in der Regel bei abgeschalteter Maschine erfolgt, d. h. eine Drehbewegung der Nockenwelle gar nicht vorhanden ist.

Eine besonders weitgehende Vergleichmäßigung und Reduzierung der notwendigen Umsteuerkräfte läßt sich gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch erreichen, daß der Anstieg der Anlaufflächen in Umfangsrichtung der in Fig. 2 mit 16 angezogenen Hüllkurve folgt. Diese Maßnahme erlaubt eine Reduzierung der notwendigen Umsteuerkräfte bis zu 50% der bei vergleichbaren bekannten Anordnungen notwendigen Kräfte. Da die Umsteuerkraft über dem Umsteuerweg praktisch völlig konstant bleibt, unterbleiben in vorteilhafter Weise ruckartige Bewegungen der Steuerwelle, die bei den bekannten Anordnungen zu einer starken Beanspruchung der Lager etc. geführt haben. Außerdem ergibt sich hierbei während des Umsteuervorgangs eine Reduzierung der Pressung zwischen Stößel und Nocken und damit in vorteilhafter Weise eine hohe Standzeit. Zudem läßt sich hierbei im Bereich maximaler Förderdrücke der Kraftstoffpumpe eine Erhöhung der tragenden Fläche und damit auch in diesem Bereich eine Reduzierung der Flächenpressung erreichen. Mit Hilfe von Schablonen oder durch den Einsatz von EDV-gesteuerten Werkzeugmaschinen läßt sich auch der herstellungstechnische Aufwand in vertretbaren Grenzen halten.

Die vorliegende Erfindung erlaubt daher insgesamt eine leichtere und daher kostengünstigere Dimensionierung der gesamten Umsteuervorrichtung, wobei neben den niedrigen Gestehungskosten auch die niedrigen laufenden Betriebskosten nicht unberücksichtigt bleiben können. Die mit der vorliegenden Erfindung erzielbaren Vorteile sind daher insbesondere in ihrer Wirtschaftlichkeit zu sehen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Ansprüchen.

Hierbei zeigt

Fig. 1 ein Nockenpaar zur Steuerung eines Ventils und

Fig. 2 eine bevorzugte Kontur der Anlauffläche eines Umsteuernockens.

In Fig. 1 ist mit 1 beispielsweise ein Auslaßventil eines Viertakt- Dieselmotors bezeichnet, welches zur Bewerkstelligung der Ventilbewegung mit einer Schließfeder 2 und einem bei 3 schwenkbar aufhängbaren Kipphebel 4 zusammenwirkt. Der Kipphebel 4 ist auf der dem Ventil 1 gegenüberliegenden Seite mit einer mit Steuernocken 5 bzw.6 zusammenwirkenden Stößelstange 7 verbunden, die im dargestellten Ausführungsbeispiel an ihrem nockenseitigen Ende mit einer Stößelrolle 8 versehen ist. Die Nocken 5 und 6 sind unfangsmäßig gegeneinander versetzt auf der bei 9 angedeuteten, verschiebbaren Steuerwelle 9 angeordnet. Eine Anordnung der vorstehend beschriebenen Art wird im Bereich jedes Ventils sowie jeder Einspritzpumpe benötigt. In der Regel ist dabei für eine Zylinderreihe jeweils eine gemeinsame Steuerwelle vorgesehen.

Bei Rechtslauf der Brennkraftmaschine soll beispielsweise die im dargestellten Ausführungsbeispiel rechts gezeichnete Steuernocke 5, bei Linkslauf die links gezeichnete Steuernocke 6 zum Einsatz kommen. Die Stößelrolle 8 rollt hierbei jeweils auf der Lauffläche 10 bzw. 11 der Nocken 5 bzw. 6 ab. Bei einem Drehrichtungswechsel muß daher die Steuerwelle 9 entsprechend dem Abstand der Laufflächen 10 und 11 verschoben werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Steuerwelle 9 in einer Zwischenlage angedeutet, in der die Steuerwelle von rechts nach links verschoben wird und die Stößelrolle 8 vom Bereich der geringsten Erhebung des Nockens 6 in den Bereich der höchsten Erhebung des Nockens 5 gelangt. Zur Überwindung derartiger Höhenunterschiede sind die Nocken 5 und 6jeweils mit in Umsteuerrichtung ansteigenden Anlaufflächen 12 und 13 versehen. Die zum Verschieben der Steuerwelle 9 erforderliche Kraft hängt ersichtlich von der Pressung zwischen der Stößelrolle 8 und der Anlauffläche 12 und damit von der durch die Feder 2 ausgeübten Kraft und letzten Endes von der Neigung der Kontur der Anlauffläche 12 ab. Die Federkraft nimmt mit zunehmendem Federweg zu, ist also im unteren Bereich der Anlauffläche 12 noch gering und erreicht im oberen Bereich, dem Bereich der höchsten Nockenerhebung, ihr Maximum.

Wie aus Fig. 2 erkennbar ist, sind daher die Anlaufflächen 12 bzw. 13 im Gegensatz zu den bekannten Lösungen nicht mit einem linearen Anstieg versehen, sondern steigen insgesamt gesehen unlinear an, wobei wenigstens zwei jeweils für sich betrachtet linear ansteigende Äste 14 bzw. 15 vorgesehen sein können. Der im dargestellten Ausführungsbeispiel mit 14 bezeichnete, untere Ast weist dabei eine relativ hohe Steigung auf und erstreckt sich etwa bis auf die halbe Nockenhöhe. Der hieran anschließende weitere Ast 15, der bis zur vollen Nockenhöhe reicht, weist demgegenüber eine weit geringere Steigung auf. Hierdurch ist gewährleistet, daß beim Verschieben der Steuerwelle die Federkraft im unteren Bereich noch relativ schnell zunimmt, im oberen Bereich dagegen relativ langsam. Dementsprechend ergibt sich gegenüber den bekannten Anordnungen eine bestimmte Vergleichmäßigung und Reduzierung der notwendigen Umsteuerkraft. Eine Reduzierung der notwendigen Umsteuerkraft bis zu 50% gegenüber den bekannten Lösungen ist zu erwarten, wenn die Anlaufflächen 12 bzw. 13 der bei 16 angedeuteten Hüllkurve folgen, deren Steigung in Umsteuerrichtung kontinuierlich abnimmt. Bei dieser Ausführungsform bleibt die Umsteuerkraft in vorteilhafter Weise über den gesamten Umsteuerweg konstant. Der Vorteil der dargestellten Ausführungsform mit nur zwei Ästen 14, 15 ist dagegen in der besonders einfachen Herstellung zu sehen.