DE102014018784A1 - Verfahren zur Erzeugung eines Nockenprofils eines Nockenpaketes einer Nockenwelle und Nockenwelle - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Nockenprofils eines wenigstens zwei zueinander verstellbare Nockenelemente aufweisenden Nockenpaketes einer Nockenwelle sowie eine Nockenwelle, wobei die Nockenwelle eine Außenwelle und eine konzentrisch innerhalb der Außenwelle verdrehbar angeordnete Innenwelle sowie wenigstens ein verdrehfest mit der Außenwelle verbundenes Festnockenelement und ein verdrehfest mit der Innenwelle verbundenes Verstellnockenelement aufweist, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte aufweist: – Bearbeitung einer Verstellnockenkontur des Verstellnockenelementes mittels kontinuierlicher Durchmesserreduzierung zumindest eines Abschnittes des Verstellnockengrundkreises, wobei der Verstellnockengrundkreis auf einen Durchmesser reduziert wird, welcher kleiner ist als ein Festnockennennkreisdurchmesser abzüglich einer doppelten Verstellnockengrundkreistoleranz und – Bearbeitung einer Festnockenkontur des Festnockenelementes mittels Reduzierung einer Festnockenkonturausprägung zumindest in einem Bereich zwischen einem Übergabepunkt, bei deren Erreichen ein Abgriffselement zum Übertragen einer umlaufenden Bewegung der Nockenelemente auf eine geradlinige Bewegung der Ventile, von dem Festnockenelement zu dem Verstellnockenelement übergeben wird und einem Bearbeitungspunkt angeordnet ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Nockenprofils eines wenigstens zwei zueinander verstellbare Nockenelemente aufweisenden Nockenpaketes einer Nockenwelle. Ferner betrifft die Erfindung eine Nockenwelle, insbesondere eine verdrehbare Nockenwelle vorteilhaft mit zumindest einem wenigstens zwei zueinander verstellbare Nockenelemente aufweisenden Nockenpaket.
• Grundlegend ist die Verwendung von Nockenwellen in der Fahrzeugtechnik bekannt, mittels denen eine Drehbewegung in eine Längsbewegung umgewandelt werden kann, um Einlassventile und/oder Auslassventile einer Brennkraftmaschine zu betätigen. Diese vorteilhaft gebauten Nockenwellen weisen beispielsweise eine Außenwelle und eine konzentrisch, insbesondere koaxial innerhalb der Außenwelle verdrehbar angeordnete Innenwelle, sowie wenigstens ein verdrehfest mit der Außenwelle verbundenes Festnockenelement und ein verdrehfest mit der Innenwelle verbundenes Verstellnockenelement auf. Grundlegend ist es des Weiteren bekannt, dass nach der Montage der Nockenwelle zumindest einige dieser Nockenelemente geschliffen und eventuell auch gehärtet werden.
• Ein derartiges Verfahren zum Schleifen von Nockenelementen ist beispielsweise in der DE 10 2006 044 010 A1 beschrieben, bei welcher der Fokus darauf gerichtet ist, dass ein Eindringen von Schleifstaub in die Nockenwelle, insbesondere in einen Zwischenraum zwischen Außenwelle und Innenwelle während des Schleifvorgangs verhindert werden soll. Hierfür wird ein Fluid, wie beispielsweise Gas oder Öl, welches als Sperrfluid wirkt, unter Druck in die Außenwelle gepresst. Insbesondere beim Schleifvorgang der Nockenelemente liegen Fertigungstoleranzen der einzelnen Nockenelemente vor, wobei zudem ein zwischen den Nockenelementen entstehendes Spiel bei deren Montage auf der Außenwelle bzw. Innenwelle auftreten kann. Diese Abweichungen bedingen einen ungewollten Ventilhub. In der benannten Druckschrift ist die Bearbeitung, insbesondere das Schleifen der Kontur der einzelnen Nockenelemente in Hinblick auf ein gewünschtes Nockenprofil nicht beschrieben. Vielmehr wird die Thematik einer Erzeugung einer vorteilhaften Nockenkontur bei den einzelnen Nockenelementen zur Ermöglichung eines Nockenprofils des Nockenpaketes, welches die geforderten Vorgaben erfüllt, ausgespart.
• Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Verfahren zum Schleifen von Nockenelementen zur Erzeugung einer Nockenkontur zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung eines Nockenprofils einer verstellbaren Nockenwelle mit spreizbarem Nockenpaket sowie eine entsprechende Nockenwelle mit wenigstens einem spreizbaren Nockenpaket zu schaffen, mittels welchen auf einer einfachen und kostengünstigen Art und Weise das Auftreten von Profilssprüngen beim Kontaktwechsel eines Abgriffselementes zwischen den einzelnen Nockenelementen vermieden wird.
• Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Erzeugen eines Nockenprofils eines wenigstens zwei zueinander verstellbare Nockenelemente aufweisenden Nockenpaketes einer Nockenwelle, wobei die Nockenwelle eine Außenwelle und eine konzentrisch, insbesondere koaxial innerhalb der Außenwelle verdrehbar angeordnete Innenwelle sowie wenigstens ein verdrehfest mit der Außenwelle verbundenes Festnockenelement und ein verdrehfest mit der Innenwellen verbundenes Verstellnockenelement aufweist, mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1. Ferner wird die voranstehende Aufgabe gelöst durch eine Nockenwelle aufweisend wenigstens eine Außenwelle und eine konzentrisch, insbesondere koaxial innerhalb der Außenwelle angeordnete Innenwelle, sowie ein Nockenpaket mit zumindest einem mit der Außenwelle verdrehfest verbundenen Festnockenelement und zumindest einem verdrehbar zur Außenwelle gelagerten und verdrehfest mit der Innenwelle verbundenen Verstellnockenelement, wobei das Verstellnockenelement und das Festnockenelement um eine gemeinsame zentrische Achse relativ zueinander verdrehbar sind und gemeinsam ein Nockenprofil ausbilden, welches mit einem Abgriffselement zum Übertragen einer umlaufenden Bewegung des Nockenpaketes auf eine geradlinige Bewegung von Ventilen wechselwirkt, mit den Merkmalen gemäß Anspruch 6. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Nockenwelle und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann. Außerdem kann die erfindungsgemäße Nockenwelle, insbesondere das Nockenprofil des Nockenpaketes der erfindungsgemäßen Nockenwelle mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erzeugen eines Nockenprofils eines wenigstens zwei zueinander verstellbare Nockenelemente aufweisenden Nockenpaketes einer Nockenwelle, wobei die Nockenwelle eine Außenwelle und eine konzentrisch innerhalb der Außenwelle verdrehbar angeordnete Innenwelle sowie wenigstens ein verdrehfest mit der Außenwelle verbundenes Festnockenelement und ein verdrehfest mit der Innenwelle verbundenes Verstellnockenelement aufweist, weist zumindest die folgenden Schritte auf:
• – Bearbeitung einer Verstellnockenkontur des Verstellnockenelementes mittels kontinuierlicher Durchmesserreduzierung zumindest eines Abschnittes des Verstellnockengrundkreises, wobei der Verstellnockengrundkreis auf einen Durchmesser reduziert wird, welcher kleiner ist als ein Festnockennennkreisdurchmesser abzüglich einer doppelten Verstellnockengrundkreistoleranz und
• – Bearbeitung einer Festnockenkontur des Festnockenelementes mittels Reduzierung einer Festnockenkonturausprägung eines Festnockenerhebungsabschnittes zumindest in einem Bereich zwischen einem Übergabepunkt, bei dessen Erreichen ein Abgriffselement zum Übertragen einer umlaufenden Bewegung der Nockenelemente auf eine geradlinige Bewegung der Ventilkolben, von dem Festnockenelement zu dem Verstellnockenelement übergeben wird und einem Bearbeitungspunkt.
• Vorteilhaft wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Bearbeitung der Nockenelemente zur Erzeugung eines Nockenprofils in einem zusammengebauten Zustand der Nockenwelle ermöglicht. Während der Bearbeitung des Nockenpaketes, insbesondere der einzelnen Nockenelemente ist vorteilhaft die Verstellnocke drehbar angeordnet, das bedeutet nicht verdrehfest mit der Innenwelle verbunden, um eine Abspreizung des Verstellnockenelementes zu dem Festnockenelement zumindest während des Bearbeitungsvorganges zu gewährleisten. Basierend auf der oben genannten Bearbeitung des Verstellnockenelementes und des Festnockenelementes können Sprünge im Nockenprofil des Nockenpaketes vermieden werden, welche sich beispielsweise aufgrund des funktionsbedingten Spiels zwischen dem Verstellnockenelement und der Außenwelle und den für den Schleifprozess notwendigen speziellen Nockenprofilen entstehen und welche sich unter Last der Nockenwelle aufzeigen, indem bei einer Übergabe des Abgriffselementes von dem Verstellnockenelement zu dem Festnockenelement oder von dem Festnockenelement zu dem Verstellnockenelement beispielsweise eine starke Beschleunigung im Ventiltrieb auftritt. Zudem bedingen derartige Profilsprünge auch einen erhöhten Verschleiß der einzelnen Komponenten, sprich beispielsweise des Abgriffselementes oder auch der Nockenelemente und insbesondere der Nockenelementkontur etc.
• Bei der verstellbaren Nockenwelle ist die Außenwelle, welche beispielsweise in Gestalt einer Hohlwelle vorliegt, und die Innenwelle, welche beispielsweise in Gestalt einer Vollwelle ausgestaltet ist, konzentrisch bzw. koaxial zueinander angeordnet, sodass sich die Innenwelle zumindest abschnittsweise durch die Außenwelle hindurch erstreckt. Das Nockenpaket besteht vorteilhaft aus wenigstens einem Festnockenelement und wenigstens einem Verstellnockenelement, welche, wie oben beschrieben, mit der Außenwelle oder mit der Innenwelle verdrehfest und relativ zueinander beweglich bzw. um deren gemeinsame Drehachse drehbar angeordnet sind. Das Festnockenelement ist folglich stufenlos in einem definierten Winkelbereich relativ zu dem Verstellnockenelement abspreizbar. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Nockenpaket mehr als zwei Nockenelemente aufweist.
• Vorteilhaft wird bei der Nockenkontur die auflaufende Profilkante bzw. Profilflanke mittels des Festnockenelementes und die ablaufende Profilkante bzw. Profilflanke mittels des Verstellnockenelementes gebildet. Das bedeutet, dass das Abgriffselement, welches beispielsweise ein Schlepphebel, wie ein Rollenschlepphebel ist, das Festnockenelement kontaktiert, sofern das Abgriffselement in Kontaktierung mit dem Bereich der auflaufenden Profilkante bzw. Profilflanke ist. Das Abgriffselement kontaktiert das Verstellnockenelement sobald es sich im Bereich der ablaufenden Profilkante befindet. Vorteilhaft kontaktiert das Abgriffselement das Verstellnockenelement im Bereich der ablaufenden Flanke, kurz nach Überqueren der Nockenspitze.
• Vorteilhaft weist das auszubildende bzw. zu erzeugende Profil des Nockenpaketes zwei Übergabepunkte auf. Zumindest in den Bereichen dieser Übergabepunkte findet eine Übergabe des Abgriffselementes von dem Festnockenelement zu dem Verstellnockenelement, wobei dieser Übergabepunkt im Rahmen der Erfindung als erster Übergabepunkt bezeichnet wird, oder vom Verstellnockenelement zum Festnockenelement, wobei dieser Übergabepunkt im Rahmen der Erfindung als zweiter Übergabepunkt bezeichnet wird, statt. Im Rahmen der Erfindung ist der erste Übergabepunkt vorteilhaft in einem Bereich auf dem Profil des Nockenpaktes ausgebildet, welcher sich zwischen dem Beginn der Festnockenerhebung bzw. der Verstellnockenerhebung und dem Ende der jeweiligen Nockenerhebung, sprich der Verstellnockenerhebung bzw. der Festnockenerhebung erstreckt. Vorteilhaft ist der zweite Übergabepunkt in einem Bereich am Ende der Festnockenerhebung bzw. der Verstellnockenerhebung ausgebildet.
• Der Bearbeitungspunkt, welcher sich aufgrund der Bearbeitung des Festnockenprofils ergibt, ist vorteilhaft im Bereich des Grundkreises des Festnockenelementes, vorzugsweise wenige Winkelgrade versetzt zum Ende der Festnockenerhebung und folglich zu dem zweiten in Hinblick auf die grundlegend bekannten Festnockenelemente gebildeten Übergabepunkt, ausgebildet. Das bedeutet, dass der Bearbeitungspunkt vorteilhaft derart im Vergleich zu den grundlegend bekannten Festnockenelementen ausgebildet bzw. verlagert ist, dass der mittels des Bearbeitungspunktes gebildete zweite Übergabepunkt in den Festnockengrundkreisbereich hinein verlagert ist. Demzufolge bildet der Bearbeitungspunkt vorteilhaft den zweiten Übergabepunkt (neuer Übergabepunkt), welcher den Grenzbereich zwischen der Festnockenerhebung und dem Festnockengrundkreis kennzeichnet. Der Vorteil hierbei besteht insbesondere darin, dass ein entsprechend kleiner Bereich des vom Abgriffselement abzufahrenden Grundkreises des Nockenpaketes mittels des Verstellnockenelementes, insbesondere des Verstellnockengrundkreises gebildet werden muss.
• Im Rahmen der Erfindung wird unter einem Grundkreis, wie dem Festnockengrundkreis oder dem Verstellnockengrundkreis ein Bereich des Nockenelementes verstanden, welcher sich in Umfangrichtung des Nockenelementes betrachtet zwischen dem Ende der Nockenerhebung, sprich der Festnockenerhebung bzw. der Verstellnockenerhebung und dem Beginn der jeweiligen Nockenerhebung erstreckt, wobei in diesem benannten Umfangabschnitt bzw. Nockenkonturbereich der erste Übergabepunkt nicht ausgebildet ist. Der erste Übergabepunkt ist vorteilhaft im Bereich der Nockenerhebung, das bedeutet dem Nockenkonturabschnitt ausgebildet, in welchem das Nockenelement eine Erhebung ausgehend von der Drehachse des Nockenelementes aufweist.
• Erfindungsgemäß wird zumindest in einem definierten Bereich die Kontur des Festnockenelementes, insbesondre eine Ausprägung dieser Kontur, vorteilhaft eine konvexe Ausprägung bzw. eine Konturerhebung des Festnockenelementes reduziert. Das bedeutet, dass wenigstens einige der sich in diesem Bereich der Reduzierung der Konturausprägung erstreckenden Radien, welche sich ausgehend von einem zentrischen Mittelpunkt des Festnockenelementes radial nach außen erstrecken, zumindest teilweise reduzieren bzw. verringern.
• Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird folglich vorteilhaft die Nockenwelle, insbesondere die Nockenelemente, in einem montierten Zustand geschliffen. Hierbei ist es denkbar, dass das relativ zur Innenwelle und/oder zur Außenwelle drehbar angeordnete Verstellnockenelement von dem drehfest mit der Außenwelle verbundenen Festnockenelement abgespreizt und vorteilhaft arretiert wird, insbesondere während des Vorganges des Bearbeitens der Festnockenkontur. Die Innenwelle selbst kann, muss jedoch nicht, während der Bearbeitung der Nockenelemente montiert bzw. innerhalb der Außenwelle angeordnet ist. Es ist zudem auch denkbar, dass die Verstellnockenkontur des Verstellnockenelementes bereits vor der Montage der Nockenwelle bearbeitet und insbesondere geschliffen wurde, sodass das Verstellnockenelement in bearbeitetem Zustand auf die Außenwelle aufgebracht wird, während das Festnockenelement nach der Montage der Nockenwelle bearbeitet wird. Es wäre jedoch auch denkbar, dass beide Nockenelemente vor der Montage bearbeitet werden und folglich im geschliffenen Zustand auf die Außenwelle aufgebracht werden. Folglich ist es auch möglich, dass beide Nockenelemente erst nach der Montage der Nockenwelle bearbeitet und deren Konturen entsprechend zu einem Profilsprünge vermeidenden Nockenprofil geschliffen werden.
• Im Rahmen der Erfindung ist es folglich denkbar, dass die Bearbeitung wenigstens der Verstellnockenkontur oder der Festnockenkontur mittels eines Schleifprozesses erfolgt. Hierbei ist es denkbar, dass das Verstellnockenelement bei der Bearbeitung der Festnockenkontur abgespreizt zu dem Festnockenelement auf der Außenwelle positioniert und beispielsweise derart arretiert wird, dass das Festnockenelement und insbesondere die Kontur des Festnockenelementes bearbeitbar ist. Vorteilhaft wird bei der Bearbeitung, insbesondere Schleifbearbeitung, das Festnockenelement im Übergangsbereich zwischen der Festnockenerhebung und dem Festnockengrundkreis bearbeitet. Vorteilhaft findet in diesem Bereich ein Materialabtrag am Umfang des Festnockenelementes statt.
• Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass die Verstellnockenkontur an zumindest einem der Übergabepunkte als konstante Nockenerhebung ausgestaltet wird. Vorteilhaft erstreckt sich diese konstante Verstellnockenkontur im Bereich des ersten Übergabepunktes, an welchem das Abgriffselement von dem Festnockenelement auf das Verstellnockenelement übergeben wird. Als konstante Verstellnockenkontur wird hierbei ein Bereich der Nockenerhebung des Festnockenelementes verstanden, welcher keine positive und/oder negative Steigung aufweist. Vorteilhaft wird die Verstellnockenkontur dabei derart ausgestaltet, dass unter Berücksichtigung des gewünschten Verstellwinkels das Verstellnockenprofil des Verstellnockenelementes bei Spreizung vom vom Festnockenprofil des Festnockenelementes verdeckt wird. Es wäre zudem auch denkbar, dass anstelle oder zusätzlich zur Ausgestaltung einer konstanten Nockenerhebung beim Verstellnockenelement, wie oben beschrieben, eine entsprechend vergleichbar gestaltete konstante Nockenerhebung beim Festnockenelement ausgebildet ist.
• Es ist des Weiteren denkbar, dass die Verstellnockenkontur des Verstellnockenelementes im Verstellnockengrundkreis zumindest abschnittweise pro ca. 5° Nockenwinkel um ca. 0,02 mm reduziert wird. Hierdurch wird vorteilhaft eine kontinuierliche Durchmesserreduzierung des Verstellnockenelementes erreicht. Vorteilhaft fällt folglich das Verstellnockenprofil ausgehend von dem zweiten Übergabepunkt bis auf den Verstellnockengrundkreis ab, welcher relativ betrachtet zu dem Festnockengrundkreis einen geringeren Durchmesser aufweist und folglich vorteilhaft in Form einer Freistellung ausgebildet ist.
• Demzufolge wird vorteilhaft im Verstellnockengrundkreis der Verstellnockenkontur zumindest abschnittsweise eine Freistellung erzeugt, welche zumindest um ca. eine doppelte Profiltoleranz des Verstellnockengrundkreises relativ zu dem Festnockengrundkreis abgesenkt wird. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass der Nockenabgriff im Grundkreis mittels des Festnockenelementes gebildet wird. Das bedeutet, dass das Abgriffselement bei Durchlaufen des Grundkreisbereiches des Nockenpaketes explizit nur den Festnockengrundkreis kontaktiert.
• Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung weist eine erfindungsgemäße Nockenwelle wenigstens eine Außenwelle und eine konzentrisch bzw. koaxial innerhalb der Außenwelle angeordnete Innenwelle, sowie ein Nockenpaket mit zumindest einem mit der Außenwelle verdrehfest verbundenen Festnockenelement und zumindest einem verdrehbar zur Außenwelle gelagerten und verdrehfest mit der Innenwelle verbundenen Verstellnockenelement auf, wobei das Verstellnockenelement und das Festnockenelement um eine gemeinsame zentrische Achse relativ zueinander verdrehbar sind und ein gemeinsames Nockenprofil ausbilden, welches mit einem Abgriffselement zum Übertragen einer umlaufenden Bewegung des Nockenpaketes auf eine geradlinige Bewegung von Ventilkolben wechselwirkt. Erfindungsgemäß weist das Nockenprofil eine Verstellnockenkontur des Verstellnockenelementes mit einem zumindest abschnittsweise reduzierten Verstellnockengrundkreisdurchmesser, welcher kleiner ist als ein Festnockennennkreisdurchmesser abzüglich einer doppelten Verstellnockengrundkreistoleranz, und eine Festnockenkontur des Festnockenelementes mit einer wenigstens abschnittsweise reduzierten Festnockenkonturausprägung zumindest in einem Bereich zwischen einem ersten von wenigstens zwei Übergabepunkten, bei dessen Erreichen das Abgriffselement von dem Festnockenelement zu dem Verstellnockenelement übergebbar ist und einem Bearbeitungspunkt, welcher zumindest abschnittsweise im Festnockengrundkreis angeordnet ist, auf.
• Die Nockenwelle kann auch ein oder mehrere Nockenpakete mit mehr als zwei Nockenelementen und insbesondere drei und mehr Nockenelementen aufweisen, wobei zumindest eines der Nockenpakete ein Festnockenelement und ein Verstellnockenelement der oben genannten Ausgestaltung aufweist.
• Im Rahmen der Erfindung wird unter dem Nennkreisdurchmesser ein idealer, mathematisch berechneter Durchmesser des bearbeiteten Nockenelementes verstanden.
• Erfindungsgemäß weist der Verstellnocken einen sich zwischen dem Ende der Verstellnockenerhebung und dem Anfang der Verstellnockenerhebung erstreckenden Verstellnockengrundkreis auf. Der Durchmesser des Verstellnockengrundkreises ist vorteilhaft geringer, als der sich ebenfalls zwischen dem Ende der Festnockenerhebung und dem Anfang der Festnockenerhebung erstreckende Festnockengrundkreis des Festnockenelementes. Demnach weist das Verstellnockenelement vorteilhaft zumindest abschnittsweise eine Freistellung im Bereich des Verstellnockengrundkreises auf, welche mindestens um die doppelte Profiltoleranz des Verstellnockengrundkreises gegenüber dem Festnockengrundkreis abgesenkt ist.
• Es ist des Weiteren denkbar, dass zumindest an einem der Übergabepunkte die Festnockenkontur eine konstant verlaufende Nockenerhebung aufweist. Vorteilhaft ist diese konstant verlaufende Nockenerhebung im Bereich eines ersten Übergabepunktes ausgebildet, bei welchem das Abgriffselement von der Festnockenkontur auf die Verstellnockenkontur übergebbar ist, und weist besonders vorteilhaft keine oder eine vernachlässigbar geringe positive und/oder negative Steigung auf. Es ist ebenfalls denkbar, dass das Verstellnockenelement einen Abschnitt mit einer konstant verlaufenden Nockenerhebung aufweist, wobei vorteilhaft sich diese konstante Nockenerhebung im Bereich des ersten Übergabepunktes erstreckt. Es ist vorteilhaft ebenso möglich, dass beide Nockenelemente jeweils einen Abschnitt mit einer konstanten Nockenerhebung aufweisen, wobei besonders vorteilhaft die konstanten Nockenerhebungen jeweils im Bereich des ersten Übergabepunktes ausgebildet sind. Beide konstanten Nockenerhebungsabschnitte können dabei eine zueinander identische oder unterschiedliche Ausgestaltung, beispielsweise hinsichtlich der Länge in Umfangrichtung und/oder hinsichtlich des Anfangs- und/oder Endpunktes usw. aufweisen.
• Vorteilhaft ist es denkbar, dass die erfindungsgemäße Nockenwelle mit dem im ersten Aspekt der Erfindung beschriebenen Verfahren erzeugt bzw. hergestellt ist. Demzufolge sind vorteilhaft die Konturen der einzelnen Nockenelemente und folglich das Profil des gesamten Nockenpaketes mittels dem vorbenannten Verfahren hergestellt.
• Bei der beschriebenen Nockenwelle ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Verfahren zum Erzeugen eines Nockenprofils gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
• Ausführungsformen des Nockenpaketes einer erfindungsgemäßen Nockenwelle, insbesondere des Festnockenelementes und des Verstellnockenelementes, sowie Ausführungsformen von grundlegend bekannten Nockenpaketen, insbesondere deren Festnockenelemente und deren Verstellnockenelemente werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
• 1 in einer Seitenansicht eine Ausführungsform eines grundlegend bekannten Nockenpaketes in einer 0°-Spreizung,
• 2 in einer Seitenansicht die in der 1 gezeigte Ausführungsform eines grundlegend bekannten Nockenpaketes in einer Maximal-Spreizung,
• 3 in einer Seitenansicht die in den 1 und 2 gezeigte Ausführungsform eines grundlegend bekannten Nockenpaketes in einer Schleifpositionierung,
• 4 in einer Seitenansicht eine Ausführungsform eines Festnockenelementes einer erfindungsgemäßen Nockenwelle,
• 5 in einer Seitenansicht eine Ausführungsform eines Verstellnockenelementes einer erfindungsgemäßen Nockenwelle,
• 6 in einer Seitenansicht ein grundlegend bekanntes Festnockenelement in Gegenüberstellung mit einer Ausführungsform eines Festnockenelementes mit veränderter Festnockenkontur gemäß der vorliegenden Erfindung,
• 7 in einer Seitenansicht ein grundlegend bekanntes Verstellnockenelement in Gegenüberstellung mit einer Ausführungsform eines Verstellnockenelementes mit veränderter Verstellnockenkontur gemäß der vorliegenden Erfindung,
• 8 in einer Seitenansicht eine Ausführungsform eines Nockenpaketes einer erfindungsgemäßen Nockenwelle bei Vorliegen einer 0°-Spreizung zwischen einem an der oberen Toleranzgrenze gefertigten Festnockenelement und einem an der unteren Toleranzgrenze gefertigtem Verstellnockenelement,
• 9 in einer Seitenansicht die in der 8 gezeigte Ausführungsform eines Nockenpaketes einer erfindungsgemäßen Nockenwelle bei Vorliegen einer Maximal-Spreizung zwischen einem an der oberen Toleranzgrenze gefertigten Festnockenelement und einem an der unteren Toleranzgrenze gefertigtem Verstellnockenelement,
• 10 in einer Seitenansicht eine Ausführungsform eines Nockenpaketes bei Vorliegen einer 0°-Spreizung zwischen einem an der unteren Toleranzgrenze gefertigten Festnockenelement und einem an der oberen Toleranzgrenze gefertigtem Verstellnockenelement,
• 11 in einer Seitenansicht die in der 10 gezeigte Ausführungsform eines Nockenpaketes bei Vorliegen einer Maximal-Spreizung zwischen einem an der unteren Toleranzgrenze gefertigten Festnockenelement und einem an der oberen Toleranzgrenze gefertigtem Verstellnockenelement,
• 12 in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nockenwelle mit einem Nockenpaket in 0°-Spreizung, und
• 13 in einer perspektivischen Ansicht die in der 12 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nockenwelle mit einem Nockenpaket in Maximal-Spreizung.
• Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 13 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
• In den 1 bis 3 ist jeweils in einer Seitenansicht eine Ausführungsform eines grundlegend bekannten Nockenpaketes 11 dargestellt. Das Nockenpaket 11 weist wenigstens ein Festnockenelement 20 mit einer grundlegend bekannten Festnockenkontur 20a und ein Verstellnockenelement 30 mit einer grundlegend bekannten Verstellnockenkontur 30a auf. In der 1 befindet sich das Nockenpaket 11 in einer 0°-Spreizposition, während in der 2 dieses Nockenpaket 11 in einer Maximal-Spreizposition gezeigt ist. Dies bedeutet, dass das Verstellnockenelement 30 relativ zu dem Festnockenelement 20 abgespreizt bzw. verdreht ist, wobei folglich vorteilhaft in Berücksichtigung der Anforderungen und Belastungszustände der Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeuges derartige Winkelpositionen zwischen dem Verstellnockenelement 30 und dem Festnockenelement 20 stufenlos eingenommen werden können. Im Rahmen der Erfindung wird unter stufenlos verstanden, dass jede Winkelposition zwischen den oben beschriebenen Spreizpositionen eingenommen werden kann. Das Nockenprofil des Nockenpaketes 11 setzt sich aus mehreren Abschnitten zusammen und wird folglich vorteilhaft mittels der Festnockenkontur 20a und der Verstellnockenkontur 30a gebildet. Der Kontakt zwischen den einzelnen Nockenelementen 20 bzw. 30 des Nockenpaketes 11 und einem hier nicht gezeigten Abgriffselement, welches beispielsweise in Gestalt eines Schlepphebels ausgebildet ist, wechselt vorteilhaft bei jeder Umdrehung der Nockenwelle und folglich des Nockenpaketes 11, insbesondere der einzelnen Nockenelemente 20, 30 um eine zentrische Drehachse A in Drehrichtung D zwischen dem Festnockenelement 20 und dem Verstellnockenelement 30.
• Wie in den 1 und 2 ersichtlich, befindet sich der Übergabepunkt P1, welcher vorteilhaft ein berechneter und folglich ein theoretischer Übergabepunkt ist, an welchem das hier nicht gezeigte Abgriffselement von dem Festnockenelement 20 an das Verstellnockenelement 30 übergeben wird, theoretisch zumeist in einem Übergangsbereich des Festnockenelementes 20. Der Übergangsbereich des Festnockenelementes 20 definiert im Rahmen der Erfindung einen Bereich der Kontur des Festnockenelementes 20, in welchem eine Freistellung 21 im Bereich der Festnockenerhebung beginnt, wobei die Freistellung 21 entlang eines Abschnittes der Festnockenkontur, vorteilhaft bis zum zweiten Übergabepunkt P2 verläuft. Insbesondere im Übergangsbereich ist ein abrupter Abfall der Festnockenkontur 20a zur Erzeugung der Freistellung 21 ausgebildet. Die in den 1 bis 3 gezeigten Nockenelemente 20 bzw. 30 werden bekannter Weise gemeinsam bearbeitet bzw. geschliffen, wobei sich hierzu die Nockenwelle selbst in einem dafür vorgesehenen Montagezustand befindet. Beim Schleifprozess zur Erzeugung der Nockenkontur 20a bzw. 30a der einzelnen Nockenelemente 20 bzw. 30 biegt sich die hier nicht gezeigte Innenwelle aufgrund der auf die Nockenelemente 20 bzw. 30, insbesondere das Verstellnockenelement 30 wirkende Last der hier nicht gezeigten Schleifscheibe. Dadurch erfolgt eine ungewollte Verschiebung des Verstellnockenelementes 30, wodurch wiederum unvorteilhafte Profilsprünge im Nockenprofil, insbesondere in den Bereichen der Übergabepunkte P1 bzw. P2, erzeugt werden. Bei dem Übergabepunkt P2 wird vorteilhaft das Abgriffselement von dem Verstellnockenelement 30 wieder an das Festnockenelement 20 übergeben. Derartige Profisprünge führen zu ungewollten, insbesondere unzulässigen Beschleunigungen im Ventiltrieb und müssen folglich vermieden werden. Insbesondere die Ausgestaltung der Freistellung 21 im Festnockenelement 20, welche aufgrund des gemeinsamen Schleifprozesses der Nockenelemente 20 bzw. 30 erforderlich ist, soll vorteilhaft dazu dienen, dass eine prozesssichere Übergabe zwischen dem Festnockenelement 20 und dem Verstellnockenelement 30 erfolgt und bedingt derartige Profilsprünge positiv.
• In der 3 ist in einer Seitenansicht die in den 1 und 2 gezeigte Ausführungsform eines grundlegend bekannten Nockenpaketes 11 in einer Schleifpositionierung gezeigt. In einer derartigen Positionierung des Nockenpaketes 11, in welcher das Verstellnockenelement 30 in einem vorgegebenen Winkel relativ zu dem Festnockenelement 20 abgespreizt ist, wird vorteilhaft eine Bearbeitung zumindest eines der Nockenkonturen 20a bzw. 30a der Nockenelemente 20 bzw. 30 ermöglicht.
• In der 4 ist schematisch in einer Seitenansicht eine Ausführungsform eines Festnockenelementes 2 einer hier nicht gezeigten erfindungsgemäßen Nockenwelle gezeigt. Das Festnockenelement 2 weist in Umfangsrichtung betrachtet einen Festnockengrundkreis G_F und eine Festnockenerhebung N_F auf. Der Festnockengrundkreis G_F erstreckt sich hierbei vorteilhaft zwischen einem Ende bzw. einem Endpunkt der Festnockenerhebung N_F und einem Beginn bzw. Anfangspunkt der Festnockenerhebung B_F, wobei bei den in den 1 bis 3 gezeigten grundlegend bekannten Nockenelementen 20 bzw. 30 auf dem gesamten Abschnitt des Festnockengrundkreises G_F zumindest kein erster Übergabepunkt P1 und/oder zweiter Übergabepunkt P2 zum Übergeben eines Abgriffselementes (hier nicht gezeigt) von dem Festnockenelement 2 zu einem Verstellnockenelement 3, wie in der nachfolgenden 5 schematisch gezeigt, oder dem Verstellelement 3 zu dem Festnockenelement 2 ausgestaltet ist. Zumindest der erste Übergabepunkt P1 und/oder zumindest der zweite Übergabepunkt P2 teilweise befindet (en) sich im Abschnitt der Festnockenerhebung N_F, welcher sich an den Abschnitt des Festnockengrundkreises G_F anschließt und den Umfang des Festnockenelementes 2 komplettiert.
• Mit dem Bezugszeichen 10 ist eine Nenn-Nockenkontur für das gesamte Nockenpaket 1 (vgl. beispielsweise 8 bis 11) dargestellt, hinsichtlich welcher die Gestaltung und Formung der Kontur 2a, 3a der einzelnen Nockenelemente 2 und 3 in den 4 und 5 abbildbar ist. Die Nennnockenkontur ist im Rahmen der Erfindung eine idealisierte Nockenkontur.
• Schematisch ist in der 4 auch ein Bearbeitungsabschnitt 6 dargestellt, mittels welchem der Abschnitt der Veränderung der Festnockenkontur 2a in einem Bereich des Festnockenelementes 2 zwischen einem ersten Übergabepunkt P1 und einem Bearbeitungspunkt X schematisch angegeben ist. Der Bearbeitungsabschnitt 6 erstreckt sich vorteilhaft ausgehend vom ersten Übergabepunkt P1 bis zum Bearbeitungspunkt X, welcher entweder im Abschnitt der Festnockenerhebung N_F oder zumindest teilweise im Abschnitt des Festnockengrundkreises G_F, demzufolge im Wesentlichen zwischen dem Abschnitt der Festnockenerhebung N_F und dem Abschnitt des Festnockengrundkreises G_F ausgebildet ist. Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Festnockenkontur 2a derart bearbeitet, dass vorteilhaft – im Vergleich zur Ausgestaltung der Nockenkontur grundlegend bekannter Festnockenelemente (vgl. 1 bis 3) – der Bereich der Festnockenerhebung N_F in den Bereich des Festnockengrundkreises G_F erweitert wird, wodurch folglich die Länge des Festnockengrundkreises G_F verkleinert wird.
• Der erste Übergabepunkt P1 ist, wie in der 4 aufgezeigt, zwischen dem Bereich des Festnockenelementes 2, in welchem der Beginn der Festnockenerhebung B_F und dem Bereich, in welchem das Ende der Festnockenerhebung E_F ausgebildet ist, ausgestaltet. Der erste Übergabepunkt P1 ist im Rahmen der Erfindung folglich der Bereich bzw. Abschnitt der Festnockenerhebung N_F, oder auch der Verstellnockenerhebung N_V, wie beispielweise in der 5 gezeigt, bei welchem das Abgriffselement von der Festnockenkontur 2a auf die Verstellnockenkontur 3a und demzufolge von dem Festnockenelement 2 auf das Verstellnockenelement 3 übergeben wird.
• Der zweite Übergabepunkt P2 ist, wie beispielsweise in der 4 gezeigt, im Bereich des Endes der Festnockenerhebung E_F ausgebildet und kann folglich vorteilhaft direkt auf dem Grenzbereich zwischen dem Abschnitt der Festnockenerhebung N_F und dem Abschnitt des Festnockengrundkreises G_F oder direkt auf dem Abschnitt der Festnockenerhebung N_F oder direkt auf dem Abschnitt des Festnockengrundkreises G_F ausgebildet sein.
• Die Übergabepunkte P1 und P2 sind keine einem Nockenelement 2 oder 3 direkt zuordenbaren Punkte bzw. Bereiche, sondern werden vielmehr aufgrund des Zusammenspiels der beiden Nockenelemente 2 und 3 ausgebildet. Folglich können bei der Betrachtung des Verstellnockenelementes 3 ebenfalls zur Beschreibung der Positionierung einzelner Gestaltungsmerkmale des Verstellnockenelementes 3 die Übergabepunkte P1 und P2 als Orientierungspunkte angegeben werden.
• Folglich sind die Übergabepunkte P1 und P2 ebenfalls in den 8 bis 11 aufgezeigt.
• In der 5 ist in einer Seitenansicht eine Ausführungsform eines Verstellnockenelementes 3 gezeigt, welches vergleichbar zum Festnockenelement 2 ebenfalls einen Grundkreis, nämlich den Verstellnockengrundkreis G_V und eine Nockenerhebung, nämlich die Verstellnockenerhebung N_V aufweist. Zur Gestaltung und Anordnung des Verstellnockengrundkreises G_V und der Verstellnockenerhebung N_V wird auf die oben aufgeführten Erläuterungen zum Festnockenelement 2 verwiesen, welche auch für das Verstellnockenelement 3 Gültigkeit besitzen. Das Gleiche gilt auch für die Anordnung des ersten Übergangspunktes P1 sowie des zweiten Übergangspunktes P2.
• Die Verstellnockenkontur 3a ist, wie in der 5 gezeigt, derart ausgestaltet, dass der Radius des Verstellnockengrundkreises r_V, und folglich auch der entsprechende Durchmesser, kleiner dimensioniert ist als der Radius des Nenn-Grundkreises r_N, und folglich auch der entsprechende Durchmesser, der Nenn-Nockenkontur 10. Hierdurch bildet sich eine Freistellung F, mittels welcher es ermöglicht wird, dass bei einem Abfahren der Nockenkontur 2a im Bereich des Grundkreises des Nockenpaketes 1 das hier nicht gezeigte Abgriffselement die Festnockenkontur 2a im Festnockengrundkreisbereich G_F, wie in der 4 gezeigt, kontaktiert und nicht die Verstellnockenkontur 3a im Verstellnockengrundkreis G_V.
• Mit dem Bezugszeichen K ist in der 5 der Bereich einer konstant ausgebildeten Nockenerhebung gekennzeichnet. Diese konstante Nockenerhebung K wird vorteilhaft bei der Verstellnockenkontur 3a gebildet und zeichnet sich durch einen Abschnitt im Bereich der Verstellnockenerhebung N_V aus, welcher keine oder lediglich eine verschwindend geringe positive und/oder negative Steigung aufweist. Vorteilhaft ist die konstante Nockenerhebung K, insbesondere die konstante Verstellnockenerhebung K im Bereich des ersten Übergabepunkte P1 im Abschnitt der Verstellnockenerhebung N_V ausgebildet und erstreckt sich demnach vorteilhaft zumindest abschnittsweise zwischen dem Punkt B_V, welcher den Beginn der Verstellnockenerhebung N_V kennzeichnet und dem Bereich des ersten Übergabepunktes P1. Besonders vorteilhaft ist der erste Übergabepunkt P1 auf dem sich in Umfangsrichtung des Verstellnockenelementes 3 erstreckenden Abschnitt der konstanten Verstellnockenerhebung ausgebildet, sodass unter Berücksichtigung eines gewünschten Verstellwinkels zwischen dem Verstellnockenelement 3 und dem Festnockenelement 2 eine Überdeckung der Festnockenkontur 2a und der Verstellnockenkontur 3a gewährleistet wird, um Profilsprünge zu vermeiden und einen störungsfreien Übergang des Abgriffselementes von dem Festnockenelement 2 zu dem Verstellnockenelement 3 zu ermöglichen.
• In der 6 ist in einer Seitenansicht ein aus dem Stand der Technik bekanntes Festnockenelement 20 in Gegenüberstellung mit einer Ausführungsform eines Festnockenelementes 2 mit gegenüber der Festnockenkontur 20a des bekannten Festnockenelementes 20 veränderter Festnockenkontur 2a gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Vorteilhaft wird bei der Erzeugung der neuen Festnockenkontur 2a ein kontinuierlicher Übergangsbereich zwischen den Übergabepunkten (vgl. beispielsweise 4) mittels einer vorteilhaft gleichmäßigen Absenkung der Festnockenkonturausprägung bzw. Festnockenkonturerhebung in diesem benannten Bereich geschaffen. Die Bearbeitung des Festnockens 2 erfolgt insbesondere in Berücksichtigung von geforderten Randbedingungen, wie beispielsweise der geforderten Ventilgeschwindigkeiten und Beschleunigungen etc. Eine Erzeugung einer Freistellung, wie die bekannte Festnockenkontur 20a (vgl. 4) aufweist wird vorteilhaft vermieden. Besonders vorteilhaft wird die gesamte Festnockenkontur 2a des Festnockenelementes 2 nach der Montage des Festnockenelementes 2 auf der Außenwelle der Nockenwelle (wie beispielsweise in den 12 und 13 gezeigt) umlaufend erzeugt, insbesondere geschliffen.
• Vergleichbar zu der 6 ist in der 7 in einer Seitenansicht ein aus dem Stand der Technik bekanntes Verstellnockenelement 30 in Gegenüberstellung mit einer Ausführungsform eines Verstellnockenelementes 3 mit gegenüber der bekannten Verstellnockenkontur 30a veränderter Verstellnockenkontur 3a gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Bearbeitung bzw. Erzeugung der Verstellnockenkontur 3a erfolgt vorteilhaft vor der Montage des Verstellnockenelementes 3 auf der Außenwelle der Nockenwelle (wie beispielsweise in den 12 und 13 gezeigt). Vorteilhaft wird die Verstellnockenerhebung N_V (vgl. 5) des Verstellnockenelementes 3 um einen definierten Winkelbereich verlängert, wodurch wiederum der Grundkreisdurchmesser im Wesentlichen kontinuierlich verringert wird. Auch sind bei der Bearbeitung des Verstellnockenprofils 3a und folglich der Bearbeitung des Verstellnockengrundkreises G_V bzw. dessen Auslaufes die geforderten Randbedingungen, wie beispielsweise die Ventilgeschwindigkeit und die Beschleunigungen usw. zu beachten.
• Basierend auf der veränderten Nockenkontur 2a und 3a des Festnockenelementes 2 und des Verstellnockenelementes 3 werden vorteilhaft Sprünge im Profil des Nockenpaketes, welches sich aus zumindest einem Festnockenelement 2 und einem Verstellnockenelement 3 bildet, vermieden. Besonders vorteilhaft wird die Festnockenkontur 2a und/oder die Verstellnockenkontur 3a und folglich das Nockenprofil des Nockenpaktes 1 nach der Montage der Nocken auf der Welle, vorteilhaft umlaufend geschliffen.
• In den 8 und 9 ist jeweils in einer Seitenansicht eine Ausführungsform eines Nockenpaketes 1 gezeigt, wobei das Festnockenelement 2 an der oberen Toleranzgrenze und das Verstellnockenelement 3 an der unteren Toleranzgrenze gefertigt ist.
• Bei der in der 8 gezeigten Darstellung ist eine 0°-Spreizung zwischen dem Verstellnockenelement 3 und dem Festnockenelement 2 aufgezeigt, gemäß welcher sich das Nockenpaket 1 in einer ersten Extremposition befindet. Demgegenüber ist in der 9 eine Maximal-Spreizung zwischen dem Verstellnockenelement 3 und dem Festnockenelement 2 aufgezeigt, gemäß welcher sich das Nockenpaket 1 in einer zweiten Extremposition befindet. Hierbei zeigt sich folglich die Überlagerung der Konturen 2a und 3a der einzelnen Nockenelemente 2 und 3 der erfindungsgemäßen Nockenwelle 100 (vgl. 12 und 13).
• Unabhängig von dem gewünschten Verstellwinkel der hier nicht gezeigten Nockenwelle und folglich von der Spreizung des Nockenpaketes 1 führt die Ausgestaltung der Verstellnockenkontur 3a und der Festnockenkontur 2a, wie oben beschrieben, zu einer Überlappung in den Bereichen der Übergabepunkte P1 und P2 derart, dass in diesen Bereichen Sprünge zwischen den einzelnen Konturen des Verstellnockenelementes 3 und des Festnockenelementes 2 vermieden werden und folglich ein ebenmäßiges Nockenprofil hinsichtlich des Nockenpaketes 1 entsteht. Auch eine Fertigung der Nockenelemente 2 bzw. 3 an der oberen oder unteren Toleranzgrenze hat keinen negativen Einfluss auf die Beschaffenheit der Übergangsbereiche des Profils in Erfüllung des erfindungsgemäßen Verfahrens. So zeigt sich gemäß der 8 und 9, dass basierend auf der Ausnutzung der Toleranzbereiche bei der Fertigung der einzelnen Nockenelemente 2 bzw. 3 zwar der Funktionsbereich des Verstellnockenelementes 3 verkleinert wird, weil die real zur Anwendung gelangenden Übergabepunkte P1.1 und P2.1 im Vergleich zu den theoretischen bzw. berechneten Übergabepunkten P1 und P2 jeweils in Richtung des anderen Übergabepunktes P1 bzw. P2 versetzt sind. Dennoch wird auch hierbei weiterhin ein sprungfreies Profil erhalten. P1.1 ist folglich der erste reale Übergabepunkt, bei welchem das Abgriffselement von der Festnockenkontur 2a auf die Verstellnockenkontur 3a übergeben wird. Demnach wird bei dem zweiten realen Übergabepunkt P2.1 das Abgriffselement von der Verstellnockenkontur 3a auf die Festnockenkontur 2a übergeben.
• Mit dem Bezugszeichen D ist die Drehrichtung des gesamten Nockenpaketes 1 angegeben, welches basierend auf der Drehung der gesamten hier nicht gezeigten Nockenwelle um dessen Drehachse A (vgl. 12 und 13) gedreht wird. Die auflaufende Flanke 40 des Nockenpaketes 1 ist folglich zwischen dem Beginn der jeweiligen Nockenerhebung, nämlich der Verstellnockenerhebung B_V bzw. der Festnockenerhebung B_F und einer Erhebungsspitze, an welcher die Nockenerhebung ein Maximum aufweist, ausgebildet. Daran schließt sich die ablaufende Flanke 50 an, welche sich folglich ausgehend von der Erhebungsspitze in Richtung des Endes der Nockenerhebung, nämlich der Verstellnockenerhebung E_V bzw. der Festnockenerhebung E_F erstreckt. Derartige Erläuterungen gelten ebenso für die Darstellungen in den 10 und 11.
• In den 10 und 11 ist jeweils in einer Seitenansicht eine Ausführungsform eines Nockenpaketes 1 gezeigt, wobei das Festnockenelement 2 an der unteren Toleranzgrenze und das Verstellnockenelement 3 an der oberen Toleranzgrenze gefertigt ist.
• Bei der in der 10 gezeigten Darstellung ist eine 0°-Spreizung zwischen dem Verstellnockenelement 3 und dem Festnockenelement 2 aufgezeigt, gemäß welcher sich das Nockenpaket 1 in einer ersten Extremposition befindet. Demgegenüber ist in der 11 eine Maximal-Spreizung zwischen dem Verstellnockenelement 3 und dem Festnockenelement 2 aufgezeigt, gemäß welcher sich das Nockenpaket 1 in einer zweiten Extremposition befindet. Hierbei zeigt sich folglich die Überlagerung der Konturen 2a, 3a der einzelnen Nockenelemente 2, 3 der erfindungsgemäßen Nockenwelle 100 (vgl. 12 und 13).
• Unabhängig von dem gewünschten Verstellwinkel der hier nicht gezeigten Nockenwelle und folglich von der Spreizung des Nockenpaketes 1 führt die Ausgestaltung der Verstellnockenkontur 3a und der Festnockenkontur 2a, wie oben beschrieben, zu einer Überlappung in den Bereichen der Übergabepunkte P1 und P2 derart, dass in diesen Bereichen Sprünge zwischen den einzelnen Konturen des Verstellnockenelementes 3 und des Festnockenelementes 2 vermieden werden und folglich ein ebenmäßiges Nockenprofil hinsichtlich des Nockenpaketes 1 entsteht. Auch eine Fertigung der Nockenelemente an der oberen oder unteren Toleranzgrenze hat keinen negativen Einfluss auf die Beschaffenheit der Übergangsbereiche des Profils. So zeigt sich gemäß den 10 und 11, dass basierend auf der Ausnutzung der Toleranzbereiche bei der Fertigung der einzelnen Nockenelemente 2 bzw. 3 zwar der Funktionsbereich des Verstellnockenelementes 3 vergrößert wird, weil die real zur Anwendung gelangenden Übergabepunkte P1.1 und P2.1 im Vergleich zu den theoretischen bzw. berechneten Übergabepunkten P1 und P2 jeweils in Richtung des Grundkreisbereiches versetzt sind. Dennoch wird auch hierbei weiterhin ein sprungfreies Profil erhalten. P1.1 ist folglich der erste reale Übergabepunkt, bei welchem das Abgriffselement von der Festnockenkontur 2a auf die Verstellnockenkontur 3a übergeben wird. Demnach wird bei dem zweiten realen Übergabepunkt P2.1 das Abgriffselement von der Verstellnockenkontur 3a auf die Festnockenkontur 2a übergeben.
• In den 12 und 13 ist jeweils in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nockenwelle 100 mit einem Nockenpaket 1 dargestellt, wobei das Nockenpaket 1 gemäß der 12 in einer 0°-Spreizung vorliegt, währenddessen das Nockenpaket 1 gemäß der 13 in einer Maximal-Spreizung positioniert ist.
• Das Nockenpaket 1 weist ein Verstellnockenelement 3 sowie zwei Festnockenelemente 2.1 und 2.2 auf, welche benachbart zu dem Verstellnockenelement 3 und dieses zwischen ihnen einrahmend angeordnet sind. Die Festnockenelemente 2.1 und 2.2, sowie das Verstellnockenelement 3 weisen eine gemeinsame Drehachse A auf und sind vorteilhaft koaxial zueinander angeordnet.
• Basierend auf der Spreizung des Nockenpaketes 1, das bedeutet aufgrund der Winkellage des Verstellnockenelementes 3 relativ zu den Festnockenelementen 2.1 und 2.2 wird vorteilhaft eine Variabilität der Ventilerhebung und damit der Öffnungsdauer des Steuerventils einer Brennkraftmaschine ermöglicht. Die vorteilhaft stufenlose Öffnungsdauer des Nockenprofils, welches aus der Verstellnockenkontur 3a und den jeweiligen Festnockenkonturen 2.1a und 2.2a der Festnockenelemente 2.1 bzw. 2.2 gebildet wird, wird dabei durch die Spreizung des Nockenpaketes 1, ausgelöst durch beispielsweise eine relative Verdrehung der Innenwelle 5 zur Außenwelle 4 ermöglicht. Eine Verdrehung, insbesondere die Realisierung eines Verdrehwinkels zwischen den Festnockenelementen 2.1, 2.2 und dem Verstellnockenelement 3 erfolgt vorteilhaft aufgrund einer drehfesten Anordnung des Verstellnockenelementes 3 auf der Innenwelle 5 und einer drehfesten Anordnung der Festnockenelemente 2.1, 2.2 auf der Außenwelle 4.
• Die beschriebenen Ausführungsformen bedingen keine Vollständigkeit. Des Weiteren ist es denkbar, dass die in den Figuren beschriebenen Merkmale auch in Kombination miteinander Verwendung finden.
• Bezugszeichenliste

1

Nockenpaket

2

Festnockenelement

2a

Festnockenkontur

2.1

erstes Festnockenelement

2.1a

Festnockenkontur erstes Festnockenelement

2.2

zweites Festnockenelement

2.2a

Festnockenkontur zweites Festnockenelement

3

Verstellnockenelement

3a

Verstellnockenkontur

4

Außenwelle

5

Innenwelle

6

Bearbeitungsabschnitt

10

Nenn-Nockenkontur

11

Nockenpaket (Stand der Technik)

20

Festnockenelement (Stand der Technik)

20a

Festnockenkontur (Stand der Technik)

21

Freistellung des Festnockenelementes

30

Verstellnockenelement (Stand der Technik)

30a

Verstellnockenkontur (Stand der Technik)

40

auflaufende Flanke

50

ablaufende Flanke

100

Nockenwelle

A

Drehachse

B_F

Beginn der Festnockenerhebung

B_V

Beginn der Verstellnockenerhebung

D

Drehrichtung

E_F

Ende der Festnockenerhebung

E_V

Ende der Verstellnockenerhebung

F

Freistellung

G_F

Festnockengrundkreis

G

Verstellnockengrundkreis

K

konstante Nockenerhebung

N_F

Festnockenerhebung

N_V

Verstellnockenerhebung

P1

erster Übergabepunkt (theoretisch)

P1.1

erster realer Übergabepunkt

P2

zweiter Übergabepunkt (theoretisch)

P2.1

zweiter realer Übergabepunkt

r_F

Radius des Festnockengrundkreises

r_V

Radius des Verstellnockengrundkreises

X

Bearbeitungspunkt

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 102006044010 A1 [0003]

Claims (10)

1. Verfahren zum Erzeugen eines Nockenprofils eines wenigstens zwei zueinander verstellbare Nockenelemente (2, 3) aufweisenden Nockenpaketes (1) einer Nockenwelle (100), wobei die Nockenwelle (100) eine Außenwelle (4) und eine konzentrisch innerhalb der Außenwelle (4) verdrehbar angeordnete Innenwelle (5) sowie wenigstens ein verdrehfest mit der Außenwelle (4) verbundenes Festnockenelement (2) und ein verdrehfest mit der Innenwelle (5) verbundenes Verstellnockenelement (3) aufweist, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte aufweist: – Bearbeitung einer Verstellnockenkontur (3a) des Verstellnockenelementes (3) mittels kontinuierlicher Durchmesserreduzierung zumindest eines Abschnittes des Verstellnockengrundkreises (G_V), wobei der Verstellnockengrundkreis (G_V) auf einen Durchmesser reduziert wird, welcher kleiner ist als ein Festnockennennkreisdurchmesser abzüglich einer doppelten Verstellnockengrundkreistoleranz und – Bearbeitung einer Festnockenkontur (2a) des Festnockenelementes (2) mittels Reduzierung einer Festnockenkonturausprägung zumindest in einem Bereich zwischen einem Übergabepunkt (P1, P2), bei deren Erreichen ein Abgriffselement zum Übertragen einer umlaufenden Bewegung der Nockenelemente auf eine geradlinige Bewegung der Ventilkolben, von dem Festnockenelement (2) zu dem Verstellnockenelement (3) übergeben wird und einem Bearbeitungspunkt (X).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung wenigstens der Verstellnockenkontur (3a) oder der Festnockenkontur (2a) mittels eines Schleifprozesses erfolgt.
3. Verfahren gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellnockenkontur (3a) an zumindest einem der Übergabepunkte (P1, P2) als konstante Nockenerhebung ausgestaltet wird.
4. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellnockenkontur (3a) im Verstellnockengrundkreis (G_V) zumindest abschnittweise pro ca. 5° Nockenwinkel um ca. 0,02 mm reduziert wird.
5. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Verstellnockengrundkreis (G_V) zumindest abschnittsweise eine Freistellung (F) erzeugt wird, welche zumindest um ca. eine doppelte Profiltoleranz des Verstellnockengrundkreises (G_V) relativ zu dem Festnockengrundkreis (G_F) abgesenkt wird.
6. Nockenwelle (100) aufweisend wenigstens eine Außenwelle (4) und eine konzentrisch innerhalb der Außenwelle (4) angeordnete Innenwelle (5), sowie ein Nockenpaket (1) mit zumindest einem mit der Außenwelle (4) verdrehfest verbundenen Festnockenelement (2) und zumindest einem verdrehbar zur Außenwelle (4) gelagerten und verdrehfest mit der Innenwelle (5) verbundenen Verstellnockenelement (3), wobei das Verstellnockenelement (3) und das Festnockenelement (2) um eine gemeinsame zentrische Achse (A) relativ zueinander verdrehbar sind und ein gemeinsames Nockenprofil ausbilden, welches mit einem Abgriffselement zum Übertragen einer umlaufenden Bewegung des Nockenpaketes (1) auf eine geradlinige Bewegung von Ventilkolben wechselwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenprofil – eine Verstellnockenkontur (3a) des Verstellnockenelementes (3) mit einem zumindest abschnittsweise reduzierten Verstellnockengrundkreisdurchmesser, welcher kleiner ist als ein Festnockennennkreisdurchmesser abzüglich einer doppelten Verstellnockengrundkreistoleranz, und – eine Festnockenkontur (2a) des Festnockenelementes (2) mit einer wenigstens abschnittsweise reduzierten Festnockenkonturausprägung zumindest in einem Bereich zwischen einem ersten (P1) von wenigstens zwei Übergabepunkten (P1, P2), bei dessen Erreichen das Abgriffselement von dem Festnockenelement (2) zu dem Verstellnockenelement (3) übergebbar ist und einem Bearbeitungspunkt (X) aufweist.
7. Nockenwelle (100) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an einem der Übergabepunkte (P1, P2) die Festnockenkontur (2a) eine konstant verlaufende Nockenerhebung aufweist.
8. Nockenwelle (100) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die konstant verlaufende Nockenerhebung im Bereich eines ersten Übergabepunktes (P1) ausgebildet ist, bei welchem das Abgriffselement von der Festnockenkontur (2a) auf die Verstellnockenkontur (3a) übergebbar ist.
9. Nockenwelle (100) gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellnockenkontur (3a) einen kontinuierlich verringerten Verstellnockengrundkreis (G_V) aufweist, welcher zumindest abschnittweise pro ca. 5° Nockenwinkel um ca. 0,02 mm reduziert ist.
10. Nockenwelle (100) gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Nockenprofil des Nockenpaketes (1) der Nockenwelle (100) mittels eines Verfahrens gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 5 hergestellt ist.

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