DE102013012859A1 - Sliding element for variable valve control unit for actuating gas exchange valve in camshaft for reciprocating piston internal combustion engine, has internal toothing formed with receiving opening and rotatably connected with shaft - Google Patents

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Abstract

The element (16) has an internal toothing (20) formed with a receiving opening (18) through which the sliding element on a shaft (12) is slidably positionable in an axial direction of the shaft. The internal toothing is rotatably connected with the shaft. An outer circumference side is provided with two mutually different cam tracks (28) for lifting a valve in an axial direction. The cam tracks locally form a recess that is provided as lubricant retaining volume with a surface structuring. The material of a cam track is removed by a pulsed laser. An independent claim is also included for a method for producing a sliding element.

Description

Aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienbau von Kraftwagen mit Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen sind sogenannte variable Ventilsteuerungseinrichtungen bekannt, welche üblicherweise auch als variable Ventilsteuerungssysteme bezeichnet werden. Eine solche variable Ventilsteuerungseinrichtung dient dazu, wenigstens ein korrespondierendes Gaswechselventil der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Hüben zu betätigen. Mit anderen Worten kann das Ventilsteuerungssystem in einem ersten Betriebszustand betrieben werden, in dem mittels der Ventilsteuerungseinrichtung ein erster Ventilhub des Gaswechselventils bewirkt wird. Ferner kann die Ventilsteuerungseinrichtung in wenigstens einem zweiten Betriebszustand betrieben werden, in welchem ein zweiter Ventilhub des Gaswechselventils durch die Ventilsteuerungseinrichtung bewirkt wird. Dabei ist der zweite Ventilhub geringer oder größer als der erste Ventilhub. Durch diese Variierbarkeit des Ventilhubs kann der Ventilhub an unterschiedliche Betriebszustände der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine angepasst werden, so dass ein besonders effizienter Betrieb realisierbar ist.From the general state of the art and in particular from the mass production of motor vehicles with reciprocating internal combustion engines, so-called variable valve control devices are known, which are also commonly referred to as variable valve timing systems. Such a variable valve control device is used to actuate at least one corresponding gas exchange valve of the reciprocating internal combustion engine with at least two mutually different strokes. In other words, the valve control system can be operated in a first operating state in which a first valve lift of the gas exchange valve is effected by means of the valve control device. Furthermore, the valve control device can be operated in at least one second operating state, in which a second valve lift of the gas exchange valve is effected by the valve control device. In this case, the second valve lift is lower or greater than the first valve lift. Due to this variability of the valve lift, the valve lift can be adapted to different operating states of the reciprocating internal combustion engine, so that a particularly efficient operation can be realized.

Um die wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Ventilhübe bewirken zu können, umfasst die Ventilsteuerungseinrichtung wenigstens ein dem Gaswechselventil zugeordnetes Schiebestück. Das Schiebestück weist wenigstens eine Aufnahmeöffnung auf, welche innenumfangsseitig mit einer Verzahnung, d. h. mit einer Innenverzahnung versehen ist. Über diese Aufnahmeöffnung kann das Schiebestück auf einer korrespondierenden Welle bzw. einem Wellengrundkörper angeordnet bzw. gelagert werden.In order to be able to effect the at least two mutually different valve lifts, the valve control device comprises at least one sliding piece associated with the gas exchange valve. The sliding piece has at least one receiving opening, which on the inner peripheral side with a toothing, d. H. is provided with an internal toothing. About this receiving opening, the sliding piece can be arranged or stored on a corresponding shaft or a shaft body.

Die Welle weist dabei eine mit der Innenverzahnung korrespondierende Außenverzahnung auf. Das Schiebestück ist in seinem auf der Welle angeordneten Zustand zwar drehfest mit der Welle verbunden, kann jedoch in axialer Richtung der Welle, d. h. in deren Längserstreckungsrichtung relativ zu Welle verschoben werden. Dadurch ist es möglich, dass die Welle, die um eine Drehachse drehbar ist, das Schiebestück mitnimmt, wenn die Welle um ihre Drehachse gedreht wird. Dadurch kann sich auch das Schiebestück um die Drehachse drehen. Mit anderen Worten dreht sich das Schiebestück mit der Welle mit. Das Schiebestück kann jedoch relativ zur Welle translatorisch in axialer Richtung der Welle verschoben werden.The shaft has an external toothing corresponding to the internal toothing. The sliding piece is in its state arranged on the shaft, although rotatably connected to the shaft, but in the axial direction of the shaft, d. H. be moved in the longitudinal direction thereof relative to the shaft. Thereby, it is possible that the shaft, which is rotatable about an axis of rotation, entrains the sliding piece when the shaft is rotated about its axis of rotation. This also allows the sliding piece to rotate about the axis of rotation. In other words, the sliding piece rotates with the shaft. However, the sliding piece can be displaced relative to the shaft in translation in the axial direction of the shaft.

Zum Bewirken der wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Ventilhübe weist das Schiebestück wenigstens zwei außenumfangsseitige, voneinander unterschiedliche Nockenlaufbahnen auf. Die Nockenlaufbahnen sind in axialer Richtung des Schiebestücks, die mit der axialen Richtung der Welle zusammenfällt, nebeneinander bzw. aufeinander folgend angeordnet. Das Gaswechselventil kann zumindest mittelbar von den jeweiligen Nockenlaufbahnen betätigt werden. Eine erste der Nockenlaufbahnen bewirkt einen ersten der Ventilhübe, wobei die zweite Nocklaufbahn den zweiten Ventilhub bewirkt.To effect the at least two mutually different valve lifts, the sliding piece has at least two outer circumferential side, mutually different cam tracks. The cam tracks are juxtaposed in the axial direction of the slider which coincides with the axial direction of the shaft. The gas exchange valve can be actuated at least indirectly by the respective cam tracks. A first of the cam tracks causes a first of the valve lifts, the second cam track causing the second valve lift.

Durch Verschieben des Schiebestücks relativ zu Welle und relativ zum Gaswechselventil können die jeweiligen Nockenlaufbahnen in ein zumindest mittelbares Zusammenwirken mit dem Gaswechselventil verbracht werden, so dass dadurch ein bedarfsgerechtes Einstellen der jeweiligen Ventilhübe darstellbar ist.By moving the sliding piece relative to the shaft and relative to the gas exchange valve, the respective cam tracks can be brought into an at least indirect interaction with the gas exchange valve, thereby making it possible to set an appropriate adjustment of the respective valve strokes.

Es kann vorgesehen sein, dass das Schiebestück direkt mit dem Gaswechselventil zusammenwirkt, bzw. dieses kontaktiert. Alternativ dazu kann ein Vermittlungselement vorgesehen sein, welches vom Schiebstück über dessen jeweiligen Nockenlaufbahn ausgehende Betätigungskräfte zum Betätigen des Gaswechselventils auf das Gaswechselventil überträgt. Mit anderen Worten kann das Gaswechselventil unter Vermittlung des Vermittlungselements vom Schiebestück betätigt werden. Bei einem solchen Vermittlungselement handelt es sich beispielsweise um einen Schlepphebel oder um einen Stößel.It can be provided that the sliding piece interacts directly with the gas exchange valve, or this contacted. Alternatively, a switching element may be provided, which transmits from the sliding piece on its respective cam track outgoing actuating forces for actuating the gas exchange valve to the gas exchange valve. In other words, the gas exchange valve can be actuated by switching element of the sliding piece. Such a switching element is, for example, a drag lever or a plunger.

Ein Element, welches direkt über die jeweilige Nockenlaufbahn des Schiebestücks betätigbar ist, d. h. welches über die jeweilige Nockenlaufbahn direkt mit dem Schiebestück zusammenwirkt, wird auch als Nockenfolger bezeichnet. Ein Nockenfolger ist somit im Allgemeinen ein Element, welches über die Nockenlaufbahn mit dem Schiebestück bzw. mit einem die Nockenlaufbahn aufweisenden Nocken des Schiebestücks in direktem Kontakt steht bzw. durch den Nocken direkt betätigt wird. Bei einem solchen Nockenfolger handelt es sich beispielsweise um den Schlepphebel. Der Nockenfolger kann jedoch auch das Gaswechselventil selbst, ein Stößel oder ein anderes Element sein, welches über den Nocken und dessen Nockenlaufbahn betätigt wird.An element which can be actuated directly via the respective cam track of the sliding piece, d. H. which interacts directly with the sliding piece via the respective cam track, is also referred to as a cam follower. A cam follower is therefore generally an element which is in direct contact via the cam track with the sliding piece or with a cam track of the cam having the sliding piece or is actuated directly by the cam. Such a cam follower is, for example, the drag lever. However, the cam follower may also be the gas exchange valve itself, a plunger or other element which is actuated via the cam and its cam track.

Je nach Ausgestaltung des Nockenfolgers und/oder der Nockenlaufbahn kann es zu einem Gleit- und/oder Rollabgriff kommen. Dies bedeutet, dass es zwischen dem Schiebestück und dem korrespondierenden Nockenfolger zu einem Gleit- und/oder zu einem Rollkontakt kommen kann.Depending on the configuration of the cam follower and / or the cam track, there may be a sliding and / or rolling tap. This means that it can come between the sliding piece and the corresponding cam follower to a sliding and / or a rolling contact.

Das Schiebestück und der korrespondierende Nockenfolger bilden eine Paarung, insbesondere eine Gleit- und/oder Rollpaarung, die unter Verschleißgesichtspunkten bzw. unter tribologischen Gesichtspunkten üblicherweise sehr problematisch ist, da je nach Drehrichtung der Welle und somit des Schiebestücks und je nach Seite, von der ein Schmiermittel zwischen die Nockenlaufbahn bzw. das Schiebestück und den Nockenfolger eingebracht wird, ein Schmiermittelfilm gegebenenfalls nicht ausreichen kann, um einen Verschleiß des Schiebestücks und des Nockenfolgers hinreichend gering zu halten. Bei dem Schmiermittel handelt es sich beispielsweise um Schmieröl, welches zum Kühlen und/oder insbesondere zum Schmieren der genannten Paarung dient. Ursächlich für den Verschleiß beispielsweise an der Nockenlaufbahn und somit an einer Oberfläche des Schiebestücks sind also ungünstige Schmierbedingungen.The sliding piece and the corresponding cam follower form a pairing, in particular a sliding and / or rolling pairing, which is usually very problematic from a wear point or tribological point of view, since depending on the direction of rotation of the shaft and thus of the sliding piece and depending on the side of the one Lubricant is introduced between the cam track or the sliding piece and the cam follower, a lubricant film may not be sufficient to keep wear of the sliding piece and the cam follower sufficiently low. The lubricant is, for example, lubricating oil, which serves for cooling and / or in particular for lubricating said pairing. The reason for the wear, for example, on the cam track and thus on a surface of the sliding piece are therefore unfavorable lubrication conditions.

Die DE 196 14 328 A1 offenbart ein Verfahren zum Beschichten und/oder spanabhebenden Bearbeiten von vorbehandelten Werkstück-Oberflächen. Dabei ist es vorgesehen, dass die Werkstück-Oberflächen zur Vorbereitung der Beschichtung und/oder einer spanabhebenden Feinstbearbeitung, insbesondere Honen mittels Honsteinen, mittels Laserstrahlen in einem regelmäßigen Muster strukturiert werden.The DE 196 14 328 A1 discloses a method for coating and / or machining pretreated workpiece surfaces. It is envisaged that the workpiece surfaces to prepare the coating and / or a fine machining, in particular honing by means of honing stones, are structured in a regular pattern by means of laser beams.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schiebestück sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Schiebestücks derart weiterzuentwickeln, dass der Verschleiß des Schiebestücks sowie des korrespondierenden Nockenfolgers besonders gering gehalten werden kann.Object of the present invention is to further develop a sliding piece and a method for producing such a sliding piece such that the wear of the sliding piece and the corresponding cam follower can be kept particularly low.

Diese Aufgabe wird durch ein Schiebestück mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a sliding piece having the features of patent claim 1 and by a method having the features of patent claim 5. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um ein Schiebestück für eine variable Ventilsteuerungseinrichtung zu schaffen, dessen betriebsbedingter Verschleiß besonders gering gehalten werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens eine der Nockenlaufbahnen des Schiebestücks lokal unter Ausbildung von Vertiefungen als Schmiermittelrückhaltevolumina mit einer Oberflächenstrukturierung versehen ist. Die örtlichen Vertiefungen stellen jeweilige Schmiermittelrückhaltevolumina dar, wobei durch diese einzelnen Schmiermittelvolumina insgesamt ein Schmiermittelrückhaltevolumen des Schiebestücks geschaffen ist, in dem Schmiermittel, beispielsweise Schmieröl, welches beispielsweise zwischen das Schiebestück und den korrespondierenden Nockenfolger eingebracht wird, zumindest zeitweise zurückgehalten werden bzw. aufgefangen werden kann.In order to provide a sliding piece for a variable valve control device, the operational wear can be kept particularly low, it is inventively provided that at least one of the cam tracks of the sliding piece is locally provided with formation of depressions as lubricant retention volumes with a surface structuring. The local recesses constitute respective lubricant retention volumes, with a lubricant retention volume of the sliding piece being created by these individual lubricant volumes, in which lubricant, for example lubricating oil, which is introduced, for example, between the sliding piece and the corresponding cam follower, can be retained or collected at least temporarily.

Hierdurch kann eine verbesserte Schmiermittelversorgung der tribologischen Partner in Form des Schiebestücks und des korrespondierenden Nockenfolgers in einem Gleit- und/oder Rollabgriff geschaffen werden, so dass der Verschleiß des Schiebestücks sowie des Nockenfolgers während des Betriebs besonders gering gehalten werden kann. Das Schiebestück sowie eine Nockenwelle umfassend das Schiebestück und die Welle weisen somit gegenüber dem Stand der Technik einen erhöhten Verschleißwiderstand durch die Oberflächenstrukturierung der wenigstens einen Nockenlaufbahn auf.In this way, an improved supply of lubricant tribological partner in the form of the sliding piece and the corresponding cam follower in a sliding and / or rolling tap can be created so that the wear of the sliding piece and the cam follower can be kept particularly low during operation. The sliding piece and a camshaft comprising the sliding piece and the shaft thus have an increased wear resistance compared with the prior art due to the surface structuring of the at least one cam track.

Die Oberflächenstrukturierung ist dabei örtlich bzw. lokal vorgesehen. Dies bedeutet, dass die wenigstens eine Nockenlaufbahn zumindest einen ersten Teilbereich aufweist, in dem die Oberflächenstrukturierung vorgesehen ist. Ferner weist die wenigstens eine Nockenlaufbahn wenigstens einen sich an den ersten Teilbereich anschließenden, zweiten Teilbereich auf, in dem die wenigstens eine Nockenlaufbahn frei von Oberflächenstrukturierungen ist bzw. nicht mit der oder nicht mit einer Oberflächenstrukturierung versehen ist. Hierdurch können der Zeit- und Kostenaufwand zum Herstellen des Schiebestücks besonders gering gehalten werden.The surface structuring is provided locally or locally. This means that the at least one cam track has at least one first subregion in which the surface structuring is provided. Furthermore, the at least one cam track has at least one second partial area adjoining the first partial area, in which the at least one cam track is free of surface structuring or is not provided with or without surface structuring. As a result, the time and cost of producing the sliding piece can be kept particularly low.

Der Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass die auf das Schiebestück an dessen Nockenlaufbahn wirkende Belastung nicht überall gleich ist, sondern lokal unterschiedlich sein kann. Durch das nur örtliche Vorsehen der Oberflächenstrukturierung kann das Schiebestück an seiner Nockenlaufbahn gezielt in den Bereichen mit der Oberflächenstrukturierung versehen werden, in denen es auch zu hohen Belastungen kommt. Somit können gezielt in diesen Bereichen die Schmierbedingungen verbessert werden.The invention is based in particular on the recognition that the load acting on the sliding piece on its cam track is not the same everywhere, but may be locally different. Due to the only local provision of the surface structuring, the sliding piece can be specifically provided on its cam track in the areas with the surface structuring, in which it also comes to high loads. Thus, the lubrication conditions can be improved specifically in these areas.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die wenigstens eine Nockenlaufbahn lokal unter Ausbildung von Vertiefungen als Schmiermittelrückhaltevolumina und unter Vermeidung zumindest von nachteiligen Gefügeveränderungen eines Grundwerkstoffs des Schiebestücks mit der Oberflächenstrukturierung versehen ist. Besonders vorzugsweise werden Gefügeveränderungen überhaupt vermieden.Preferably, it is provided that the at least one cam track is locally provided with the formation of recesses as lubricant retention volumes and while avoiding at least adverse structural changes of a base material of the sliding piece with the surface structuring. Particularly preferably structural changes are avoided at all.

In dem zumindest einen ersten Teilbereich sind durch die Strukturierung im Wesentlichen nur Vertiefungen ohne nachteilige Gefügeveränderungen erzeugt. Mit anderen Worten ist die wenigstens eine Nockenlaufbahn in dem zumindest einen ersten Teilbereich derart mit der Oberflächenstrukturierung versehen, dass keine oder zumindest keine nachteiligen Gefügeveränderungen am Grundwerkstoff auftreten.In the at least one first subarea, essentially only depressions without disadvantageous microstructural changes are produced by the structuring. In other words, the at least one cam track in the at least one first subregion is provided with the surface structuring in such a way that no or at least no disadvantageous microstructural changes occur on the base material.

Vorzugsweise ist die wenigstens eine Nockenlaufbahn nur dort, das heißt nur in einem solchen Teilbereich oder nur in solchen Teilbereichen mit einer Oberflächenstrukturierung versehen, in denen ein entsprechend hoher Verschleißwiderstand erforderlich ist. Dies bedeutet, dass die bzw. eine Oberflächenstrukturierung der wenigstens einen Nockenlaufbahn nur genau an den Stellen eingebracht ist, an denen beim Betrieb der Nockenwelle ein relativ hoher Verschleiß zu erwarten ist. Die Positionierung der Oberflächenstrukturierung ist somit an während des Betriebs auf das Schiebestück, insbesondere auf die wenigstens eine Nockenlaufbahn, wirkende Belastungen angepasst, so dass eine gezielte und bedarfsgerechte sowie gleichzeitig kostengünstige Ausgestaltung des Schiebestücks und der Nockenwelle insgesamt realisiert werden kann.Preferably, the at least one cam track is only there, that is, provided only in such a sub-area or only in such sub-areas with a surface structuring, in which a correspondingly high resistance to wear is required. This means that the or a surface structuring of the at least one Cam track is introduced precisely at the points at which a relatively high wear is to be expected during operation of the camshaft. The positioning of the surface structuring is thus adapted to during operation on the sliding piece, in particular on the at least one cam track, acting loads, so that a targeted and needs-based and at the same time cost-effective design of the sliding piece and the camshaft can be implemented in total.

Da nicht die gesamte Nockenlaufbahn sondern lediglich zumindest ein Teilbereich strukturiert wird, kann die Taktzeit zum Herstellen des Schiebestücks gering gehalten werden. Da ferner beim Herstellen der Oberflächenstrukturierung eine Gefügeveränderung des Grundwerkstoffs verhindert wird, kann nach dem Herstellen der Oberflächenstrukturierung eine Oberflächenbehandlung am fertig bearbeiteten Bauteil in Form des Schiebestücks vollständig entfallen oder auf einfache Weise durchgeführt werden. Die Vertiefungen der Oberflächenstrukturierung können punktuell bzw. punktförmig ausgestaltet sein.Since not the entire cam track but only at least a portion is structured, the cycle time for producing the sliding piece can be kept low. Further, since a structural change of the base material is prevented during the production of the surface structuring, after the surface structuring has been produced, a surface treatment on the finished component in the form of the sliding piece can be completely eliminated or carried out in a simple manner. The depressions of the surface structuring can be designed punctiform or punctiform.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Vertiefungen zusammenhängend beispielsweise in Form von Rinnen ausgebildet sind. Hierbei weisen die Vertiefungen beispielsweise eine im Wesentlichen längliche Form auf und können hierbei gerade oder bogenförmige ausgebildet sein.Furthermore, it can be provided that the recesses are integrally formed, for example in the form of grooves. In this case, for example, the recesses have a substantially elongated shape and may be straight or arcuate in this case.

Zu der Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Herstellen eines Schiebestücks, wobei es zur Realisierung eines besonders hohen Verschleißwiderstands erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die wenigstens eine Nockenlaufbahn lokal unter Ausbildung von Vertiefungen als Schmiermittelrückhaltevolumina und insbesondere unter Vermeidung von Gefügeveränderungen eines Grundwerkstoffs des Schiebestücks mit einer Oberflächenstrukturierung versehen wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schiebestücks sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt.The invention also includes a method for producing a sliding piece, wherein it is provided according to the invention for realizing a particularly high wear resistance that the at least one cam track locally with formation of depressions as lubricant retention volumes and in particular while avoiding structural changes of a base material of the sliding piece provided with a surface structuring becomes. Advantageous embodiments of the sliding piece according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the method according to the invention and vice versa.

Die Einbringung der Vertiefungen in die wenigstens eine Nockenlaufbahn, das heißt das Herstellen der Oberflächenstrukturierung erfolgt beispielsweise über Materialabtrag mittels Laserstrahlung, insbesondere mittels gepulster Laserstrahlung. Hierzu kann insbesondere ein Kurzpulslaser verwendet werden. Zum Erzeugen der Laserstrahlung kann ferner ein Festkörperlaser, ein Gas-Laser oder ein Diodenlaser verwendet werden.The introduction of the depressions in the at least one cam track, that is, the production of the surface structuring takes place for example via material removal by means of laser radiation, in particular by means of pulsed laser radiation. For this purpose, in particular a short-pulse laser can be used. For generating the laser radiation, a solid-state laser, a gas laser or a diode laser can also be used.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird zum Erzeugen der Laserstrahlung ein Picosekundenlaser verwendet. Ein solcher Picosekundenlaser kann verfahrensbedingt im Wesentlichen nur die Vertiefungen der wenigstens einen Nockenlaufbahn erzeugen, wobei unerwünschte und störende Materialaufwürfe vermieden werden können. Darüber hinaus können Gefügeveränderungen bzw. unerwünschte und nachteilige Gefügeveränderungen direkt an der Laufbahnoberfläche vermieden werden.In an advantageous embodiment of the invention, a picosecond laser is used to generate the laser radiation. Due to the method, such a picosecond laser can essentially only produce the depressions of the at least one cam track, whereby unwanted and disturbing material jettings can be avoided. In addition, structural changes or undesired and disadvantageous microstructural changes directly on the raceway surface can be avoided.

Zum Erzeugen der Laserstrahlung kann ferner ein Femtosekundenlaser verwendet werden. Auch mittels eines solchen Femtosekundenlasers ist es möglich, im Wesentlichen nur die Vertiefungen und keine störenden Materialaufwürfe zu erzeugen sowie Gefügeveränderungen direkt an der Laufbahnoberfläche zu vermieden.For generating the laser radiation, a femtosecond laser may be further used. Even by means of such a femtosecond laser, it is possible to produce substantially only the depressions and no disturbing material jams and to avoid structural changes directly on the raceway surface.

Zum Erzeugen der Laserstrahlung kann auch wenigstens ein Nano- oder ein Millisekundenlaser verwendet werden. Derartige Laser erzeugen verfahrensbedingt die Vertiefungen mit Materialaufwürfen. Durch entsprechendes Einstellen von Laserparametern können diese Laser derart eingestellt werden, dass eine Gefügeveränderung nur an sehr dünnen Oberflächenschichten von zum Beispiel kleiner als 0,1 mm erfolgt, welche das Schiebestück nicht negativ beeinträchtigen.At least one nanosecond or one millisecond laser can also be used to generate the laser radiation. Due to the process, such lasers produce the recesses with material throws. By appropriately setting laser parameters, these lasers can be adjusted such that a microstructure change occurs only on very thin surface layers of, for example, less than 0.1 mm, which do not adversely affect the sliding piece.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Oberflächenstrukturierung der wenigstens einen Nockenlaufbahn lediglich in einem Bereich hergestellt, in dem es beim Betrieb der Nockenwelle zu einem tribologischen Kontakt des Nockens mit dem Nockenfolger kommt.In a further advantageous embodiment of the invention, the surface structuring of the at least one cam track is produced only in a region in which there is a tribological contact of the cam with the cam follower during operation of the camshaft.

Alternativ oder zusätzlich ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass die wenigstens eine Nockenlaufbahn lediglich in Zonen erhöhter Verschleißbeaufschlagung strukturiert wird. Eine solche Zone erstreckt sich insbesondere in Umfangsrichtung der wenigstens einen Nockenlaufbahn bzw. des Schiebestücks ausgehend von einer Nockenspitze der wenigstens einen Nockenlaufbahn und bezogen auf eine Drehachse, um die die Welle und mit ihr das Schiebestück drehbar sind, über höchstens 90° in eine erste Richtung und/oder über höchstens 90° in eine der ersten Richtung entgegengesetzte, zweite Richtung. Mit anderen Worten erstreckt sich die Zone, in der die Oberflächenstrukturierung vorgesehen ist, um bis zu +–90° zur Nockenspitze.Alternatively or additionally, it is advantageously provided that the at least one cam track is structured only in zones of increased wear. Such a zone extends in particular in the circumferential direction of the at least one cam track or of the sliding piece, starting from a cam tip of the at least one cam track and with respect to an axis of rotation about which the shaft and with it the sliding piece are rotatable, at most 90 ° in a first direction and / or over at most 90 ° in a second direction opposite to the first direction. In other words, the zone in which the surface structuring is provided extends up to + -90 ° to the cam tip.

Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Oberflächenstrukturierung wenigstens zwei Teilbereiche umfasst, in denen die Oberflächenstrukturierung unterschiedlich ausgebildet ist. Die Teilbereich können dabei direkt, d. h. ohne Abstand zu einander, aneinander anschließen oder voneinander beabstandet sein. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Ausprägung, das heißt beispielsweise die Tiefe der Vertiefungen, und/oder die Dichte, das heißt wie nahe die Vertiefungen beieinander angeordnet sind bzw. wie viele Vertiefung pro vorgegebener Fläche vorgesehen sind, in Abhängigkeit von der örtlichen Verschleißbeanspruchung der wenigstens einen Nockenlaufbahn ausgebildet ist. Hierdurch kann eine gezielte und bedarfsgerechte Herstellung des Schiebestücks realisiert werden.It has proven to be particularly advantageous if the surface structuring comprises at least two partial areas in which the surface structuring is designed differently. The sub-area can thereby directly, ie without distance to each other, connect to each other or be spaced apart. Preferably, it is provided that the expression, that is, for example, the depth of the recesses, and / or the density, that is, how close the recesses are arranged together or how many recesses are provided per given area, depending on the local wear of the at least one cam track is formed. In this way, a targeted and needs-based production of the sliding piece can be realized.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Oberflächenstruktur zeitlich nach einem Schleifen, insbesondere einem Fertigschleifen, und/oder nach einem Finishen des Nockens, insbesondere der Nockenwelle, hergestellt wird.A further embodiment is characterized in that the surface structure is produced in time after a grinding, in particular a finish grinding, and / or after a finishing of the cam, in particular the camshaft.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zeitlich nach dem Herstellen der Oberflächenstrukturierung wenigstens ein Grat und/oder wenigstens ein Materialaufwurf, welcher durch das Herstellen der Oberflächenstrukturierung erzeugt wurde, vom Schiebestück entfernt, insbesondere spanend entfernt, wird. Hierdurch können unerwünschte Rauigkeiten und Spitzen der wenigstens einen Nockenlaufbahn realisiert werden. Gleichzeitig stellen die Vertiefungen Schmiermittelrückhaltevolumina dar, in denen Schmiermittel, wie beispielsweise Schmieröl, zumindest zeitweise zurückgehalten werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that at least one burr and / or at least one material charge produced by the production of the surface structuring is removed from the sliding piece, in particular removed by machining, after the surface structure has been produced. As a result, unwanted roughness and peaks of at least one cam track can be realized. At the same time, the depressions represent lubricant retention volumes in which lubricants, such as lubricating oil, can at least temporarily be retained.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawings; these show in:

1 eine schematische Längsschnittansicht eines auf einer korrespondierende Welle angeordneten Schiebestücks gemäß einer ersten Ausführungsform für eine variable Ventilsteuerungseinrichtung zum Betätigen wenigstens eines Gaswechselventils mit wenigsten zwei voneinander unterschiedlichen Ventilhüben, wobei das Schiebestück wenigstens zwei in axialer Richtung des Schiebestücks nebeneinander angeordnete Nockenlaufbahnen zum Bewirken voneinander unterschiedlicher Ventilhübe des Gaswechselventils aufweist und wobei wenigstens eine der Nockenlaufbahnen einen lokal unter Ausbildung von Vertiefungen als Schmiermittelrückhaltevolumina mit einer Oberflächenstrukturierung versehen ist; 1 a schematic longitudinal sectional view of a arranged on a corresponding shaft sliding piece according to a first embodiment of a variable valve timing device for actuating at least one gas exchange valve with at least two mutually different valve strokes, wherein the sliding piece at least two in the axial direction of the sliding piece juxtaposed cam tracks for effecting different valve strokes of the gas exchange valve and wherein at least one of the cam tracks is provided with a surface structuring locally forming depressions as lubricant retention volumes;

2 eine schematische Seitenansicht des Schiebestücks gemäß einer zweiten Ausführungsform; 2 a schematic side view of the sliding piece according to a second embodiment;

3 eine schematische Vorderansicht eines der Nocken; 3 a schematic front view of one of the cams;

4 eine schematische Seitenansicht des Nockens; 4 a schematic side view of the cam;

5a–g jeweils eine schematische und abgewickelte Draufsicht einer jeweiligen Ausführungsform der Nockenlaufbahn des Nockens. 5a -G each show a schematic and developed plan view of a respective embodiment of the cam track of the cam.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 offenbart eine Nockenwelle 10 mit einer Welle in Form eines Wellengrundkörpers 12, welcher eine Außenverzahnung 14 aufweist. Die Nockenwelle 10 ist dabei einer variablen Ventilsteuerungseinrichtung zugeordnet, mittels welcher wenigstens ein Gaswechselventil einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Ventilhüben betätigt werden kann. Die variable Ventilsteuerungseinrichtung umfasst auch ein Schiebestück 16, welches eine Aufnahmeöffnung in Form einer Durchgangsöffnung 18 aufweist. Die Durchgangsöffnung 18 ist mit einer mit der Außenverzahnung 14 korrespondierenden Innenverzahnung 20 versehen. 1 discloses a camshaft 10 with a shaft in the form of a wave body 12 , which has an external toothing 14 having. The camshaft 10 is assigned to a variable valve control device, by means of which at least one gas exchange valve of a reciprocating internal combustion engine can be operated with at least two mutually different valve strokes. The variable valve control device also includes a sliding piece 16 which has a receiving opening in the form of a passage opening 18 having. The passage opening 18 is with one with the external teeth 14 corresponding internal toothing 20 Mistake.

Wie aus 1 erkennbar ist, ist das Schiebestück 16 über die Durchgangsöffnung 18 auf dem Wellengrundkörper 12 in axialer Richtung des Wellengrundkörpers 12 relativ zum Wellengrundkörper verschiebbar anordenbar sowie drehfest mit dem Wellengrundkörper 12 verbindbar. Mit anderen Worten, im Rahmen der Herstellung der variablen Ventilsteuerungseinrichtung wird das Schiebestück 16 auf dem Wellengrundkörper 12 angeordnet, indem der Wellengrundkörper 12 durch die Durchgangsöffnung 18 hindurch gesteckt wird. Dabei wird die Außenverzahnung 14 in Zusammenwirken mit der Innenverzahnung 20 gebracht. Durch die Außenverzahnung 14 und die Innenverzahnung 20 ist das Schiebestück 16 drehfest mit dem Wellengrundkörper 12 verbunden.How out 1 is recognizable, is the sliding piece 16 over the passage opening 18 on the shaft body 12 in the axial direction of the shaft main body 12 slidably arranged relative to the shaft main body and rotationally fixed to the shaft main body 12 connectable. In other words, in the context of the production of the variable valve control device is the sliding piece 16 on the shaft body 12 arranged by the shaft body 12 through the passage opening 18 is inserted through it. In this case, the external teeth 14 in cooperation with the internal toothing 20 brought. Due to the external toothing 14 and the internal teeth 20 is the sliding piece 16 rotatably with the shaft body 12 connected.

Die Nockenwelle 10 wird beispielsweise an einem Zylinderkopf der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine um eine Drehachse relativ zum Zylinderkopf drehbar gelagert. Auf Grund des Zusammenwirkens der Innenverzahnung 20 mit der Außenverzahnung 14 wird das Schiebestück 16 vom Wellengrundkörper 12 mitgenommen, wenn der Wellengrundkörper um die Drehachse gedreht wird.The camshaft 10 For example, is mounted rotatably on a cylinder head of the reciprocating internal combustion engine about an axis of rotation relative to the cylinder head. Due to the interaction of the internal teeth 20 with the external teeth 14 becomes the sliding piece 16 from the shaft body 12 taken along, when the shaft main body is rotated about the axis of rotation.

Die Außenverzahnung 14 und die Innenverzahnung 20 lassen es jedoch zu, dass das Schiebestück 16 in Längserstreckungsrichtung des Wellengrundkörpers 12 und somit in axialer Richtung des Wellengrundkörpers 12 relativ zum Wellengrundkörper 12 verschoben werden kann. Wie noch im Folgenden erläutert wird, kann durch diese Verschiebbarkeit eingestellt werden, ob das Gaswechselventil mit einem ersten Ventilhub oder mit einem dem gegenüber geringeren, zweiten Ventilhub betätigt wird.The external toothing 14 and the internal teeth 20 However, let it be that the sliding piece 16 in the longitudinal extension direction of the shaft main body 12 and thus in the axial direction of the shaft main body 12 relative to the shaft body 12 can be moved. As will be explained in the following, can be adjusted by this displacement, whether the gas exchange valve is actuated with a first valve lift or with the opposite lower, second valve lift.

Das Schiebestück 16 ist ein- oder mehrstückig ausgebildet und weist einen Schaftbereich 22 auf, um auch hohe Drehmomente zwischen dem Wellengrundkörper 12 und dem Schiebestück 16 übertragen zu können. Darüber hinaus weist das Schiebestück 16 einen ersten Nocken 24 und einen zweiten Nocken 26 auf. Die Nocken 24, 26 sind in axialer Richtung des Schiebestück 16 nebeneinander bzw. aufeinander folgend angeordnet, wobei die axiale Richtung des Schiebestücks 16 mit der axialen Richtung des Wellengrundkörpers 12 zusammen fällt. Die Nocken 24, 26 weisen jeweils eine außenumfangsseitige Nockenlaufbahn 28 auf. Dementsprechend sind die Nockenlaufbahnen 28 in axialer Richtung des Schiebestücks 16 nebeneinander angeordnet. Wie aus 1 erkennbar ist, sind die Nockenlaufbahnen 28 voneinander unterschiedlich ausgebildet. Durch die Nockenlaufbahnen 28 sind somit zwei geometrisch voneinander unterschiedliche Nockenfunktionsflächen geschaffen, über die das Gaswechselventil jeweils betätigbar ist. Wird das Gaswechselventil über die Nockenlaufbahn 28 des ersten Nockens 24 betätigt, so führt es den ersten Ventilhub aus. Wird das Gaswechselventil jedoch über die Nockenlaufbahn 28 des zweiten Nockens 26 betätigt, so führt das Gaswechselventil den zweiten Ventilhub aus, welcher gegenüber dem ersten Ventilhub geringer ist.The sliding piece 16 is formed in one or more pieces and has a shaft portion 22 in order to also high torques between the shaft main body 12 and the sliding piece 16 to be able to transfer. In addition, the sliding piece points 16 a first cam 24 and a second cam 26 on. The cams 24 . 26 are in the axial direction of the sliding piece 16 arranged side by side or sequentially, wherein the axial direction of the sliding piece 16 with the axial direction of the shaft main body 12 falls together. The cams 24 . 26 each have an outer peripheral side cam track 28 on. Accordingly, the cam tracks 28 in the axial direction of the sliding piece 16 arranged side by side. How out 1 can be seen, are the cam tracks 28 formed differently from each other. Through the cam tracks 28 Thus, two geometrically different cam functional surfaces are created, via which the gas exchange valve can be actuated in each case. Is the gas exchange valve on the cam track 28 of the first cam 24 actuated, it executes the first valve lift. However, the gas exchange valve on the cam track 28 of the second cam 26 operated, the gas exchange valve performs the second valve, which is lower compared to the first valve.

Um das Gaswechselventil mittels des ersten Nockens 24 bzw. dessen Nockenlaufbahn 28 zu betätigen, befindet sich das Schiebestück 16 beispielsweise in einer in 1 gezeigten, ersten Stellung relativ zum Wellengrundkörper 12. Soll das Gaswechselventil jedoch mittels des zweiten Nockens 26 über dessen Nockenlaufbahn 28 betätigt werden, so wird das Schiebestück 16 in axialer Richtung zum Wellengrundkörper 12 relativ zu diesem aus der ersten Stellung in eine zweite Stellung verschoben. In dieser zweiten Stellung wirkt das Schiebestück 16 über den zweiten Nocken 26 und dessen Nockenlaufbahn 28 zumindest mittelbar mit dem Gaswechselventil zusammen. Über den ersten Nocken 24 und dessen Nockenlaufbahn 28 wirkt das Schiebestück 16 zumindest mittelbar mit dem Gaswechselventil in der ersten Stellung zusammen.To the gas exchange valve by means of the first cam 24 or its cam track 28 to operate, there is the sliding piece 16 for example in an in 1 shown, first position relative to the shaft body 12 , However, the gas exchange valve by means of the second cam 26 via its cam track 28 be pressed, then the sliding piece 16 in the axial direction to the shaft main body 12 shifted relative to this from the first position to a second position. In this second position, the sliding piece acts 16 over the second cam 26 and its cam track 28 at least indirectly with the gas exchange valve together. About the first cam 24 and its cam track 28 the sliding piece acts 16 at least indirectly with the gas exchange valve in the first position together.

Es kann vorgesehen sein, dass das Schiebestück 16 direkt mit dem Gaswechselventil zusammenwirkt, wobei die jeweilige Nockenlaufbahn 28 das Gaswechselventil direkt berührt. Alternativ ist es möglich, dass das Schiebestück 16 über ein Vermittlungselement, beispielsweise einen Schlepphebel oder eine Stößel, mit dem Gaswechselventil zusammenwirkt. Ein Element, welches direkt mit der jeweiligen Nockenlaufbahn 28 zusammenwirkt bzw. direkt von dieser betätigt wird, wird üblicherweise auch als Nockenfolger bezeichnet. Bei einem solchen Nockenfolger kann es ich somit um einen Stößel, einen Schlepphebel oder das Gaswechselventil selbst oder auch um ein anderes Element handeln. Der Nockenfolger befindet sich bei einer Umdrehung der Nockenwelle 10 zumindest zweitweise in direktem Kontakt mit einer der Nockenlaufbahnen 28.It can be provided that the sliding piece 16 interacts directly with the gas exchange valve, wherein the respective cam track 28 the gas exchange valve touched directly. Alternatively it is possible that the sliding piece 16 via a switching element, such as a drag lever or a plunger, cooperates with the gas exchange valve. An element, which directly with the respective cam track 28 cooperates or operated directly from this, is commonly referred to as a cam follower. With such a cam follower, it can therefore be a tappet, a drag lever or the gas exchange valve itself or else another element. The cam follower is located at one revolution of the camshaft 10 at least in part, in direct contact with one of the cam tracks 28 ,

2 zeigt das Schiebestück 16 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Wie aus 2 erkennbar ist, weist das Schiebestück 16 ein erstes Nockenelement 30 mit Nocken 24, 26 sowie ein zweites Nockenelement 32 mit Nocken 24, 26 auf. Das Nockenelement 30 ist dabei einem ersten Gaswechselventil zugeordnet, während das Nockenelement 32 einem zweiten Gaswechselventil zugeordnet ist. Mit anderen Worten wird das erste Gaswechselventil teilweise durch den Nocken 24 oder den Nocken 26 des ersten Nockenelements 30 betätigt, wobei das zweite Gaswechselventil wahlweise über den Nocken 24 oder den Nocken 26 des zweiten Nockenelements 32 betätigt wird. Da die Nockenelemente 30, 32 über den Schaftbereich 22 miteinander verbunden sind, werden die Nockenelemente 30, 32 zusammen verschoben, so dass auch der jeweiligen Ventilhub des ersten Gaswechselventils und des zweiten Gaswechselventils gleichzeitig umgeschaltet werden kann. Die Nockenelemente 30, 32 und der Schaftbereich 22, sind vorzugsweise einstückig miteinander ausgebildet. 2 shows the sliding piece 16 according to a second embodiment. How out 2 can be seen has the sliding piece 16 a first cam element 30 with cams 24 . 26 and a second cam element 32 with cams 24 . 26 on. The cam element 30 is assigned to a first gas exchange valve, while the cam element 32 associated with a second gas exchange valve. In other words, the first gas exchange valve is partially through the cam 24 or the cam 26 of the first cam element 30 actuated, wherein the second gas exchange valve optionally via the cam 24 or the cam 26 of the second cam element 32 is pressed. Because the cam elements 30 . 32 over the shaft area 22 connected to each other, the cam elements 30 . 32 moved together, so that the respective valve lift of the first gas exchange valve and the second gas exchange valve can be switched simultaneously. The cam elements 30 . 32 and the shaft area 22 , are preferably formed integrally with each other.

Um nun den Verschleiß des Schiebestücks 16 und des zugehörigen Nockenfolgers besonders gering zu halten und einen besonders hohen Verschleißwiderstand des Schiebestücks 16 zu schaffen, ist es vorgesehen, dass wenigstens eine der Nockenlaufbahnen 28 lokal unter Ausbildung von Vertiefungen 34 (5a–g) als Schmiermittelrückhaltevolumina und unter Vermeidung von nachteiligen Gefügeveränderungen eines Grundwerkstoffs des Schiebestücks 16 mit einer Oberflächenstrukturierung 36 (3 und 4) versehen ist. Das Schiebestück 16 ist dabei aus dem Grundwerkstoff hergestellt. Es kann nur eine der Nockenlaufbahnen 28 oder beide Nockenlaufbahnen 28 mit einer jeweiligen Oberflächenstrukturierung 36 versehen sein.Order now the wear of the sliding piece 16 and the associated cam follower to keep particularly low and a particularly high resistance to wear of the sliding piece 16 To provide, it is provided that at least one of the cam tracks 28 locally under formation of depressions 34 ( 5a -G) as lubricant retention volumes and while avoiding adverse structural changes of a base material of the sliding piece 16 with a surface structuring 36 ( 3 and 4 ) is provided. The sliding piece 16 is made of the base material. It can only be one of the cam tracks 28 or both cam tracks 28 with a respective surface structuring 36 be provided.

Wie besonders gut aus 3 und 4 zu erkennen ist, ist nicht die gesamte Nockenlaufbahn 28 mit der Oberflächenstrukturierung 36 versehen. Vielmehr ist die Oberflächenstrukturierung 36 lediglich in zumindest einem Teilbereich 48 der Nockenlaufbahn 28 angeordnet. Dabei weist die Nockenlaufbahn 28 wenigstens einen sich an den Teilbereich 48 anschließenden, weiteren Teilbereich 46 auf, in dem die Nockenlaufbahn 28 frei von einer Oberflächenstrukturierung ist.How very good 3 and 4 it can be seen, is not the entire cam track 28 with the surface structuring 36 Mistake. Rather, the surface structuring 36 only in at least one subarea 48 the cam track 28 arranged. In this case, the cam track 28 at least one to the subarea 48 subsequent, further subarea 46 on, in which the cam track 28 is free from surface structuring.

In 3 ist die Drehachse, um die sich die Nockenwelle 10 und somit der jeweilige Nocken 24, 26 während des Betriebs drehen, mit D bezeichnet. Die Nocken 24, 26 weisen jeweils eine Nockenspitze 42 auf. Wie aus 3 zu erkennen ist, erstreckt sich die Oberflächenstrukturierung 36, das heißt der Teilbereich 48 ausgehend von der Nockenspitze 42 in Umfangsrichtung des jeweiligen Nockens 24, 26 und bezogen auf die Drehachse D über bis zu ca. 90° in eine erste Richtung bzw. bezogen auf die Bildebene von 3 nach links und/oder über bis zu ca. 90° in eine der ersten Richtung entgegengesetzte, zweite Richtung bzw. bezogen auf die Bildebene von 3 nach rechts. Dies ist auch besonders gut aus 4 erkennbar.In 3 is the axis of rotation around which the camshaft 10 and thus the respective cam 24 . 26 rotate during operation, denoted by D. The cams 24 . 26 each have a cam tip 42 on. How out 3 can be seen, the surface structuring extends 36 that is the subarea 48 starting from the cam tip 42 in the circumferential direction of the respective cam 24 . 26 and based on the axis of rotation D over up to about 90 ° in a first direction or with respect to the image plane of 3 to the left and / or up to about 90 ° in a direction opposite to the first direction, second direction or with respect to the image plane of 3 to the right. This is also very good 4 recognizable.

3 und 4 zeigen somit einen der Nocken 24, 26, der nicht am gesamten Laufbahnumfang strukturiert ist. Vielmehr beschränkt sich die Oberflächenstrukturierung 36 auf wenigstens eine tribologisch hoch beanspruchte Zone in Form des Teilbereichs 48. Die Oberflächenstrukturierung 36 kann sich alternativ oder zusätzlich auf einzelne, voneinander getrennte Abschnitte beschränken, die in einem Bereich von +–90° um die Nockenspitze 42 angeordnet sind. 3 and 4 thus show one of the cams 24 . 26 that is not structured along the entire career path. Rather, the surface structuring is limited 36 on at least one tribologically highly stressed zone in the form of the subarea 48 , The surface structuring 36 may alternatively or additionally be limited to individual separate sections that are in a range of + -90 ° about the cam tip 42 are arranged.

Gemäß 3 und 4 handelt es sich somit bei dem Teilbereich 48 um einen strukturierten Bereich. Der weitere Teilbereich 46 ist geschliffen und/oder gefinisht und nicht mit einer Oberflächenstrukturierung versehen.According to 3 and 4 this is the subarea 48 around a structured area. The further subarea 46 is ground and / or finished and not provided with a surface structuring.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Oberflächenstrukturierung 36 mittels Laserstrahlung hergestellt wird. Somit ist die Oberflächenstrukturierung 36 als Laserstrukturierung ausgebildet. Der weitere Teilbereich 46 ist dabei frei von einer Laserstrukturierung.Preferably, it is provided that the surface structuring 36 is produced by laser radiation. Thus, the surface structuring 36 designed as laser structuring. The further subarea 46 is free from laser structuring.

Aus 4 ist zu erkennen, dass der Teilbereich 48 bezogen auf die axiale Richtung des Nockens 24, 26 ein Mittelbereich des Nockens 24, 26 ist. Der Nocken 24, 26 weist auch Randbereiche 44 auf, welche sich in axialer Richtung beidseitig an den Teilbereich 48 anschließen. Mit anderen Worten sind die Randbereiche 44 in axialer Richtung neben dem Teilbereich 48 angeordnet. Dabei sind die Randbereiche 44 nicht mit der Oberflächenstrukturierung 36 bzw. mit einer Oberflächenstrukturierung insbesondere in Form einer Laserstrukturierung versehen. Die axiale Erstreckung des jeweiligen Randbereiches 44 liegt vorzugsweise in einem Bereich von einschließlich 0,1 mm bis einschließlich 1 mm. In den Randbereichen 44 kann auf eine Oberflächenstrukturierung verzichtet werden, da es dort nicht zu einem tribologischen Kontakt zum Gegenkörper, das heißt zum Nockenfolger kommt. Die Nockenlaufbahn 28 ist somit sowohl bezogen auf ihren Umfang als auch auf ihre Breite nur lokal mit der Oberflächenstrukturierung 36 versehen.Out 4 it can be seen that the subarea 48 relative to the axial direction of the cam 24 . 26 a central region of the cam 24 . 26 is. The cam 24 . 26 also has border areas 44 on, which in the axial direction on both sides of the sub-area 48 connect. In other words, the border areas 44 in the axial direction next to the subregion 48 arranged. Here are the border areas 44 not with the surface structuring 36 or provided with a surface structuring, in particular in the form of a laser structuring. The axial extent of the respective edge region 44 is preferably in a range of 0.1 mm to 1 mm inclusive. In the border areas 44 can be dispensed with a surface structuring, since there is no tribological contact with the counter body, that is, the cam follower. The cam track 28 is thus only locally related to the surface structuring both in terms of its extent and in terms of its width 36 Mistake.

5a–g zeigen unterschiedliche Ausführungsformen der Oberflächenstrukturierung 36. Hierbei handelt es sich um beispielhafte Ausführungsformen, welche auch miteinander kombiniert werden können. 5a -G show different embodiments of surface structuring 36 , These are exemplary embodiments, which can also be combined with each other.

Wie aus 5a erkennbar ist, bilden die Vertiefungen 34 der Oberflächenstrukturierung 36 ein im Wesentlichen regelmäßiges Raster von Einzelpunkten. Diese sind idealerweise im Wesentlichen rund. Die Einzelpunkte können aber auch oval sein oder eine Vieleckgeometrie aufweisen.How out 5a recognizable form the depressions 34 the surface structuring 36 a substantially regular grid of individual points. These are ideally essentially round. The individual points can also be oval or have a polygonal geometry.

Bei der Oberflächenstrukturierung 36 gemäß 5b sind einige der Einzelpunkte über längliche Vertiefungen 38 miteinander verbunden, wobei die länglichen Vertiefungen 38 gerade sind und Kanäle für das Schmiermittel ausbilden.In the surface structuring 36 according to 5b are some of the single points about oblong depressions 38 interconnected with the elongated depressions 38 just train and channels for the lubricant.

Gemäß 5c ist eine sogenannte Mittenrinne 40 der Nockenlaufbahn 28 von der Oberflächenstrukturierung 36 ausgespart, da dort keine oder nur geringe Belastungen auftreten.According to 5c is a so-called center gutter 40 the cam track 28 from the surface structuring 36 omitted, because there are no or only low loads.

Aus 5d ist erkennbar, dass die einzelnen Vertiefungen 34 vorliegend in Form von Punkten in Bezug zueinander voneinander unterschiedliche Größen aufweisen können. Beispielsweise können die punktförmigen Vertiefungen 34 unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Dies kann auch auf die gemäß 5b geschilderten Kanäle übertragen werden, welche voneinander unterschiedliche Längen aufweisen können.Out 5d it can be seen that the individual wells 34 present in the form of points with respect to each other may have different sizes. For example, the punctiform depressions 34 have different diameters. This can also be done according to 5b described channels are transmitted, which may have different lengths from each other.

Bei der Oberflächenstrukturierung 36 gemäß 5e ist die Belegung der Vertiefungen 34 über die zu strukturierende Fläche hinweg nicht gleichmäßig dicht sondern an jeweilige Anforderungen und insbesondere Belastungen angepasst. Bei der Oberflächenstrukturierung 36 gemäß 5 sind die Vertiefungen 34, welche vorliegend punktförmig sind, stochastisch verteilt.In the surface structuring 36 according to 5e is the occupancy of the wells 34 not uniformly dense over the surface to be structured but adapted to respective requirements and in particular loads. In the surface structuring 36 according to 5 are the depressions 34 , which are punctiform in this case, stochastically distributed.

Gemäß 5g sind die Vertiefungen 34 als längliche und vorliegend gerade Vertiefungen 38 ausgebildet, welche Kanäle bilden und sich kreuzen, das heißt über Kreuz zueinander verlaufen. Dies bedeutet, dass sich die Kanäle teilweise überlappen. Durch eine solche Überlappung kann Schmiermittel beispielsweise von einem der Kanäle in den anderen strömen. Diese Kanäle können aber auch eine gekrümmte Form aufweisen.According to 5g are the depressions 34 as oblong and present straight depressions 38 formed, which form channels and intersect, that is cross over each other. This means that the channels partially overlap. Such overlap allows lubricant to flow, for example, from one of the channels to the other. But these channels can also have a curved shape.

Durch die Vertiefungen 34 sind somit Schmiermittelreservoirs geschaffen, in denen Schmiermittel wie beispielsweise Schmieröl, das während des Betriebs zwischen den Nocken 24, 26 und dem korrespondierenden Nockenfolger eingebracht wird, zurückgehalten wird. Hierdurch können besonders vorteilhafte Schmierbedingungen geschaffen werden, so dass der Verschleiß gering gehalten werden kann. Daraus resultieren ein besonders hoher Verschleißwiderstand sowie eine hohe Bauteillebensdauer. In der Folge können auch unerwünschte und verschleißbedingte Geräusche über eine besonders hohe Lebensdauer der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine vermieden werden.Through the depressions 34 Thus, lubricant reservoirs are created in which lubricants such as lubricating oil, which during operation between the cam 24 . 26 and the corresponding cam follower is retained. As a result, particularly advantageous lubrication conditions can be created, so that the wear can be kept low. This results in a particularly high wear resistance and a high component life. As a result, unwanted and wear-related noise over a particularly long life of the reciprocating internal combustion engine can be avoided.

Es kann vorgesehen sein, dass lediglich die Nockenlaufbahn 28 des ersten Nockens 24 oder lediglich die Nockenlaufbahn 28 des zweiten Nockens 26 lokal mit der Oberflächenstrukturierung 36 versehen ist. Ferner kann vorgesehen sein, dass beide Nockenlaufbahnen 28 mit der Oberflächenstrukturierung 36 lokal versehen sind. Da durch ersten Nocken 24 gegenüber dem zweiten Nocken 26 ein größerer Hub des Ventils bewirkbar ist, wird der ersten Nocken 24 auch als Hochhubnocken bezeichnet, während der zweite Nocken 26 als Niederhubnocken bezeichnet wird.It can be provided that only the cam track 28 of the first cam 24 or only the cam track 28 of the second cam 26 locally with the surface structuring 36 is provided. Furthermore, it can be provided that both cam tracks 28 with the surface structuring 36 are provided locally. Because by the first cam 24 opposite the second cam 26 a larger stroke of the valve is effected, is the first cam 24 also referred to as high-lift cam, while the second cam 26 is referred to as Niederhubnocken.

Alternativ oder zusätzlich kann das Schiebestück 16 bzw. kann auch eine außenumfangsseitige Mantelfläche 33 des Schaftbereichs 22 zumindest teilweise mit einer entsprechenden Oberflächenstrukturierung versehen sein. Im Rahmen der Herstellung der Oberflächenstrukturierung 36 können auch Zulaufbahnen oder Zuführrinnen gezielt vorgesehen werden, über die Schwimmmittel bzw. Schmieröl gezielt in vorgegebene Bereiche geführt werden kann.Alternatively or additionally, the sliding piece 16 or may also have an outer peripheral side surface 33 of the shaft area 22 be at least partially provided with a corresponding surface structuring. As part of the production of surface structuring 36 It is also possible to deliberately provide feed tracks or feed channels via which floating or lubricating oil can be guided in a targeted manner into predetermined areas.

Grundsätzlich ist auch vorstellbar, dass oben genannte Oberflächenstrukturierungen 36 gemäß 5a–g mit einem unterbrochenen oder durchgehenden Kanal verbunden werden, wobei dieser Kanal auch außerhalb des Gebietes von höchstens 90 Grad in die eine Richtung um die Nockenspitze 16 und/oder von höchstens 90 Grad in die andere Richtung um die Nockenspitze 16 beginnt und/oder endet. Ein solcher Kanal dient in diesem Falle als eine Art Ölversorgungskanal.In principle, it is also conceivable that the above-mentioned surface structuring 36 according to 5a -G are connected to a broken or continuous channel, this channel also outside the area of at most 90 degrees in the one direction around the cam tip 16 and / or at most 90 degrees in the other direction about the cam tip 16 begins and / or ends. Such a channel serves in this case as a kind of oil supply channel.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19614328 A1 [0010] DE 19614328 A1 [0010]

Claims (10)

Schiebestück (16) für eine variable Ventilsteuerungseinrichtung zum Betätigen wenigstens eines Gaswechselventils mit wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Ventilhüben, mit wenigstens einer mit einer Innenverzahnung (20) versehenen Aufnahmeöffnung (18), über welche das Schiebestück (16) auf einer Welle (12) in axialer Richtung der Welle (12) relativ zu dieser verschiebbar anordenbar und drehfest mit der Welle (12) verbindbar ist, und mit wenigstens zwei außenumfangsseitigen, voneinander unterschiedlichen und in axialer Richtung nebeneinander angeordneten Nockenlaufbahnen (28) zum Bewirken der jeweiligen Ventilhübe, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Nockenlaufbahnen (28) lokal unter Ausbildung von Vertiefungen (34) als Schmiermittelrückhaltevolumina mit einer Oberflächenstrukturierung (36) versehen ist.Sliding piece ( 16 ) for a variable valve control device for actuating at least one gas exchange valve with at least two mutually different valve lifts, with at least one with an internal toothing ( 20 ) receiving opening ( 18 ) over which the sliding piece ( 16 ) on a wave ( 12 ) in the axial direction of the shaft ( 12 ) relative to this slidably arranged and rotationally fixed to the shaft ( 12 ) is connectable, and with at least two outer peripheral side, mutually different and axially juxtaposed cam tracks ( 28 ) for effecting the respective valve strokes, characterized in that at least one of the cam tracks ( 28 ) locally with formation of depressions ( 34 ) as lubricant retention volumes with a surface structuring ( 36 ) is provided. Schiebestück (16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Nockenlaufbahn (28) durch Materialabtrag mittels eines Lasers, insbesondere mittels eines gepulsten Lasers, mit der Oberflächenstrukturierung (36) versehen ist.Sliding piece ( 16 ) according to claim 1, characterized in that the at least one cam track ( 28 ) by material removal by means of a laser, in particular by means of a pulsed laser, with the surface structuring ( 36 ) is provided. Schiebestück (16) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstrukturierung (36) lediglich in zumindest einem Teilbereich (48) der wenigstens einen Nockenlaufbahn (28) vorgesehen ist, wobei sich der Teilbereich (48) in Umfangsrichtung des Schiebestücks (16) ausgehend von einer Nockenspitze (42) der wenigstens einen Nockenlaufbahn (28) über höchstens 90 Grad in eine erste Richtung und/oder über höchstens 90 Grad in eine der ersten Richtung entgegengesetzte, zweite Richtung erstreckt.Sliding piece ( 16 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the surface structuring ( 36 ) only in at least one subarea ( 48 ) the at least one cam track ( 28 ), the subregion ( 48 ) in the circumferential direction of the sliding piece ( 16 ) starting from a cam tip ( 42 ) the at least one cam track ( 28 ) extends at most 90 degrees in a first direction and / or at most 90 degrees in a second direction opposite to the first direction. Nockenwelle (10), insbesondere für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, mit wenigstens einem Schiebestück (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Camshaft ( 10 ), in particular for a reciprocating internal combustion engine, with at least one sliding piece ( 16 ) according to any one of the preceding claims. Verfahren zum Herstellen eines Schiebestücks (16) für eine variable Ventilsteuerungseinrichtung zum Betätigen wenigstens eines Gaswechselventils mit wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Ventilhüben, wobei das Schiebestück (16) wenigstens eine mit einer Innenverzahnung (20) versehene Aufnahmeöffnung (18) aufweist, über welche das Schiebestück (16) auf einer Welle (12) in axialer Richtung der Welle (12) relativ zu dieser verschiebbar anordenbar und drehfest mit der Welle (12) verbindbar ist, und wobei am Schiebestück (16) wenigstens zwei außenumfangsseitigen, voneinander unterschiedliche und in axialer Richtung nebeneinander angeordnete Nockenlaufbahnen (28) zum Bewirken der jeweiligen Ventilhübe vorgesehen werden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Nockenlaufbahnen (28) lokal unter Ausbildung von Vertiefungen (34) als Schmiermittelrückhaltevolumina mit einer Oberflächenstrukturierung (36) versehen wird.Method for producing a sliding piece ( 16 ) for a variable valve control device for actuating at least one gas exchange valve with at least two mutually different valve strokes, wherein the sliding piece ( 16 ) at least one with an internal toothing ( 20 ) receiving opening ( 18 ), over which the sliding piece ( 16 ) on a wave ( 12 ) in the axial direction of the shaft ( 12 ) relative to this slidably arranged and rotationally fixed to the shaft ( 12 ) is connectable, and wherein the sliding piece ( 16 ) at least two outer peripheral side, mutually different and axially juxtaposed cam tracks ( 28 ) are provided for effecting the respective valve strokes, characterized in that at least one of the cam tracks ( 28 ) locally with formation of depressions ( 34 ) as lubricant retention volumes with a surface structuring ( 36 ). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Bereiche des Schiebestücks (16) durch das Einbringen der Oberflächenstrukturierung (36) nicht verändert werden.Method according to claim 5, characterized in that adjacent areas of the sliding piece ( 16 ) by introducing the surface structuring ( 36 ) are not changed. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Nockenlaufbahn (28) mittels eines Lasers, insbesondere eines gepulst betrieben Lasers, mit der Oberflächenstrukturierung (36) versehen wird.Method according to claim 5 or 6, characterized in that the at least one cam track ( 28 ) by means of a laser, in particular a pulsed laser, with the surface structuring ( 36 ). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als der Laser ein Festkörperlaser, ein Gas-Laser oder ein Diodenlaser verwendet wird.A method according to claim 7, characterized in that a solid-state laser, a gas laser or a diode laser is used as the laser. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass als der Laser ein Picosekundenlaser, ein Femtosekundenlaser, ein Nanosekundenlaser oder ein Millisekundenlaser verwendet wird.Method according to one of claims 7 or 8, characterized in that a picosecond laser, a femtosecond laser, a nanosecond laser or a millisecond laser is used as the laser. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zeitlich nach dem Versehen der wenigstens einen Nockenlaufbahn (28) mit der Oberflächenstrukturierung (36) wenigstens eine durch das Versehen bewirkte Materialaufwerfung und/oder Grat vom Schiebestück (16) entfernt wird.Method according to one of Claims 5 to 9, characterized in that, after the at least one cam track has been provided ( 28 ) with the surface structuring ( 36 ) at least one caused by the accident material throw and / or burr from the sliding piece ( 16 ) Will get removed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19614328A1 (en) 1996-04-11 1997-10-16 Gehring Gmbh & Co Maschf Coating and/or machining of previously treated workpiece surfaces

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