EP3209869A1 - Verfahren zum herstellen einer verstellbaren nockenwelle und verstellbare nockenwelle - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer verstellbaren nockenwelle und verstellbare nockenwelle

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EP3209869A1
EP3209869A1 EP15771153.2A EP15771153A EP3209869A1 EP 3209869 A1 EP3209869 A1 EP 3209869A1 EP 15771153 A EP15771153 A EP 15771153A EP 3209869 A1 EP3209869 A1 EP 3209869A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
cam
inner shaft
outer shaft
fixed
adjusting
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15771153.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Henning BRANDENBURGER
Alexander PAEPLOW
Alexander LÜBBERSTEDT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thyssenkrupp Dynamic Components Teccenter AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Presta TecCenter AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Presta TecCenter AG filed Critical ThyssenKrupp Presta TecCenter AG
Publication of EP3209869A1 publication Critical patent/EP3209869A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/34413—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using composite camshafts, e.g. with cams being able to move relative to the camshaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0057—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by splittable or deformable cams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L1/047—Camshafts
    • F01L2001/0471—Assembled camshafts
    • F01L2001/0473—Composite camshafts, e.g. with cams or cam sleeve being able to move relative to the inner camshaft or a cam adjusting rod
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01L2303/00—Manufacturing of components used in valve arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2303/00—Manufacturing of components used in valve arrangements
    • F01L2303/02—Initial camshaft settings

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing an adjustable camshaft of a motor vehicle. Furthermore, the invention relates to an adjustable camshaft of a motor vehicle with at least one fixedly arranged on at least one outer shaft segment fixed cam and at least one with a concentric within the outer shaft segment extending inner shaft rotationally arranged adjusting cam.
  • adjustable camshafts are used in, for example, valve-controlled internal combustion engines and serve to selectively influence the timing of the valves of the engine with regard to its power and torque development, the fuel consumption and the exhaust emission.
  • the adjustable camshafts are constructed such that the camshaft has an outer shaft and an inner shaft disposed coaxially in this outer shaft.
  • the outer shaft and the inner shaft are rotatable relative to one another, for example, by means of an adjusting device.
  • the cam elements of the outer shaft are rotationally mounted on the outer shaft and the cam elements of the inner shaft against rotation on the inner shaft and rotatably mounted on the outer shaft, so that in a rotation of the Outer shaft relative to the inner shaft and the outer shaft connected to the cam elements are rotated relative to the camshaft connected to the inner elements.
  • a rotation of the inner shaft to the outer shaft or the outer shaft to the inner shaft is known, for example by means of a phaser allows so advantageously achieved a phase shift of the valve timing or the opening duration of the valves can be varied.
  • the inner shaft cam elements usually have recesses in which corresponding connecting elements of the inner shaft or connecting elements, which can be connected to the inner shaft, can be introduced.
  • Such connecting elements are, for example, pins, bolts or screws.
  • German Offenlegungsschrift DE197575404A1 discloses a corresponding camshaft having a connecting element which is in the form of a cylindrical pin is designed.
  • This cylinder pin is inserted by means of press fit into a through bore of the inner shaft and by means of clearance in the associated cam.
  • the corresponding cam has an outwardly cylindrical portion in which there is a bore into which the cylinder pin is introduced.
  • a prior processing of the cam is required to connect this with the connecting element of the inner shaft.
  • Such preparatory machining of the cam member increases manufacturing costs and manufacturing costs in the production of an adjustable camshaft assembly.
  • the object of the present invention to at least partially overcome the disadvantages described above with regard to an adjustable camshaft of a motor vehicle and in a method for producing such an adjustable camshaft of a motor vehicle.
  • the method for producing an adjustable camshaft of a motor vehicle comprises at least the following steps:
  • the adjustable camshaft according to the invention has a relative to the outer shaft adjustable and in particular rotatable inner shaft, which is arranged concentrically or coaxially to the outer shaft.
  • the inner shaft is within the outer shaft, which is for example in the form of a tube and thus has a through hole through which the inner shaft extends at least in sections.
  • the outer shaft has at least one outer shaft segment, which consequently is in the form of a section of the outer shaft and therefore forms a blank section which does not extend completely along the longitudinal axis of the inner shaft.
  • the adjustable camshaft also has at least one fixed cam and at least one adjusting cam, wherein the fixed cam is arranged rotationally fixed with the outer shaft and in particular the outer shaft segment, while the adjusting cam is arranged rotationally fixed to the inner shaft.
  • the fixed cam is rotated relative to the adjusting cam, so consequently there is a spread in terms of the angle between the adjusting cam and the fixed cam.
  • the here-mentioned adjustable camshaft is advantageously used in the field of motor vehicle technology, being understood as motor vehicles in the context of the invention, in particular land, air and water vehicles.
  • the adjustable camshaft in the field of engine technology and in particular in the field of gasoline and diesel engine technology applicable.
  • the adjustable camshaft advantageously serves to optimize the gas exchange and a variable compression ratio by a variation of the intake valve; to allow the reduction of pollutant and C0 2 emissions. Furthermore, it is conceivable that the adjustable camshaft serves to regulate the variable valve timing adjustments between inlet and outlet valves.
  • the adjustable camshaft is used to the mixture formation in the injecting engine Ren to optimize by increasing the charge movement in the combustion chamber based on a targeted phase shift of the intake valves, as well as to reduce the pollutant emissions of the cold start phase of the engine by means of catalytic heating, for example, by early opening of the exhaust valve.
  • an adjustable camshaft advantageously serves to control the exhaust aftertreatment system such as the particle regeneration filter by an outlet side variability or to control the exhaust gas turbocharger system by a corresponding outlet side variability.
  • the adjustable camshaft advantageously serves to enable the variability in the opening period of the valve lift, wherein a stepless opening duration of the entire cam profile, which extends over the fixed cam and the adjusting cam, is made possible by means of a spread of Verstellnockens relative to the fixed cam .
  • the Ventilabgriffelement which is for example a Rollenschlepphe- is in the first part of the valve lift curve in contact with the profile of the cam, wherein the contact changes from the transition point to the plateau-shaped profile of the adjustment.
  • An adjustment of such a camshaft and in particular of the inner shaft relative to the outer shaft is advantageously made possible by means of a phaser and in particular a dual-phaser or a double-phaser.
  • an outer shaft segment is advantageously arranged on an inner shaft and in particular pushed. Subsequently, it is possible that an arrangement section is produced on the surface of the inner shaft, the surface of the inner shaft being modified or changed.
  • the surface modification of the surface of the inner shaft for producing an arrangement section is arranged on the fixed cam on at least one section of the outer shaft segment and the adjusting cams on the inner shaft arrangement section.
  • the aforementioned steps may also have a mutually varying sequence.
  • the fixed cam itself to be applied to at least a portion of the outer shaft segment or to be connected thereto or to be arranged thereon before the surface modification of the inner shaft is generated. It is also conceivable that the surface modification of the inner shaft is generated before arranging an outer shaft segment on the inner shaft.
  • the surface modification of the inner shaft to a non-positive and / or positive and / or material connection of the Adjusting cam with the camshaft is used to rotationally connect the adjusting cam, in particular in the region of the arrangement portion of the inner shaft with this inner shaft, so that upon rotation of the inner shaft relative to the outer shaft, the torque can be transmitted to the adjusting cam, so that it is consistent with the inner shaft this is rotated about the central axis of rotation of the inner shaft.
  • the outer shaft segment which is in the form of a pipe section or hollow shaft section, is pushed over the inner shaft, which is advantageously designed as a solid shaft, so that the outer shaft segment at least partially surrounds the inner shaft. Consequently, the inner shaft is arranged centrally, preferably coaxially or concentrically in the outer shaft.
  • the surface modification is produced by means of a material deposition.
  • the surface of the inner shaft is modified in such a way that it has warping of its own material, in particular in the arrangement section.
  • the material throwing is produced by means of rolling.
  • a non-cutting machining with a rolling body, which rather serves for smoothing and solidification of material surfaces.
  • a rolling tool is pressed against the rotating inner shaft with great force advantageous, so that the material of the inner shaft begins to flow in such a way that it is thus displaced.
  • the method of rolling is performed by means of tools such as roller burnishing, which have a roughened active surface.
  • the outer diameter of the inner shaft increases at least in the area. If a cam is pushed onto the inner shaft after generation of the arrangement section or the material placement, which cam advantageously has a through bore through which the inner shaft can extend, at least one non-positive connection between at least in the region of the arrangement section which has a surface modification. see the cam and the inner shaft and in particular the modified surface of the inner shaft instead.
  • the fixed cam itself has a through hole, which is larger in diameter is, as the diameter of the through hole of the adjusting cam, in order to be pushed over the surface modification of the surface of the inner shaft, without that, for example, a frictional connection between the fixed cam and the inner shaft is generated.
  • the fixed cam and the adjusting cam to have a substantially comparably dimensioned through-bore diameter, wherein it would be necessary here for the fixed cam to be pushed onto the inner shaft before the surface modification of the inner shaft is generated and advantageously also be arranged on the outer shaft segment.
  • the clamping lug it is advantageously possible for the clamping lug to be frictionally connected to the outer shaft segment and in particular to a distal end of the outer shaft segment.
  • the arrangement of the fixed cam with the outer shaft segment via a positive and / or a material connection takes place.
  • the fixed cam is slid over at least a portion of the outer shaft segment, wherein the fixed cam advantageously has a through hole diameter which substantially corresponds to the outer diameter of the outer shaft segment to advantageously produce a press-fit connection between the outer shaft segment and the fixed cam.
  • the outer shaft segment has an insertion region, which can be configured in the form of an insertion bevel, a shoulder or a recess or the like. This insertion region is advantageously used to ensure that the fixed cam is rotationally connected to the outer shaft segment via this insertion region.
  • the lead-in area in particular a section of this lead-in area, also serves as a delimiting area, in order to prevent a further or an unplanned over-pushing of the fixed cam on the outer-shaft segment.
  • the adjustable camshaft has at least two fixed cams connected to one outer shaft segment each and an adjusting cam arranged between the fixed cams and rotationally connected to the inner shafts. Consequently, a cam package itself, which has a cam profile, consists of more than one fixed cam and one adjusting cam, namely advantageously at least two fixed cams and one adjusting cam, which is arranged between the two fixed cams. Consequently, it is conceivable that another fixed cam adjacent to the adjusting cam and another Au texwellensegment adjacent to the other fixed cam on the inner shaft are arranged, wherein the further fixed cam is arranged on the other outer shaft segment and in particular rotationally connected thereto.
  • the construction or assembly of the adjustable camshaft accordingly takes place in a modular design, in particular due to the advantageous modular construction of the outer shaft, which consists of at least one outer shaft module and advantageously consists of two or more outer shaft segments.
  • the fixed cam or the two fixed cams of a cam pack are connected to the outer shaft segment at least in a force-locking or positive-locking or material-locking manner.
  • the fixed cam is non-positively and positively and materially connected to the outer shaft segment.
  • the connection between the adjusting cam and the inner shaft segment which may also be connected to the inner segment at least non-positively or positively or materially.
  • the adjusting cam is positively connected via the material posing with the inner shaft.
  • a non-positive connection between the connecting cam and the outer shaft segment and the adjusting cam and the inner shaft enables a simple and cost-effective production or assembly of an adjustable camshaft for motor vehicles.
  • an adjustable camshaft of a motor vehicle which has at least one rotationally fixed on an outer shaft segment fixed cam and at least one concentrically within the outer shaft segment extending inner shaft rotationally arranged adjusting cam, wherein the adjusting cam at least partially non-positively with an at least partially along the inner shaft extending assembly portion of the inner shaft is connected, wherein the arrangement portion has a surface modification of the surface of the inner shaft.
  • the outer shaft segment is advantageous in the form of a pipe segment with a lateral surface and a through hole, through which extends at least partially the camshaft configured.
  • the inner shaft is advantageously a cylindrical rod-shaped element, particularly advantageously a solid shaft, which extends at least in sections through the through hole of the outer shaft segment.
  • the adjusting cams can be arranged to be rotatable or adjustable relative to the fixed cams in order to change a cam profile of a cam pack, which is formed from at least one fixed cam and at least one adjusting cam.
  • the adjusting cam and the fixed cams each advantageously have a through hole through which extends at least a portion of the inner shaft.
  • the fixed cam has such a dimensioned Through hole on that at least the outer shaft segment can extend in sections through this through hole or at least partially extend into the through hole.
  • the adjusting cam is placed between two fixed cams, which are designed as a single Festnockenmaschine or as a common Festnockenelement in double anvil design.
  • double anvil design is understood to mean an embodiment of the fixed cams in which the fixed cams have a common base region through which the throughbore extends, while in particular the camming region of the solid cams is designed to be mutually spaced. Consequently, a recess is provided between these two fixed cams interconnected in the base region, within which the adjusting cam is inserted.
  • the fixed cams or the fixed cams and the adjusting cams are advantageously concentric to each other, so that upon rotation of the fixed cams for the adjusting cams or the adjusting cams to the fixed cams, the cams are rotated about an identical axis of rotation.
  • the fixed cams and the adjusting cams form a common cam profile, which can be varied based on the relative rotational movement between the fixed cams and the adjusting cams.
  • the adjusting cam and in particular the Verstellnockenkontur comes into contact with a corresponding interacting with the respective cam contour tap element, such as a drag lever for transmitting the rotational movement of the camshaft in a translational movement to control the valves, if the Verstellnocken is rotated relative to the fixed cam and Consequently, the cam contour of the adjusting cam shifts relative to the cam contour of the fixed cam or the fixed cams or assumes a changed position.
  • the surface modification of the surface of the inner shaft is a Materialaufwerfung, which is produced for example by means of the Rollierbacters.
  • the adjusting cam is connected by means of a pressing and in particular by means of a frictional connection in the arrangement section with the inner shaft, so that upon rotation of the inner shaft and a rotation of the adjusting cam takes place.
  • the camshaft has at least two outer shaft segments, to each of which a fixed cam is arranged rotationally fixed.
  • the adjusting cam is enclosed by two fixed cams and correspondingly connected to the fixed cams outer shaft segments.
  • the outer shaft segment has at least one distal lateral surface region whose outer diameter is dimensioned at least in sections smaller than an outer diameter of the remaining lateral surface. Accordingly, the outer shaft segment advantageously has an insertion region at least at one of the distal ends and advantageously at both distal ends in the region of the lateral surface. This insertion area is advantageously used to postpone the fixed cam at least in sections on the outer shaft segment and advantageous to a section.
  • the insertion region is advantageously designed in the form of a substantially continuously decreasing or rising lead-in chamfer, a diameter taper, a recess, a shoulder or in a comparable geometric shape, by means of which an outer diameter, dimensioned at least in sections, in the insertion region, than in remaining outer shaft segment. It is furthermore conceivable that the length of these insertion areas or insertion area considered in the longitudinal direction of the outer shaft segment essentially corresponds to the width of the fixed cam, so that the fixed cam is advantageously completely, but at least almost completely arrangeable and moreover advantageously with the outer shaft segment is rotationally connected.
  • the adjusting cam and the fixed cam are arranged concentrically with respect to one another and that the through-bore of the fixed nose is dimensioned larger than the through-bore of the adjusting cam.
  • the through bore of the adjusting cam is dimensioned approximately as large as the outer diameter or the circumferential diameter of the inner shaft.
  • the through hole of the fixed cam is larger than the outer diameter or the circumferential diameter, the inner shaft dimensioned and particularly advantageous larger than the outer diameter of the material launching or rolling to allow this over there sliding away of the fixed cam on the Materialaufwerfung the inner shaft during the assembly process.
  • the through hole of the fixed cam is maximally identical to the outer diameter or to the circumferential diameter of the outer shaft segment in order to ensure a safe arrangement of the fixed cam on the outer shaft segment, in particular by means of a press fit, advantageously by generating a positive connection to allow.
  • Figure 1 is a perspective view of an embodiment of an adjustable
  • FIG. 2 shows in a sectional side view an embodiment of an adjustable camshaft according to the invention
  • FIG. 3 shows in a lateral sectional view an enlargement of the detail C, as shown in FIG.
  • FIG. 4 shows a perspective view of an embodiment of a cam assembly of an adjustable camshaft according to the invention
  • FIG. 5 shows a side sectional view of an embodiment of a cam pack of a camshaft according to the invention
  • Figure 6 is a perspective view of a detail of an embodiment of a camshaft according to the invention auf attachend a cam package in a first positioning and
  • FIG. 7 shows a perspective view of the detail of the camshaft according to the invention shown in FIG. 7 in a second positioning of the cam pack. Elements with the same function and mode of operation are each provided with the same reference numerals in FIGS.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an embodiment of an adjustable camshaft 1 according to the invention.
  • the camshaft 1 has an inner shaft 2 and two outer shaft segments 3.1 and 3.2. Each outer shaft segment 3.1, 3.2 has at least one insertion region 10, which is formed on a distal lateral surface region 12.
  • the fixed cams 7.1, 7.2 are, as shown in the embodiment of Figure 1, a component of a cam package 4.1, 4.2, wherein it is conceivable that the camshaft 1 may have a plurality of such cam packages 4.1, 4.2.
  • Each cam package 4.1, 4.2 has a first fixed cam 7.1 and a second fixed cam 7.2, wherein an adjusting cam is arranged between the two fixed cam, 7.1, 7.2.
  • the inner shaft 2 extends through the through-bore of the fixed cams B F shown in FIG. 1, as well as through a through bore (not shown here) of the adjusting cams 8 and through a corresponding through-bore (not shown here) of the outer shaft segments 3.1 and 3.2.
  • the arrangement of the fixed cam 7.1, 7.2 and the adjusting cam 8 are illustrated in particular in Figures 2 and 3.
  • FIGS. 2 and 3 A sectional view of an embodiment of the adjustable camshaft 1 according to the invention is shown in FIGS. 2 and 3 in a side view, with FIG. 3 showing an enlarged view of the region C, as shown in FIG.
  • the section of an embodiment of a camshaft 1 according to the invention shown in FIGS. 2 and 2 has at least one cam pack 4 which has a first fixed cam 7.1 and a second fixed cam 7.2 and an adjusting cam 8 arranged between the fixed cam 7.1 and 7.2.
  • the cam pack 4 which has a first fixed cam 7.1 and a second fixed cam 7.2 and an adjusting cam 8 arranged between the fixed cam 7.1 and 7.2.
  • both outer shaft segments 3.1 and 3.2 advantageously have an insertion region 10 at both distal ends 12 and in particular at the distal lateral surface regions 12.
  • This insertion region can be designed, for example, in the form of a shoulder, an insertion bevel, a recess or recess or in a comparable geometrically changing shape of the lateral surface.
  • the outer diameter and in particular the circumferential diameter of the outer shaft segments 3.1 and 3.2 in the region of the insertion regions 10, as indicated by the reference character Da a smaller diameter than in the remaining region of the outer shaft segment, as indicated by the reference character Db.
  • the shape and shape or geometric configuration of the insertion regions 10 should not be limited to a defined geometric shape within the scope of the invention.
  • the insertion regions 10 are configured in such a way that advantageously a non-positive connection between the fixed cams 7.1 and 7.2 and the respective outer shaft segments 3.1 or 3.2 is ensured.
  • the insertion region 10 of the respective outer shaft segment 3.1 or 3.2 also serves to prevent the cam package 4 or the fixed cams 7.1 or 7.2 of the cam assembly 4 from being applied too far to the outer shaft segment 3.1 b between 3.2.
  • the outer shaft segment 3.1 or 3.2 it would also be conceivable for the outer shaft segment 3.1 or 3.2 to be first pushed or applied onto the inner shaft 2 before a rolling of the inner shaft 2 and in particular a surface treatment of the inner shaft 2 to produce a surface modification 20 takes place.
  • a first outer-shaft segment 3.1 is first pushed onto an inner shaft 2, which is applied, for example, in a chuck on a cam-setting machine. Subsequently, the rolling of the inner shaft 2 could take place in order to prevent material deposition 20 on the surface of the inner shaft 2. wave 2 to produce.
  • the cam package 4 advantageously with threaded or arranged between the fixed cam 7.1 adjusting cam 8, is applied to the inner shaft 2, so that there is a non-positive connection between the first fixed cam 7.1 and the first outer shaft segment 3.1 and the adjusting cam 8 and the surface modification 20 and the material launch 20 of the inner shaft 2 comes.
  • Too much postponement of the fixed cam 3.1, 3.2 on the outer shaft segments 3.1, 3.2 is advantageously made possible by a limiting element 9, as shown for example in FIG.
  • This delimiting element 9 is advantageously a component of the insertion region 10 and has a wall which extends substantially-at least in sections-in the radial direction.
  • FIG. 4 shows a perspective view of an embodiment of a cam pack 4, which is an element of the adjustable camshaft 1 according to the invention.
  • the cam package 4 has a first fixed cam 7.1 and a second fixed cam 7.2, which include the adjusting cam 8.
  • the adjusting cam 8 advantageously has an identical cam contour to the fixed cams 7.1 and 7.2 and is mounted concentrically to the fixed cams 7.1 and 7.2, so that upon movement of the adjusting cam 8 relative to the fixed cams 7.1 and 7.2, a rotation of the cams 7.1, 7.2, 8 order a common axis of rotation D, as shown in particular in FIG. 4, can take place.
  • the adjusting cam 8 is designed to be relatively movable relative to the fixed cams 7.1 and 7.2. As shown in FIG.
  • the through-bore B F of the fixed cam 7.1 or 7.2 as well as the through-bore B v of the adjusting cam 8 each have-at least in sections-a structured surface 30 or 31, which are identical to one another or else designed differently from one another can.
  • this structured surface 30, 31 is a non-positive connection between the fixed cam 7.1, 7.2 and the surfaces of the outer shaft segments 3.1 and 3.2 as well as between the adjusting cam 8 and the surface of the inner shaft 2, such as in Figs 3, optimized.
  • the fixed cams 7.1 and 7.2 are advantageous in their base 7.3 with each other connected and thus form a consisting of two cam profiles fixed cams. Such an arrangement of fixed cams to each other is also referred to in the context of the invention as a double anvil.
  • each fixed cam 7.1 and 7.2 which are spaced from each other, thus a recess is formed, in which the adjusting cam 8 is enclosed.
  • the fixed cam 7.1 or 7.2 and / or the adjusting cam 8 could be pressed onto a sleeve (not shown here), this sleeve at least with an outer shaft segment 3.1 or 3.2 or with the inner shaft 2, advantageously using a frictional Connection, be operatively connected or can be.
  • FIG. 5 a sectional view of an embodiment of a cam package 4 is shown schematically in a side view.
  • the cam package 4 shown in FIG. 5 advantageously has a first fixed cam 7.1 and a second fixed cam 7.2, not shown here, between which an adjusting cam 8 is arranged.
  • the adjusting cam 8 has a through hole B v , which is dimensioned smaller than the through hole B F of the fixed cams 7.1 and 7.2.
  • the fixed cams 7.1 or 7.2 or configured as a double anvil fixed cam element can be moved about an adjusting cam 8 identical axis of rotation D, so consequently the fixed cams 7.1, 7.2 and the adjusting cam 8 concentric or coaxial with respect to their axis of rotation D to each other.
  • the adjusting cam 8 has an open position 1 1 within which the transitional area 7.4 of the basic area 7.3 of the double-apex fixed cam runs. Based on the exemption 1 1 of the adjusting cam 8, a rotation of the adjusting cam 8 relative to the fixed cam 7.1 or 7.2 is possible.
  • this free position 11 also serves to support the inner shaft 2 in at least one of the outer shaft segments 3.1, 3.2.
  • Fig. 6 shows a perspective view schematically a cutout of an embodiment of a camshaft 1 according to the invention with a cam package 4 in a first positioning, in which the adjusting cam 8 has experienced no rotational movement relative to the fixed cam 7.1 or 7.2. Consequently, the cam package 4 has a flat cam contour.
  • a rotational movement of the inner shaft 2 relative to the outer shaft or the outer shaft segments 3.1 or 3.2 consequently, a rotational movement of the adjusting cam 8 takes place relative to the fixed cams 7.1 or 7.2.
  • the cam package 4 experiences a spread of the adjusting cam 8 relative to the fixed cams 7.1 and 7.2, as shown in particular in FIG. 7. Based on the spread, consequently, the cam profile of the entire cam pack 4, via which a tap element controls an adjustment or adjustment of intake and / or exhaust valves, is changed.
  • a production or production and assembly of an adjustable camshaft in a simple and cost-effective manner. Arranging a connecting element, such as in a pinning, for connecting the inner shaft with the adjusting cam is therefore advantageously no longer necessary.

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer verstellbaren Nockenwelle sowie auf eine verstellbare Nockenwelle eines Kraftfahrzeuges, wobei die Nockenwelle wenigstens einen an zumindest einem Außenwellensegment verdrehfest angeordneten Festnocken und wenigstens einen mit einer sich konzentrisch innerhalb des Außenwellensegmentes erstreckenden Innenwelle verdrehfest angeordneten Verstellnocken aufweist, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte aufweist: Anordnen eines Außenwellensegmentes auf der Innenwelle, Erzeugen einer Oberflächenmodifikation auf der Oberfläche der Innenwelle zur Erzeugung mindestens eines Anordnungsabschnittes, Anordnen des Festnockens auf wenigstens einem Abschnitt des Außenwellensegmentes und Anordnen des Verstellnockens auf dem Anordnungsabschnitt der Innenwelle.

Description

Verfahren zum Herstellen einer verstellbaren Nockenwelle und verstellbare Nockenwelle Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer verstellbaren Nockenwelle eines Kraftfahrzeuges. Ferner betrifft die Erfindung eine verstellbare Nockenwelle eines Kraftfahrzeuges mit wenigstens einem an zumindest einem Außenwellensegment verdrehfest angeordneten Festnocken und wenigstens einem mit einer sich konzentrisch innerhalb des Außenwellensegmentes erstreckenden Innenwelle verdrehfest angeordneten Ver- stellnocken.
Grundlegend finden verstellbare Nockenwellen Anwendung bei beispielsweise ventilgesteuerten Verbrennungsmotoren und dienen zur gezielten Beeinflussung der Steuerzeiten der Ventile des Motors in Hinblick auf dessen Leistungs- und Drehmomententfaltung, des Kraft- Stoffverbrauches und der Abgasemission. Bekannterweise sind die verstellbaren Nockenwellen derart aufgebaut, dass die Nockenwelle eine Außenwelle und eine koaxial in dieser Außenwelle angeordnete Innenwelle aufweist. Die Außenwelle sowie die Innenwelle sind beispielsweise mittels einer Versteileinrichtung relativ zueinander verdrehbar. Zudem gibt es mit der Außenwelle verbundene Nockenelemente sowie mit der Innenwelle verbundene Nocken- elemente, wobei die Nockenelemente der Außenwelle verdrehfest auf der Außenwelle angeordnet sind und die Nockenelemente der Innenwelle verdrehfest an der Innenwelle und verdrehbar auf der Außenwelle angeordnet sind, sodass bei einer Verdrehung der Außenwelle relativ zur Innenwelle auch die mit der Außenwelle verbundenen Nockenelemente relativ zu den mit der Innenwelle verbundenen Nockenelementen verdreht werden. Eine Verdrehung der Innenwelle zur Außenwelle bzw. der Außenwelle zur Innenwelle wird bekannterweise beispielsweise mittels eines Phasenstellers ermöglicht, sodass vorteilhaft eine Phasenverschiebung der Ventilsteuerzeit erreicht oder auch die Öffnungsdauer der Ventile variiert werden kann. Insbesondere um eine feste Verbindung zwischen der Innenwelle und deren zugehörigen Nockenelementen herzustellen, weisen die Innenwellennockenelemente üblicherwei- se Aussparungen auf, in denen entsprechende Verbindungselemente der Innenwelle bzw. Verbindungselemente, welche mit der Innenwelle verbindbar sind, eingebracht werden können. Bei derartigen Verbindungselementen handelt es sich beispielsweise um Stifte, Bolzen oder auch Schrauben. Hierdurch soll vorteilhaft eine Drehmomentübertragung zwischen der Innenwelle und dem Nockenelement der Innenwelle ermöglicht werden.
Beispielsweise offenbart die deutsche Offenlegungsschrift DE197575404A1 eine entsprechende Nockenwelle mit einem Verbindungselement, welches in Form eines Zylinderstiftes ausgestaltet ist. Dieser Zylinderstift wird mittels Presspassung in eine Durchgangsbohrung der Innenwelle und mittels Spielpassung in den zugehörigen Nocken eingefügt. Hierzu ist es erforderlich, dass der entsprechenden Nocken einen nach außenstehenden zylindrischen Bereich aufweist, in dem sich eine Bohrung befindet, in welche der Zylinderstift eingebracht wird. Deutlich zeigt sich hier, dass eine vorherige Bearbeitung des Nockens erforderlich ist, um diesen mit dem Verbindungselement der Innenwelle zu verbinden. Eine derartige vorbereitende Bearbeitung des Nockenelementes erhöht den Fertigungsaufwand und die Fertigungskosten bei der Herstellung einer verstellbaren Nockenwellenanordnung. Auch unterschiedliche Fertigungstoleranzen der einzelnen Bauteile, sprich der Aussparungen im Innen- Wellenbereich sowie der Aussparungen im Nockenbereich sowie hinsichtlich der Verbindungselemente führen zu einer Vielzahl von Fehlerquellen, sodass die Möglichkeit besteht, dass bei einer Montage des Nockens mit der Innenwelle ein zu hohes Spiel entsteht, sodass eine spielfreie Übertragung des Drehmomentes von der Innenwelle zum Nocken selbst nicht gewährleistet werden kann.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Verbindung die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einer verstellbaren Nockenwelle eines Kraftfahrzeuges sowie bei einem Verfahren zum Herstellen einer derartig verstellbaren Nockenwelle eines Kraftfahrzeuges zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zum Herstellen einer verstellbaren Nockenwelle sowie eine verstellbare Nockenwelle eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung zu stellen, welche auf einfache und kostengünstige Art und Weise hergestellt werden kann. Ferner soll es vorteilhaft möglich sein die einzelnen Nocken schnell, einfach und prozesssicher auf die Außenwelle bzw. die Innenwelle innerhalb einer monolithischen Haube aufzubringen.
Die voranstehende Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer verstellbaren Nockenwelle eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch eine verstellbare Nockenwelle eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen gemäß Anspruch 6. Weitere Merkmale und Details zur Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben worden sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Außerdem kann die erfindungsgemäße verstellbare Nockenwelle mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer verstellbaren Nockenwelle hergestellt sein. Das Verfahren zum Herstellen einer verstellbaren Nockenwelle eines Kraftfahrzeuges, wobei die Nockenwelle wenigstens einen an zumindest einem Außenwellensegment drehfest angeordneten Festnocken und wenigstens einen an einer sich konzentrisch innerhalb des Außen- wellensegmentes erstreckenden Innenwelle verdrehfest angeordneten Verstellnocken ausweist, weist zumindest die folgenden Schritte auf:
- Anordnen eines Außenwellensegmentes auf der Innenwelle,
- Erzeugen einer Oberflächenmodifikation auf einer Oberfläche der Innenwelle zur Erzeugung zumindest eines Anordnungsabschnittes,
- Anordnung des Festnockens auf wenigstens einem Abschnitt des Außenwellensegmentes und
- Anordnung des Verstellnockens auf dem Anordnungsabschnitt der Nockenwelle.
Die verstellbare Nockenwelle weist erfindungsgemäß eine relativ zur Außenwelle verstellba- re und insbesondere drehbare Innenwelle auf, welche konzentrisch bzw. koaxial zur Außenwelle angeordnet ist. Vorteilhaft liegt demzufolge die Innenwelle innerhalb der Außenwelle, welche beispielsweise in Form eines Rohres ausgebildet ist und demzufolge eine Durchgangsbohrung aufweist, durch welche hindurch sich die Innenwelle zumindest abschnittsweise erstreckt. Vorteilhaft weist die Außenwelle wenigstens ein Außenwellensegment auf, wel- ches folglich in Form eines Abschnittes der Außenwelle vorliegt und demzufolge einen Rohabschnitt bildet, welcher sich nicht vollständig entlang der Längsachse der Innenwelle erstreckt. Die verstellbare Nockenwelle weist zudem mindestens einen Festnocken sowie mindestens einen Verstellnocken auf, wobei der Festnocken verdrehfest mit der Außenwelle und insbesondere dem Außenwellensegment angeordnet ist, während der Verstellnocken dreh- fest mit der Innenwelle angeordnet ist. Bei einer Verdrehung der Außenwelle relativ zur Innenwelle wird folglich der Festnocken relativ zum Verstellnocken verdreht, sodass folglich eine Spreizung hinsichtlich des Winkels zwischen Verstellnocken und dem Festnocken erfolgt. Die hierbei genannte verstellbare Nockenwelle findet vorteilhaft Anwendung im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik, wobei als Kraftfahrzeuge im Rahmen der Erfindung insbesondere Land-, Luft-, und Wasserfahrzeuge verstanden werden können. Vorteilhaft ist die verstellbare Nockenwelle im Bereich der Motorentechnik und insbesondere im Bereich der Otto- und Dieselmotorentechnik anwendbar. Die verstellbare Nockenwelle dient vorteilhaft dazu, die Ladungswechsel zu optimieren und ein variables Verdichtungsverhältnis durch eine Variation des Einlassventils; zur Reduktion der Schadstoff- und C02-Emission zu ermöglichen. Des Weiteren ist es denkbar, dass die verstellbare Nockenwelle dazu dient, die variablen Ventilsteuerzeitverstellungen zwischen Einlas- und Auslassventil zu regeln. Vorteilhaft wird die verstellbare Nockenwelle eingesetzt, um die Gemischbildung bei den einspritzenden Moto- ren durch eine Erhöhung der Ladungsbewegung im Brennraum basierend auf einer gezielten Phasenverschiebung der Einlassventile zu optimieren, sowie die Schadstoffemissionen der Kaltstartphase des Verbrennungsmotors mittels Katheizung zum Beispiel durch ein frühzeitiges Öffnen des Auslassventiles zu reduzieren. Des Weiteren ist es auch denkbar, dass eine derart verstellbare Nockenwelle vorteilhaft dazu dient, das Abgasnachbehandlungssystem wie beispielsweise den Partikelregenerationsfilter durch eine auslassseitige Variabilität zu steuern bzw. das Abgasturboladesystem durch eine entsprechende auslassseitige Variabilität zu steuern. Im Rahmen der Erfindung dient die verstellbare Nockenwelle vorteilhaft dazu, die Variabilität in der Öffnungsdauer der Ventilerhebung zu ermöglichen, wobei eine stufenlose Öffnungsdauer des gesamten Nockenprofils, welches sich über den Festnocken und den Verstellnocken erstreckt, mittels einer Spreizung des Verstellnockens relativ zu dem Festnocken ermöglicht wird. Das Ventilabgriffelement, welches dabei beispielsweise ein Rollenschlepphe- bei ist, steht im ersten Teil der Ventilerhebungskurve mit dem Profil des Nockens in Kontakt, wobei ab dem Übergangspunkt der Kontakt zum plateauförmigen Profil des Verstellnockens wechselt. Eine Verstellung einer derartigen Nockenwelle und insbesondere der Innenwelle relativ zur Außenwelle wird vorteilhaft mittels eines Phasenstellers und insbesondere eines Dualphasenstellers bzw. eines Doppelphasenstellers ermöglicht.
Um den Aufbau einer derartigen komplexen verstellbaren Nockenwelle eines Kraftfahrzeuges zu ermöglichen, wird vorteilhaft auf eine Innenwelle ein Außenwellensegment angeordnet und insbesondere aufgeschoben. Zeitlich nachfolgend ist es möglich, dass auf der Oberfläche der Innenwelle ein Anordnungsabschnitt erzeugt wird, wobei die Oberfläche der In- nenwelle modifiziert bzw. verändert wird. Der Oberflächenmodifikation der Oberfläche der Innenwelle zur Erzeugung eines Anordnungsabschnittes nachfolgend werden erfindungsgemäß der Festnocken auf wenigstens einem Abschnitt des Außenwellensegmentes und der Verstellnocken auf dem Anordnungsabschnitt der Innenwelle angeordnet. Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin denkbar, dass die zuvor genannten Schritte auch einen zueinander variierenden Ablauf aufweisen können. So ist es möglich, dass der Festnocken selbst noch vor dem Erzeugen der Oberflächenmodifikation der Innenwelle auf zumindest einen Abschnitt des Außenwellensegmentes aufgebracht bzw. mit diesem verbunden bzw. an diesem angeordnet wird. Es ist des Weiteren denkbar, dass die Oberflächenmodifi- kation der Innenwelle vor dem Anordnen eines Außenwellensegmentes auf der Innenwelle erzeugt wird. Vorteilhaft ist es denkbar, dass die Oberflächenmodifikation der Innenwelle zu einer kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen und/oder stoffschlüssigen Verbindung des Verstellnockens mit der Nockenwelle dient, um den Verstellnocken insbesondere im Bereich des Anordnungsabschnittes der Innenwelle mit dieser Innenwelle verdrehfest zu verbinden, sodass bei einer Verdrehung der Innenwelle relativ zur Außenwelle das Drehmoment auf den Verstellnocken übertragen werden kann, sodass dieser sich gleichbleibend zur Innen- welle mit dieser um die zentrische Drehachse der Innenwelle verdreht. Im Rahmen der Erfindung ist es unerheblich, ob die Außenwelle gegenüber der Innenwelle oder die Innenwelle gegenüber der Außenwelle und insbesondere der Festnocken gegenüber dem Verstellnocken oder der Verstellnocken gegenüber dem Festnocken verdreht wird. Vorteilhaft wird das Außenwellensegment, welches in Form eines Rohrabschnittes bzw. Hohlwellenabschnittes vorliegt, über die Innenwelle, welcher vorteilhaft als Vollwelle ausgebildet ist, geschoben, sodass das Außenwellensegment die Innenwelle zumindest abschnittsweise umschließt. Folglich ist die Innenwelle zentrisch, vorzugsweise koaxial bzw. konzentrisch in der Außenwelle angeordnet. Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass die Oberflächenmodifikation mittels einer Materialaufwerfung erzeugt wird. So ist es denkbar, dass die Oberfläche der Innenwelle derart modifiziert wird, dass diese insbesondere im Anordnungsabschnitt Aufwerfungen des eigenen Materials aufweist. Ein zusätzliches Anordnen, Einbringen oder Verbinden von Haltemittel oder Materialien an der Innenwelle und/oder dem Verstellnocken, welche dazu dienen sollen den Verstellnocken mit der Innenwelle zu verbinden, wird dadurch vorteilhaft vermieden.
Vorteilhaft ist es denkbar, dass die Materialaufwerfung mittels Rollieren erzeugt wird. Bei dem Prozess des Rollierens erfolgt eine spanlose Bearbeitung mit einem Wälzkörper, wel- eher zur Glättung und Verfestigung von Werkstoffoberflächen dient. Hierbei wird vorteilhaft beispielsweise gegen die sich drehende Innenwelle ein Rollierwerkzeug mit großer Kraft gedrückt, sodass das Material der Innenwelle derart zu fließen beginnt, dass es folglich verdrängt wird. Vorteilhaft wird das Verfahren des Rollierens mittels Werkzeugen wie beispielsweise Rollierscheiben ausgeführt, welche eine aufgeraute Wirkfläche aufweisen. Mittels dem Verfahren des Rollierens und insbesondere der Erzeugung einer Materialaufwerfung auf der Oberfläche der Innenwelle zur Erzeugung von wenigstens einem Anordnungsabschnitt und vorteilhaft einer Mehrzahl von Anordnungsabschnitt auf der Innenwelle erhöht sich folglich der Außendurchmesser der Innenwelle zumindest im Bereich. Wird nach Erzeugung des Anordnungsabschnittes bzw. der Materialaufwerfung ein Nocken auf die Innenwelle geschoben, welcher vorteilhaft eine Durchgangsbohrung aufweist, durch welche hindurch sich die Innenwelle erstrecken kann, findet folglich zumindest im Bereich des Anordnungsabschnittes, welcher eine Oberflächenmodifikation aufweist, zumindest eine kraftschlüssige Verbindung zwi- sehen dem Nocken und der Innenwelle und insbesondere der modifizierten Oberfläche der Innenwelle statt. Wird eine Oberflächenmodifikation und insbesondere eine Rollierung der Oberfläche der Innenwelle vor dem Aufschieben des Festnockens auf die Innenwelle und des Verbindens des Festnockens mit dem Außenwellensegment durchgeführt, so ist es vor- teilhaft denkbar, dass der Festnocken selbst eine Durchgangsbohrung aufweist, der im Durchmesser größer dimensioniert ist, als der Durchmesser der Durchgangsbohrung des Verstellnockens, um folglich über die Oberflächenmodifikation der Oberfläche der Innenwelle hinweg geschoben werden zu können, ohne, dass eine beispielsweise kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Festnocken und der Innenwelle erzeugt wird. Es wäre jedoch auch denkbar, dass der Festnocken und der Verstellnocken einen im Wesentlichen vergleichbar dimensionierten Durchgangsbohrungsdurchmesser aufweisen, wobei es hierbei erforderlich wäre, dass der Festnocken vor dem Erzeugen der Oberflächenmodifikation der Innenwelle zumindest auf die Innenwelle aufgeschoben und vorteilhaft zudem an dem Außenwellensegment angeordnet wird. Im Rahmen der Erfindung ist es vorteilhaft möglich, dass der Festno- cken kraftschlüssig mit dem Außenwellensegment und insbesondere einem distalen Ende des Außenwellensegmentes verbunden wird. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Anordnung des Festnockens mit dem Außenwellensegment über eine formschlüssige und/oder eine stoffschlüssige Verbindung erfolgt. Vorteilhaft wird der Festnocken über zumindest einen Abschnitt des Außenwellensegmentes geschoben, wobei der Festnocken vorteilhaft einen Durchgangsbohrungsdurchmesser aufweist, welcher im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Außenwellensegmentes entspricht, um vorteilhaft eine Presspassungsverbindung zwischen dem Außenwellensegment und dem Festnocken zu erzeugen. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Außenwellensegment einen Einführbereich aufweist, welcher in Form einer Einführschräge, eines Absatzes oder einer Ausnehmung oder vergleichbarem ausgestaltet sein kann. Dieser Einführbereich dient vorteilhaft dazu, dass der Festnocken über diesen Einführbereich verdrehfest mit dem Außenwellensegment verbunden wird. Vorteilhaft dient der Einführbereich, insbesondere ein Abschnitt dieses Einführbereiches selbst zudem auch als Begrenzungsbereich, um ein weiteres bzw. ein nicht geplantes zu weites Aufschieben des Festnockens auf dem Außenwellensegment zu verhindern.
Vorteilhaft weist die verstellbare Nockenwelle wenigstens zwei mit jeweils einem Außenwellensegment verbundenen Festnocken und einen zwischen den Festnocken angeordneten und verdrehfest mit der Innenwellen verbundenen Verstellnocken auf. Folglich besteht ein Nockenpaket selbst, welches ein Nockenprofil aufweist, aus mehr als einem Festnocken und einem Verstellnocken, nämlich vorteilhaft aus wenigstens zwei Festnocken und einem Verstellnocken, welcher zwischen beiden Festnocken angeordnet ist. Demzufolge ist es denkbar, dass ein weiterer Festnocken benachbart zu dem Verstellnocken und ein weiteres Au- ßenwellensegment benachbart zu dem weiteren Festnocken auf der Innenwelle angeordnet werden, wobei der weitere Festnocken an dem weiteren Außenwellensegment angeordnet und insbesondere verdrehfest mit diesem verbunden wird. Der Aufbau bzw. die Montage der verstellbaren Nockenwelle erfolgt demnach in modularer Bauweise, insbesondere aufgrund der vorteilhaften modularen Bauweise der Außenwelle, welche aus wenigstens einem Au- ßenwellenmodul und vorteilhaft aus ein zwei oder mehr Außenwellensegmenten besteht.
Vorteilhaft wird der Festnocken bzw. werden die beiden Festnocken eines Nockenpaketes zumindest kraftschlüssig oder formschlüssig oder stoffschlüssig mit dem Außenwellenseg- ment verbunden. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Festnocken kraftschlüssig und formschlüssig und stoffschlüssig mit dem Außenwellensegment verbunden ist. Vergleichbares gilt für die Verbindung zwischen dem Verstellnocken und dem Innenwellensegment, welches ebenfalls zumindest kraftschlüssig oder formschlüssig oder stoffschlüssig mit dem Innensegment verbunden sein kann. Vorteilhaft ist jedoch, dass der Verstellnocken kraftschlüssig über die Materialaufwerfung mit der Innenwelle verbunden wird. Vorteilhaft ermöglicht eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Verbindungsnocken und dem Außenwellensegment sowie der Verstellnocke und der Innenwelle eine einfache und kostengünstige Herstellung bzw. Montage einer verstellbaren Nockenwelle für Kraftfahrzeuge. Es ist des Weiteren eine verstellbare Nockenwelle eines Kraftfahrzeuges beansprucht, welche wenigstens einen an einem Außenwellensegment verdrehfest angeordneten Festnocken und wenigstens einen an einer sich konzentrisch innerhalb des Außenwellensegmentes erstreckenden Innenwelle verdrehfest angeordneten Verstellnocken aufweist, wobei der Verstellnocken wenigstens kraftschlüssig mit einem sich zumindest abschnittsweise entlang der Innenwelle erstreckenden Anordnungsabschnitt der Innenwelle verbunden ist, wobei der Anordnungsabschnitt eine Oberflächenmodifikation der Oberfläche der Innenwelle aufweist. Wie bereits im Vorfeld erläutert, ist das Außenwellensegment vorteilhaft in Form eines Rohrsegmentes mit einer Mantelfläche und einer Durchgangsbohrung, durch welche sich hindurch zumindest abschnittweise die Nockenwelle erstreckt, ausgestaltet. Die Innenwelle ist dabei vorteilhaft ein zylindrisches stangenförmiges Element, besonders vorteilhaft eine Vollwelle, welche sich zumindest abschnittsweise durch die Durchgangsbohrung des Außenwellensegmentes erstreckt. Bei der verstellbaren Nockenwelle können die Verstellnocken relativ zu den Festnocken drehbar bzw. verstellbar angeordnet sein, um ein Nockenprofil eines Nockenpaketes, welches aus wenigstens einem Festnocken und wenigstens einem Verstellno- cken gebildet ist, zu verändern. Der Verstellnocken sowie die Festnocken weisen jeweils vorteilhaft eine Durchgangsbohrung auf, durch welche sich hindurch zumindest ein Abschnitt der Innenwelle erstreckt. Vorteilhaft weist der Festnocken eine derartig dimensionierte Durchgangsbohrung auf, dass zumindest auch das Außenwellensegment sich abschnittweise durch diese Durchgangsbohrung erstrecken kann bzw. zumindest abschnittweise in die Durchgangsbohrung hinein erstrecken kann. Vorteilhaft ist es denkbar, dass der Verstellnocken zwischen zwei Festnocken platziert ist, welche als einzelne Festnockenelemente oder als ein gemeinsames Festnockenelement in Doppelambossbauweise ausgestaltet sind. Unter dem Begriff der Doppelambossbauweise wird im Rahmen der Erfindung eine Ausgestaltung der Festnocken verstanden, bei welcher die Festnocken einen gemeinsamen Grundbereich aufweisen, durch welchen sich hindurch die Durchgangsbohrung erstreckt, während insbesondere der Nockenerhebungsbereich der Festnocken beanstandet zueinander ausge- staltet ist. Zwischen diesen beiden im Grundbereich miteinander verbundenen Festnocken ist folglich eine Aussparung vorgesehen, innerhalb welcher der Verstellnocken eingebracht ist. Der Festnocken bzw. die Festnocken und der Verstellnocken liegen vorteilhaft konzentrisch zueinander, sodass bei einer Verdrehung der Festnocken zum Verstellnocken bzw. des Verstellnockens zu den Festnocken eine Verdrehung der Nocken um eine identische Drehachse erfolgt. Vorteilhaft bilden die Festnocken und der Verstellnocken ein gemeinsames Nockenprofil aus, welches basierend auf der relativen Drehbewegung zwischen den Festnocken und dem Verstellnocken variierbar ist. Besonders vorteilhaft gelangt der Verstellnocken und insbesondere die Verstellnockenkontur in Kontakt mit einem entsprechend mit der jeweiligen Nockenkontur wechselwirkenden Abgriffselement, wie beispielsweise einem Schlepphebel zur Übertragung der Drehbewegung der Nockenwelle in eine translatorische Bewegung zur Steuerung der Ventile, sofern der Verstellnocken relativ zu den Festnocken verdreht ist und die Nockenkontur des Verstellnockens sich folglich relativ zu der Nockenkontur des Festnockens bzw. der Festnocken verschiebt bzw. eine veränderte Position einnimmt.
Vorteilhaft ist die Oberflächenmodifikation der Oberfläche der Innenwelle eine Materialaufwerfung, welche beispielsweise mittels des Rollierverfahrens erzeugt wird. So ist es denkbar, dass die Verstellnocken mittels eines Aufpressens und insbesondere mittels einer kraftschlüssigen Verbindung im Anordnungsabschnitt mit der Innenwelle verbunden wird, sodass bei einer Drehung der Innenwelle auch eine Drehung des Verstellnockens erfolgt.
Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass die Nockenwelle wenigstens zwei Außenwel- lensegmente aufweist, an welchen jeweils ein Festnocken verdrehfest angeordnet ist. Vorteilhaft wird folglich der Verstellnocken von beiden Festnocken und dementsprechend mit den Festnocken verbundenen Außenwellensegmenten eingefasst. Ein derartiger modularer Aufbau, insbesondere der Außenwelle mittels der Verwendung von einzelnen Außenwellensegmenten sowie der Ausgestaltung des Nockenpaketes, vorteilhaft aufweisend wenigstens einen Festnocken und wenigstens einen Verstellnocken und besonders vorteilhaft wenigstens zwei Festnocken und einen zwischen den Festnocken angeordneten Verstellnocken, ermöglicht vorteilhaft eine einfache Herstellung der verstellbaren Nockenwelle. Im Rahmen der Erfindung ist es des Weiteren denkbar, dass das Außenwellensegment wenigstens einen distalen Mantelflächenbereich aufweist, dessen Außendurchmesser zumindest abschnittweise kleiner dimensioniert ist, als ein Außendurchmesser, der verbliebenen Mantelfläche. Vorteilhaft weist demzufolge das Außenwellensegment wenigstens an einem der distalen Enden und vorteilhaft an beiden distalen Enden im Bereich der Mantelfläche einen Einführbereich auf. Dieser Einführbereich dient vorteilhaft dazu den Festnocken zumindest abschnittweise auf das Außenwellensegment und vorteilhaft auf einen Abschnitt aufzuschieben. Der Einführbereich ist vorteilhaft in Form einer sich im Wesentlichen kontinuierlich verringernden bzw. ansteigenden Einführschräge, einer Durchmesserverjüngung, einer Aussparung, eines Absatzes oder in einer vergleichbaren geometrischen Form ausgestaltet, mit- tels welcher sich ein zumindest abschnittsweise geringer dimensionierte Außendurchmesser im Einführbereich ausgestaltet, als im verbleibenden Außenwellensegment. Es ist des Weiteren denkbar, dass die in Längsrichtung des Außenwellensegments betrachtete Länge dieser Einführbereiche bzw. dieses Einführbereiches im Wesentlichen der Breite des Festnockens entspricht, sodass der Festnocken auf diesen Einführbereich vorteilhaft vollständig, zumin- dest jedoch nahezu vollständig anordenbar und darüber mit dem Außenwellensegment vorteilhaft verdrehfest verbunden ist.
Im Rahmen der Erfindung ist es vorteilhaft denkbar, dass die Verstellnocke und die Festnocke konzentrisch zueinander angeordnet sind und dass die Durchgangsbohrung der Festno- cke größer dimensioniert ist, als die Durchgangsbohrung der Verstellnocke. Dies ist dann insbesondere vorteilhaft, wenn eine Montage des gesamten Nockenpaketes, vorteilhaft bestehend aus zumindest einer Festnocke und einer Verstellnocke, nach dem Aufbringen der Materialaufwerfung auf der Innenwelle auf diese Innenwelle aufgeschoben wird. Vorteilhaft ist die Durchgangsbohrung der Verstellnocke in etwa derart groß dimensioniert wie der Auß- endurchmesser bzw. der Umfangsdurchmesser der Innenwelle. Demgegenüber ist die Durchgangsbohrung der Festnocke größer als der Außendurchmesser bzw. der Umfangs- durchmesse, der Innenwelle dimensioniert und besonders vorteilhaft größer als der Außendurchmesser der Materialaufwerfung bzw. Rollierung, um ein hierüber Hinweggleiten des Festnockens über die Materialaufwerfung der Innenwelle während des Montageprozesses zu ermöglichen. Vorteilhaft ist die Durchgangsbohrung des Festnockens maximal identisch zum Außendurchmesser bzw. zum Umfangsdurchmesser des Außenwellensegmentes, um ein sicheres Anordnen des Festnockens auf dem Außenwellensegment insbesondere mittels einer Presspassung, vorteilhaft durch Erzeugung einer kraftschlüssigen Verbindung zu ermöglichen. Durch die Verwendung einer kraftschlüssigen Verbindungen zwischen dem Festnocken und dem Außenwellensegment sowie auch zwischen dem Verstellnocken und der Innenwelle ist eine einfache und kostengünstige sowie auch eine prozesssichere Herstellung und eine dauerhafte Verwendung der verstellbaren Nockenwelle möglich.
Bei der beschriebenen verstellbaren Nockenwelle ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Verfahren zum Herstellen einer verstellbaren Nockenwelle gemäße dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
Ausführungsformeln einer erfindungsgemäßen verstellbaren Nockenwelle werden
gend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform einer verstellbaren
Nockenwelle,
Figur 2 in einer seitlichen Schnittdarstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen verstellbaren Nockenwelle, Figur 3 in einer seitlichen Schnittdarstellung eine Vergrößerung des Ausschnittes C, wie in der Figur 2 gezeigt,
Figur 4 in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform eines Nockenpaketes einer erfindungsgemäßen verstellbaren Nockenwelle,
Figur 5 in einer seitlichen Schnittdarstellung eine Ausführungsform eines Nockenpaketes einer erfindungsgemäßen Nockenwelle,
Figur 6 in einer perspektivischen Ansicht ein Ausschnitt aus einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nockenwelle aufzeigend ein Nockenpaket in einer ersten Positionierung und
Figur 7 in einer perspektivischen Ansicht die in der Figur 7 gezeigte Ausschnitt der erfindungsgemäßen Nockenwelle in einer zweiten Positionierung des Nockenpaketes. Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Fig. 1 bis 7 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
In der Fig. 1 ist in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform einer erfindungsge- mäßen verstellbaren Nockenwelle 1 gezeigt. Die Nockenwelle 1 weist eine Innenwelle 2 sowie zwei Außenwellensegmente 3.1 und 3.2 auf. Jedes Außenwellensegment 3.1 , 3.2 weist zumindest einen Einführbereich 10 auf, welcher an einem distalen Mantelflächenbereich 12 ausgebildet ist. Die Festnocken 7.1 , 7.2 sind, wie in dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 gezeigt, ein Bestandteil eines Nockenpaketes 4.1 , 4.2, wobei es denkbar ist, dass die No- ckenwelle 1 eine Mehrzahl an derartigen Nockenpaketen 4.1 , 4.2 aufweisen kann. Jedes Nockenpaket 4.1 , 4.2 weist einen ersten Festnocken 7.1 und einen zweiten Festnocken 7.2 auf, wobei zwischen den beiden Festnocken, 7.1 , 7.2 ein Verstellnocken angeordnet ist. Vorteilhaft erstreckt sich die Innenwelle 2 durch die in der Figur 1 gezeigte Durchgangsbohrung der Festnocken BF, sowie durch eine hier nicht gezeigte Durchgangsbohrung der Verstellnocken 8 und durch eine entsprechende hier nichtgezeigte Durchgangsbohrung der Außenwellensegmente 3.1 und 3.2. Die Anordnung der Festnocken 7.1 , 7.2 und des Verstellnockens 8 werden insbesondere in den Figuren 2 und 3 verdeutlicht.
In den Figuren 2 und 3 ist in einer seitlichen Ansicht eine Schnittdarstellung einer Ausfüh- rungsform der erfindungsgemäßen verstellbaren Nockenwelle 1 gezeigt, wobei die Figur 3 eine vergrößerte Darstellung des Bereiches C, wie in der Figur 2 gezeigt, aufzeigt. Der in den Figuren 2 und gezeigte Abschnitt einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nockenwelle 1 weist wenigstens ein Nockenpaket 4 auf, welches einen ersten Festnocken 7.1 und einen zweiten Festnocken 7.2 sowie einen zwischen den Festnocken 7.1 und 7.2 ange- ordneten Verstellnocken 8 aufweist. Wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich, weist die
Durchgangsbohrung BF der Festnocken 7.1 und 7.2 einen größeren Durchmesser auf als die Durchgangsbohrung Bv des Verstellnockens 8. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, dass während des Zusammenbaus der verstellbaren Nockenwelle 1 das Nockenpaket 4 in einem vormontierten Zustand, das heißt, bestehend aus den beiden Festnocken 7.1 und 7.2 sowie dem Verstellnocken 8 über die Innenwelle 2 geschoben werden kann, wobei es denkbar wäre, dass die Innenwelle 2 hierbei bereits einer Oberflächenmodifikation 20 und insbesondere einer Materialaufwerfung in Form einer Rollierung unterworfen wurde. Basierend auf den unterschiedlichen Durchmessern Bv, BF der Bohrungen von Festnocken 7.1 , 7.2 und Verstellnocken 8 wird folglich gewährleistet, dass insbesondere bei einem Aufschieben des Nocken- paketes 4 auf die Innenwelle 2 insbesondere der erste Festnocken 7.1 über die Oberflächenmodifikation 20 und insbesondere die Materialaufwerfung 20 der Innenwelle 2 hinüber bewegt wird, während bei einem Weiterbewegen des Nockenpaketes 4 entlang der Innenwelle 2 insbesondere in dargestellter Pfeilrichtung P eine Kontaktierung zwischen der Oberfläche der Durchgangsbohrung Bv des Verstellnockens 8 und der Materialaufwerfung 20 bzw. der Oberflächenmodifikation 20 der Innenwelle 2 stattfindet. Hierdurch wird vorteilhaft eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Verstellnocken 8 und der Innenwelle 2 ermöglicht. Es ist denkbar, dass nach der Montage des Nockenpaketes 4 auf die Innenwelle 2 und einer Anordnung des Verstellnockens 8 auf dem Anordnungsabschnitt 21 der Innenwelle 2, welche die Oberflächenmodifikation 20 aufweist, vorteilhaft ein erstes Außenwellensegment 3.1 sowie ein zweites Außenwellensegment 3.2 auf die Innenwelle 2 aufgeschoben wird. Es wäre auch denkbar, dass das erste Außenwellensegment 3.1 oder 3.2, je nach Montagerichtung bereits vor dem Aufbringen des Nockenpaketes 4 auf die Innenwelle 2 aufgeschoben wurde.
Wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt, weisen beide Außenwellensegmente 3.1 und 3.2 vorteilhaft an beiden distalen Enden 12 und insbesondere an den distalen Mantelflächenbereichen 12 jeweils einen Einführbereich 10 auf. Dieser Einführbereich kann beispielsweise in Form eines Absatzes, einer einführschräge, einer Ausnehmung oder Aussparung oder in vergleichbarer geometrisch die Mantelfläche verändernder Form ausgestaltet sein. Vorteilhaft weist der Außendurchmesser und insbesondere der Umfangsdurchmesser der Außenwellensegmente 3.1 bzw. 3.2 im Bereich der Einführbereiche 10, wie mit dem Bezugszeichen Da gekennzeichnet, einen geringeren Durchmesser auf als in dem verbleibenden Bereich des Außenwellensegmentes, wie mit dem Bezugszeichen Db gekennzeichnet. Die Form und Ausprägung bzw. geometrische Ausgestaltung der Einführbereiche 10 soll im Rahmen der Erfindung nicht auf eine definierte geometrische Form begrenzt werden. Vielmehr ist zu beachten, dass die Einführbereiche 10 derart ausgestaltet sind, dass vorteilhaft eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Festnocken 7.1 und 7.2 und den jeweiligen Außenwel- lensegmenten 3.1 bzw. 3.2 gewährleistet ist. Vorteilhaft dient der Einführbereich 10 des jeweiligen Außenwellensegmentes 3.1 bzw. 3.2 auch dazu, ein zu weites Aufbringen bzw. Aufschieben des Nockenpaketes 4 bzw. der Festnocken 7.1 bzw. 7.2 des Nockenpaketes 4 auf das Außenwellensegment 3.1 b zw. 3.2 zu verhindern. Im Rahmen der Erfindung wäre es auch denkbar, dass zuerst das Außenwellensegment 3.1 bzw. 3.2 auf die Innenwelle 2 aufgeschoben bzw. aufgebracht wird, bevor eine Rollierung der Innenwelle 2 und insbesondere eine Oberflächenbehandlung der Innenwelle 2 zur Erzeugung einer Oberflächenmodifikation 20 stattfindet. Demzufolge wäre es denkbar, dass im Verfahren zum Erstellen der erfindungsgemäßen Nockenwelle zuerst ein erstes Außenwel- lensegment 3.1 auf eine Innenwelle 2 aufgeschoben wird, welche beispielsweise in einem Futter auf einem Nockensetzautomaten aufgebracht ist. Nachfolgend könnte die Rollierung der Innenwelle 2 stattfinden, um eine Materialaufwerfung 20 auf der Oberfläche der Innen- welle 2 zu erzeugen. In einem weiteren Schritt wäre es denkbar, dass das Nockenpaket 4, vorteilhaft mit eingefädeltem bzw. zwischen den Festnocken 7.1 angeordnetem Verstellnocken 8, auf die Innenwelle 2 aufgebracht wird, sodass es zu einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten Festnocken 7.1 und dem ersten Außenwellensegment 3.1 sowie dem Verstellnocken 8 und der Oberflächenmodifikation 20 bzw. der Materialaufwerfung 20 der Innenwelle 2 kommt. In einem weiteren nachfolgenden Schritt wäre es denkbar, dass ein zweites Außenwellensegment 3.2 auf die Innenwelle 2 und derart weit in den Bereich des Nockenpaketes 4 auf die Innenwelle 2 aufgeschoben wird, dass insbesondere der Einführbereich 10 kraftschlüssig mit dem zweiten Festnocken 7.2 des Nockenpaketes 4 verbunden wird. Es ist denkbar, dass zwischen den Außenwellensegmenten 3.1 und 3.2 und dem Verstellnocken 8 ein Abstand vorliegt, um eine Kontaktierung der Außenwellensegmente 3.1 bzw. 3.2 mit den Verstellnocken 8 zu verhindern. Vorteilhaft wird dadurch eine Reibung bei der Bewegung zwischen Außenwelle bzw. Außenwellensegmenten 3.1 , 3.2 und Innenwelle 2 und insbesondere zwischen Festnocken 7.1 und 7.2 und Verstellnocken 8 verhindert. Ein zu weites Aufschieben der Festnocken 3.1 , 3.2 auf die Außenwellensegmente 3.1 , 3.2 wird vorteilhaft durch ein Begrenzungselement 9 ermöglicht, wie beispielsweise in der Fig. 3 gezeigt. Dieses Begrenzungselement 9 ist vorteilhaft ein Bestandteil des Einführbereiches 10 und weist eine Wandung auf, welche sich im Wesentlichen - zumindest abschnittsweise - in radialer Richtung erstreckt.
In der Figur 4 ist in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform eines Nockenpaketes 4 gezeigt, welches ein Element der erfindungsgemäßen verstellbaren Nockenwelle 1 ist. Das Nockenpaket 4 weist einen ersten Festnocken 7.1 und einen zweiten Festnocken 7.2 auf, welche den Verstellnocken 8 einschließen. Der Verstellnocken 8 weist vorteilhaft eine identische Nockenkontur zu den Festnocken 7.1 und 7.2 auf und ist konzentrisch zu den Festnocken 7.1 und 7.2 gelagert, sodass bei einer Bewegung des Verstellnockens 8 relativ zu den Festnocken 7.1 und 7.2 eine Drehung der Nocken 7.1 , 7.2, 8 um eine gemeinsame Drehachse D, wie insbesondere in der Fig. 4 gezeigt, erfolgen kann. Vorteilhaft ist der Verstellnocken 8 relativ beweglich zu den Festnocken 7.1 und 7.2 ausgestaltet. Wie in der Figur 4 gezeigt, weist die Durchgangsbohrung BF des Festnockens 7.1 bzw. 7.2 sowie auch die Durchgangsbohrung Bv des Verstellnockens 8 jeweils - zumindest abschnittsweise - eine strukturierte Oberfläche 30 bzw. 31 auf, welche identisch zueinander oder auch unterschiedlich zueinander ausgestaltet sein können. Basierend auf dieser strukturierten Oberfläche 30, 31 wird eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Festnocken 7.1 , 7.2 und den Oberflä- chen der Außenwellensegmente 3.1 bzw. 3.2 sowie auch zwischen dem Verstellnocken 8 und der Oberfläche der Innenwelle 2, wie beispielsweise in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, optimiert. Die Festnocken 7.1 bzw. 7.2 sind vorteilhaft in ihrem Grundbereich 7.3 miteinander verbunden und bilden folglich einen mit zwei Nockenprofilen bestehenden Festnocken aus. Eine derartige Anordnung von Festnocken zueinander wird auch im Rahmen der Erfindung als Doppelamboss bezeichnet. Zwischen den Nockenkonturen der einzelnen Festnocken 7.1 und 7.2, welche zueinander beabstandet sind, ist folglich eine Ausnehmung ausgebildet, in welcher der Verstellnocken 8 eingefasst ist. Es wäre jedoch auch denkbar, dass lediglich ein Verstellnocken 8 und e3in Festnocken 7.1 oder 7.2 angeordnet werden. Vorteilhaft könnte dabei zumindest der Festnocken 7.1 oder 7.2 und/oder der Verstellnocken 8 auf einer Hülse (hier nicht gezeigt) aufgepresst sein, wobei diese Hülse zumindest mit einem Außenwellen- segment 3.1 oder 3.2 oder auch mit der Innenwelle 2, vorteilhaft unter Anwendung einer kraftschlüssigen Verbindung, wirkverbunden werden bzw. sein kann.
In der Fig. 5 ist schematisch in einer seitlichen Ansicht eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines Nockenpaketes 4 gezeigt. Das in der Fig. 5 gezeigte Nockenpaket 4 weist vorteilhaft einen ersten Festnocken 7.1 und einen hier nicht gezeigten zweiten Festnocken 7.2 auf, zwischen denen ein Verstellnocken 8 angeordnet ist. Wie insbesondere auch in der Fig. 5 gezeigt, weist der Verstellnocken 8 eine Durchgangsbohrung Bv auf, welche kleiner dimensioniert ist, als die Durchgangsbohrung BF der Festnocken 7.1 bzw. 7.2. Die Festnocken 7.1 bzw. 7.2 bzw. das als Doppelamboss ausgestaltete Festnockenelement kann um eine zum Verstellnocken 8 identische Drehachse D bewegt werden, sodass folglich die Fest- nocken 7.1 , 7.2 und der Verstellnocken 8 konzentrisch bzw. koaxial hinsichtlich deren Drehachse D zueinander angeordnet sind. Des Weiteren weist der Verstellnocken 8 eine Freistellung 1 1 auf, innerhalb welchem der Übergangsbereich 7.4 des Grundbereiches 7.3 des Dop- pelamboss-Festnockens verläuft. Basierend auf der Freistellung 1 1 des Verstellnockens 8 ist eine Drehung des Verstellnockens 8 relativ zum Festnocken 7.1 bzw. 7.2 möglich. Vorteilhaft dient diese Freistellung 1 1 auch dazu die Innenwelle 2 in zumindest einem der Außenwellen- segmente 3.1 , 3.2 zu lagern.
Die Bewegung bzw. Drehbewegung des Verstellnockens 8 ist relativ zu den Festnocken 7.1 bzw. 7.2 und insbesondere die Verstellung des Nockenpaketes 4 ist vorteilhaft in den Fig. 6 und 7 aufgezeigt. So zeigt die Fig. 6 in einer perspektivischen Ansicht schematisch einen Aussschnitt einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nockenwelle 1 mit einem Nockenpaket 4 in einer ersten Positionierung, in welcher der Verstellnocken 8 keine Drehbewegung relativ zu dem Festnocken 7.1 bzw. 7.2 erfahren hat. Folglich weist das Nockenpaket 4 eine ebene Nockenkontur auf. Bei einer Drehbewegung der Innenwelle 2 relativ zu der Au- ßenwelle bzw. den Außenwellensegmenten 3.1 bzw. 3.2 findet folglich eine Drehbewegung des Verstellnockens 8 relativ zu den Festnocken 7.1 bzw. 7.2 statt. Hierdurch erfährt das Nockenpaket 4 eine Abspreizung des Verstellnockens 8 relativ zu den Festnocken 7.1 bzw. 7.2, wie insbesondere in der Fig. 7 aufgezeigt. Basierend auf der Abspreizung wird folglich das Nockenprofil des gesamten Nockenpaketes 4, über welches ein Abgriffselement eine Einstellung bzw. Verstellung von Einlass- und/oder Auslassventilen steuert, verändert. Vorteilhaft wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer verstellbaren Nockenwelle sowie auch mit der erfindungsgemäßen verstellbaren Nockenwelle eines Kraftfahrzeuges, vorteilhaft hergestellt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, eine Herstellung bzw. Fertigung und Montage einer verstellbaren Nockenwelle in einfacher und kostengünstiger Weise ermöglicht. Ein Anordnen eines Verbindungselementes, wie beispielsweise bei einem Verstiften, zum Verbinden der Innenwelle mit dem Verstellnocken ist folglich vorteilhaft nicht mehr erforderlich. Zudem ist vorteilhaft zu erwähnen, dass mittels dem erfindungsgemäßen Verfahrens eine Herstellung bzw. Montage der verstellbaren Nockenwelle in einer einzigen Anlage ermöglicht wird, wobei die einzelnen Elemente, sprich die Innenwelle sowie die Außenwellensegmente, das Nockenpaket mit den Festnocken und dem Verstellnocken in einer gemeinsamen Anlage montiert werden können. Dies verhindert vorteilhaft den zeit- und kostenaufwändigen Transport von Halbzeugen und vermeidet Beschädigungen von halbmontierten bzw. vormontierten Nockenwellen. Des Weiteren ist vorteilhaft, dass mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auch geschliffene Nocken und insbesondere geschliffene Festnocken bzw. geschliffene Verstellnocken verbaut werden können.
Bezugszeichenliste
1 Nockenwelle
2 Innenwelle
3.1 erstes Außenwellensegment
3.2 zweites Außenwellensegment
4.1 erstes Nockenpaket
4.2 zweites Nockenpaket
4 Nockenpaket
7.1 erster Festnocken
7.2 zweiter Festnocken
7.3 Grundbereich
7.4 Übergangsbereich
8 Verstellnocken
9 Begrenzungselement
10 Einfuhrbereich
1 1 Freistellung
12 distales Ende/distaler Mantelflächenbereich
20 Oberflächenmodifikation/Materialaufwerfung
21 Anordnungsabschnitt
30 strukturierte Oberfläche des Festnockens
31 strukturierte Oberfläche des Verstellnockens BF Durchgangsbohrung der Festnocke
Bv Durchgangsbohrung der Verstellnocke
D Drehachse
Da Außendurchmesser distaler Mantelflächenbereich
Db Außendurchmesser der verbliebenen Mantelfläche
P Pfeilrichtung

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Herstellen einer verstellbaren Nockenwelle (1 ) eines Kraftfahrzeuges, wobei die Nockenwelle (1 ) wenigstens einen an zumindest einem Außenwellensegment (3.1 , 3.2) verdrehfest angeordneten Festnocken (7.1 , 7.2) und wenigstens einen an einer sich konzentrisch innerhalb des Außenwellensegmentes (3.1 , 3.2) erstreckenden Innenwelle (2) verdrehfest angeordneten Verstellnocken (8) aufweist, aufweisend zumindest die folgenden Schritte:
- Anordnen eines Außenwellensegmentes (3.1 , 3.2) auf der Innenwelle (2);
- Erzeugen einer Oberflächenmodifikation (20) auf einer Oberfläche der Innenwelle (2) zur Erzeugung zumindest eines Anordnungsabschnittes (21 ),
- Anordnen des Festnockens (7.1 , 7.2) auf wenigstens einem Abschnitt des Außenwellensegmentes (3.2, 3.2) und
- Anordnen des Verstellnockens (8) auf dem Anordnungsabschnitt (21 ) der Innenwelle (2).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Oberflächenmodifikation (20) mittels einer Materialaufwerfung erzeugt wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Materialaufwerfung mittels Rollieren erzeugt wird.
4. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein weiterer Festnocken (7.1 , 7.2) benachbart zu dem Verstellnocken (8) und ein weiteres Außenwellensegment (3.1 , 3.2) benachbart zu dem weiteren Festnocken (7.1 , 7.2) auf der Innenwelle (2) angeordnet werden, wobei der weitere Festnocken (7.1 , 7.2) an dem weiteren Außenwellensegment (3.1 , 3.2) angeordnet wird.
5. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Festnocken (8) zumindest kraftschlüssig oder formschlüssig oder stoffschlüssig mit dem Außenwellensegment (3.1 , 3.2) verbunden wird.
6. Verstellbare Nockenwelle (1 ) eines Kraftfahrzeuges, welche wenigstens einen an einem Außenwellensegment (3.1 , 3.2) verdrehfest angeordneten Festnocken (7.1 , 7.2) und wenigstens einen an einer sich konzentrisch innerhalb des Außenwellensegmentes (3.1 , 3.2) erstreckenden Innenwelle (2) verdrehfest angeordneten Verstellnocken (8) aufweist, wobei der Verstellnocken (8) wenigstens kraftschlüssig mit einem sich zumindest abschnittsweise entlang der Innenwelle (2) erstreckenden Anordnungsabschnitt (21 ) der Innenwelle (2) verbunden ist, wobei der Anordnungsabschnitt (21 ) eine Oberflächenmodifikation (20) der Oberfläche der Innenwelle (2) aufweist.
7. Verstellbare Nockenwelle (1 ) gemäß Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verstellnocken (8) zwischen zwei Festnocken (7.1 , 7.2) platziert ist, welche als einzelne Festnockenelemente oder als ein gemeinsames Festnockenelement in Doppelambossbauweise ausgestaltet sind.
8. Verstellbare Nockenwelle (1 ) gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Nockenwelle (1 ) wenigstens zwei Außenwellensegmente (3.1 , 3.2) aufweist, an welchen jeweils ein Festnocken (7.1 , 7.2) verdrehfest angeordnet ist.
9. Verstellbare Nockenwelle (1 ) gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Außenwellensegment (3.1 , 3.2) wenigstens einen distalen Mantelflächenbereich (12) aufweist dessen Außendurchmesser (Da) zumindest abschnittsweise kleiner dimensioniert ist, als ein Außendurchmesser (Db) der verbliebenen Mantelfläche.
10. Verstellbare Nockenwelle (1 ) gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verstellnocke (8) und die Festnocke (7.1 , 7.2) konzentrisch zueinander angeordnet sind, und dass die Durchgangsbohrung (BF) der Festnocke (7.1 , 7.2) größer dimensioniert ist, als die Durchgangsbohrung (Bv) der Verstellnocke (8).
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