EP3234312B1 - Verfahren zur erzeugung eines nockenprofils eines nockenpaketes einer nockenwelle und nockenwelle - Google Patents

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EP3234312B1
EP3234312B1 EP15777920.8A EP15777920A EP3234312B1 EP 3234312 B1 EP3234312 B1 EP 3234312B1 EP 15777920 A EP15777920 A EP 15777920A EP 3234312 B1 EP3234312 B1 EP 3234312B1
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EP
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cam
fixed
contour
fixed cam
adjustment
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EP3234312A1 (de
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Marcel WEIDAUER
Bernd Mann
Mario Lindner
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Thyssenkrupp Dynamic Components Teccenter AG
Original Assignee
Thyssenkrupp Dynamic Components Teccenter AG
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Publication date
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    • F01L2303/00—Manufacturing of components used in valve arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a method for generating a cam profile of a cam assembly of a camshaft having at least two cam elements that can be adjusted in relation to one another. Furthermore, the invention relates to a camshaft, in particular a rotatable camshaft, advantageously with at least one cam assembly having at least two cam elements that can be adjusted in relation to one another.
  • camshafts in vehicle technology, by means of which a rotational movement can be converted into a longitudinal movement in order to actuate intake valves and/or exhaust valves of an internal combustion engine.
  • These advantageously constructed camshafts have, for example, an outer shaft and an inner shaft arranged concentrically, in particular coaxially, rotatably within the outer shaft, as well as at least one fixed cam element non-rotatably connected to the outer shaft and an adjusting cam element non-rotatably connected to the inner shaft.
  • at least some of these cam elements are ground and possibly also hardened.
  • Such a method for grinding cam elements is for example in DE 10 2006 044 010 A1 described, in which the focus is on preventing the ingress of grinding dust into the camshaft, in particular into an intermediate space between the outer shaft and inner shaft ⁇ en during the grinding process.
  • a fluid such as gas or oil, which acts as a barrier fluid, is pressed under pressure into the outer shaft.
  • the processing, in particular the grinding of the contour of the individual cam elements with regard to a desired cam profile is not described in the publication named. Rather, the issue of generating an advantageous cam contour for the individual cam elements to enable a cam profile of the cam assembly that meets the required specifications is left out.
  • a cam package which has a fixed cam and an adjusting cam, the fixed cam being arranged on an outer shaft and the adjusting cam being arranged on an inner shaft, in particular a spiral arranged on the inner shaft.
  • the above object is achieved by a method for generating a cam profile of a cam set of a camshaft that has at least two cam elements that can be adjusted in relation to one another, the camshaft having an outer shaft and an inner shaft arranged concentrically, in particular coaxially, such that it can rotate within the outer shaft, and at least one fixed cam element connected to the outer shaft in a torsion-proof manner and has an adjusting cam element non-rotatably connected to the inner shaft, with the features according to claim 1.
  • a camshaft having at least one outer shaft and an inner shaft arranged concentrically, in particular coaxially inside the outer shaft, and a cam set with at least one fixed cam element connected to the outer shaft in a rotationally fixed manner and at least one fixed cam element that is mounted such that it can rotate relative to the outer shaft and is connected to the inner shaft in a rotationally fixed manner
  • Adjusting cam element wherein the adjusting cam element and the fixed cam element can be rotated relative to one another about a common central axis and together form a cam profile which has a pick-up element for transmitting a circumferential movement of the cam pack a rectilinear movement of valves interacts, with the features according to claim 6.
  • the adjusting cam is advantageously arranged such that it can rotate, which means that it is not connected to the inner shaft in a rotationally fixed manner, in order to ensure that the adjusting cam element spreads away from the fixed cam element, at least during the machining process.
  • jumps in the cam profile of the cam set can be avoided, which arise, for example, due to the functional play between the adjusting cam element and the outer shaft and the special cam profiles required for the grinding process and which show up under load on the camshaft
  • strong acceleration in the valve train occurs when the tapping element is transferred from the adjusting cam element to the fixed cam element or from the fixed cam element to the adjusting cam element.
  • profile jumps also cause increased wear of the individual components, i.e. for example the pick-up element or the cam elements and in particular the cam element contour etc.
  • the outer shaft which is in the form of a hollow shaft, for example
  • the inner shaft which is in the form of a solid shaft, for example
  • the cam assembly advantageously consists of at least one fixed cam element and at least one adjusting cam element, which, as described above, are non-rotatable with the outer shaft or with the inner shaft and are movable relative to one another or rotatable about their common axis of rotation.
  • the fixed cam element is consequently stepless in a defined angular range expandable relative to the adjusting cam.
  • the cam assembly has more than two cam elements.
  • the leading profile edge or profile flank is advantageously formed by means of the fixed cam element and the trailing profile edge or profile flank by means of the adjusting cam element.
  • the pickup element which is for example a rocker arm, such as a roller rocker arm, contacts the fixed cam element if the pickup element is in contact with the area of the leading profile edge or flank.
  • the pick-up element contacts the adjusting cam element as soon as it is in the area of the trailing edge of the profile.
  • the pickup element contacts the adjusting cam element in the area of the trailing edge, shortly after crossing the cam tip.
  • the profile of the cam pack to be formed or to be generated has two transfer points. At least in the areas of these transfer points, there is a transfer of the pick-off element from the fixed cam element to the adjusting cam element, with this transfer point being referred to as the first transfer point within the scope of the invention, or from the adjusting cam element to the fixed cam element, with this transfer point being referred to as the second transfer point within the scope of the invention. instead of.
  • the first transfer point is advantageously formed in an area on the profile of the cam package which extends between the beginning of the fixed cam elevation or the adjusting cam elevation and the end of the respective cam elevation, i.e. the adjusting cam elevation or the fixed cam elevation.
  • the second transfer point is advantageously formed in a region at the end of the fixed cam elevation or the adjusting cam elevation.
  • the processing point which results from the processing of the fixed cam profile, is advantageously in the area of the base circle of the fixed cam element, preferably a few angular degrees offset from the end of the fixed cam elevation and consequently to the second transfer point formed with regard to the fundamentally known fixed cam elements.
  • the processing point is advantageously designed or shifted in comparison to the fundamentally known fixed cam elements in such a way that the second transfer point formed by means of the processing point is shifted into the fixed cam base circle area.
  • the processing point advantageously forms the second transfer point (new transfer point) which is the border area between the fixed cam ridge and the fixed cam base circle.
  • the advantage here is in particular that a correspondingly small area of the base circle of the cam assembly to be traversed by the pickup element must be formed by means of the adjusting cam element, in particular the adjusting cam base circle.
  • a base circle such as the fixed cam base circle or the adjustable cam base circle, is understood to mean an area of the cam element which, viewed in the circumferential direction of the cam element, extends between the end of the cam elevation, i.e. the fixed cam elevation or the adjustment cam elevation and the start of the respective cam elevation, wherein the first transfer point is not formed in this named peripheral section or cam contour area.
  • the first transfer point is advantageously formed in the area of the cam elevation, ie the cam contour section in which the cam element has an elevation starting from the axis of rotation of the cam element.
  • the contour of the fixed cam element in particular a characteristic of this contour, advantageously a convex characteristic or a contour elevation of the fixed cam element, is reduced at least in a defined area. This means that at least some of the radii extending in this area of the reduction in the contour shape, which radii extend radially outwards starting from a central midpoint of the fixed cam element, are at least partially reduced.
  • the camshaft in particular the cam elements
  • the camshaft is consequently advantageously ground.
  • the adjusting cam element arranged rotatably relative to the inner shaft and/or to the outer shaft is spread apart and advantageously locked by the fixed cam element connected in a rotationally fixed manner to the outer shaft, in particular during the process of machining the fixed cam contour.
  • the inner shaft itself can, but does not have to, be mounted or arranged inside the outer shaft during the machining of the cam elements.
  • the adjusting cam contour of the adjusting cam element has already been machined and in particular ground before the camshaft is assembled, so that the adjusting cam element is applied to the outer shaft in the machined state, while the fixed cam element is machined after the camshaft has been assembled.
  • the adjusting cam contour or the fixed cam contour is machined by means of a grinding process. It is provided according to the invention that the adjusting cam element is positioned spread apart from the fixed cam element on the outer shaft during processing of the fixed cam contour and, for example, locked in such a way that the fixed cam element and in particular the contour of the fixed cam element can be processed.
  • the fixed cam element is advantageously machined in the transition area between the fixed cam elevation and the fixed cam base circle. In this area, material is advantageously removed on the circumference of the fixed cam element.
  • the adjusting cam contour of the adjusting cam element in the adjusting cam base circle is reduced at least in sections by approx. 0.02 mm per approx. 5° cam angle. This advantageously achieves a continuous diameter reduction of the adjusting cam element.
  • the adjusting cam profile starting from the second transfer point, drops down to the adjusting cam base circle, which, viewed relative to the fixed cam base circle, has a smaller diameter and is consequently advantageously designed in the form of an exemption.
  • an exemption is advantageously produced at least in sections in the adjusting cam base circle of the adjusting cam contour, which is reduced by at least approximately twice the profile tolerance of the adjusting cam base circle relative to the fixed cam base circle.
  • This advantageously allows the cam pick-up to be formed in the base circle by means of the fixed cam element. This means that when the pick-off element passes through the base circle area of the cam package, it only explicitly contacts the fixed cam base circle.
  • a camshaft according to the invention has at least one outer shaft and an inner shaft arranged concentrically or coaxially inside the outer shaft, as well as a cam assembly with at least one fixed cam element connected to the outer shaft in a rotationally fixed manner and at least one fixed cam element that is mounted such that it can rotate relative to the outer shaft and is connected to the inner shaft in a rotationally fixed manner Adjusting cam element, the adjusting cam element and the fixed cam element being rotatable relative to one another about a common central axis and forming a common cam profile which interacts with a pick-up element for transmitting a circumferential movement of the cam set to a rectilinear movement of valve pistons.
  • the cam profile has an adjusting cam contour of the adjusting cam element with, at least in sections, a reduced adjusting cam base circle diameter, which is smaller than a fixed cam nominal circle diameter minus twice the adjusting cam base circle tolerance, and a fixed cam contour of the fixed cam element with a fixed cam contour characteristic that is reduced at least in sections, at least in a region between a first of at least two transfer points, when the pick-off element can be transferred from the fixed cam element to the adjusting cam element and a processing point which is arranged at least in sections in the fixed cam base circle.
  • the camshaft can also have one or more cam packs with more than two cam elements and in particular three or more cam elements, with at least one of the cam packs having a fixed cam element and an adjusting cam element of the configuration mentioned above.
  • the nominal circle diameter is understood to be an ideal, mathematically calculated diameter of the machined cam element.
  • the adjusting cam has an adjusting cam base circle extending between the end of the adjusting cam elevation and the start of the adjusting cam elevation.
  • the diameter of the adjusting cam base circle is advantageously smaller than the fixed cam base circle of the fixed cam element, which also extends between the end of the fixed cam elevation and the beginning of the fixed cam elevation.
  • the adjusting cam element advantageously has, at least in sections, a clearance in the area of the adjusting cam base circle, which is lowered by at least twice the profile tolerance of the adjusting cam base circle compared to the fixed cam base circle.
  • the fixed cam contour and/or the adjusting cam contour has a constantly running cam elevation.
  • this constantly running cam elevation is formed at least in the area of a first transfer point at which the pick-off element can be transferred from the fixed cam contour to the adjusting cam contour, and has no or a negligibly small positive and/or negative gradient.
  • the adjusting cam element it is also conceivable for the adjusting cam element to have a section with a constantly running cam elevation, with this constant cam elevation advantageously extending in the region of the first transfer point.
  • both cam elements each have a section with a constant cam elevation, with particular advantageously the constant cam elevations are each formed in the region of the first transfer point.
  • Both constant cam elevation sections can have an identical or different configuration to one another, for example with regard to the length in the circumferential direction and/or with regard to the starting point and/or end point, etc.
  • the adjusting cam contour and/or fixed cam contour is designed as a constant cam elevation at the first transfer point.
  • this constant adjusting cam contour extends in the area of the first transfer point at which the pickup element is transferred from the fixed cam element to the adjusting cam element.
  • a constant adjusting cam contour is understood to mean a region of the cam elevation of the adjusting cam element which has no positive and/or negative slope.
  • the adjusting cam contour is designed in such a way that, taking into account the desired adjustment angle, the adjusting cam profile of the adjusting cam element is covered by the fixed cam profile of the fixed cam element when the spread is 0°. It would also be conceivable that instead of or in addition to the design of a constant cam elevation in the adjusting cam element, as described above, a correspondingly comparably designed constant cam elevation is formed in the fixed cam element.
  • At least the cam profile of the cam assembly of the camshaft is produced by means of a method according to the invention.
  • camshaft according to the invention is produced or manufactured using the method described in the first aspect of the invention.
  • contours of the individual cam elements and consequently the profile of the entire cam assembly are advantageously produced using the aforementioned method.
  • FIG. 1 to 3 an embodiment of a fundamentally known cam assembly 11 is shown in a side view.
  • the cam pack 11 has at least one fixed cam element 20 with a fundamentally known fixed cam contour 20a and one adjusting cam element 30 with a fundamentally known adjusting cam contour 30a.
  • the cam pack 11 in a 0 ° - spreading position, while in the 2 this cam pack 11 is shown in a maximum spread position.
  • This means that the variable cam element 30 is splayed or twisted relative to the fixed cam element 20, and consequently such angular positions between the variable cam element 30 and the fixed cam element 20 can advantageously be assumed steplessly, taking into account the requirements and load conditions of the internal combustion engine of a vehicle.
  • stepless is understood to mean that any angular position between the spread positions described above can be assumed.
  • the cam profile of the cam package 11 is composed of several sections and is consequently advantageously formed by means of the fixed cam contour 20a and the adjusting cam contour 30a.
  • the transfer point P1 which is advantageously a calculated and consequently a theoretical transfer point at which the pick-up element (not shown here) is transferred from the fixed cam element 20 to the adjusting cam element 30, is theoretically mostly in a transition area of the fixed cam element 20.
  • the transition area of the fixed cam element Within the scope of the invention, 20 defines an area of the contour of the fixed cam element 20, in which an exemption 21 begins in the area of the fixed cam elevation, the exemption 21 running along a section of the fixed cam contour, advantageously up to the second transfer point P2. In the transition area in particular, there is an abrupt drop in the fixed cam contour 20a to produce the clearance 21.
  • the cam elements 20 and 30 shown are machined or ground together in a known manner, with the camshaft itself being in a mounting state provided for this purpose.
  • the inner shaft (not shown here) bends due to the load of the grinding wheel (not shown here) acting on the cam elements 20 or 30, in particular the adjusting cam element 30.
  • the pick-off element is advantageously transferred back from the adjusting cam element 30 to the fixed cam element 20.
  • the design of the clearance 21 in the fixed cam element 20, which is required due to the joint grinding process of the cam elements 20 and 30, should advantageously serve to ensure that a process-reliable transfer between the fixed cam element 20 and the adjusting cam element 30 takes place and positively causes such profile jumps.
  • the fixed cam element 2 has, viewed in the circumferential direction, a fixed cam base circle G F and a fixed cam lobe N F .
  • the fixed cam base circle G F in this case advantageously extends between an end or an end point of the fixed cam elevation N F and a beginning or starting point of the fixed cam elevation B F , with the in FIGS Figures 1 to 3 shown fundamentally known cam elements 20 or 30 on the entire section of the fixed cam base circle G F at least no first transfer point P1 and / or second transfer point P2 for transferring a pickup element (not shown here) from the fixed cam element 2 to an adjusting cam element 3, as in the following figure 5 shown schematically, or the adjusting element 3 is configured to form the fixed cam element 2 .
  • At least the first transfer point P1 and/or at least the second transfer point P2 is partially located in the section of the fixed cam lobe N F , which follows the section of the fixed cam base circle G F and completes the circumference of the fixed cam element 2 .
  • Reference number 10 designates a nominal cam contour for the entire cam package 1 (cf., for example, Figures 8 to 11 ) shown, in terms of which the design and shaping of the contour 2a, 3a of the individual cam elements 2 and 3 in the Figures 4 and 5 is mappable.
  • the nominal cam contour is an idealized cam contour.
  • FIG. 6 Schematic is in the 4 a processing section 6 is also shown, by means of which the section of the change in the fixed cam contour 2a in a region of the fixed cam element 2 between a first transfer point P1 and a processing point X is indicated schematically.
  • the processing section 6 advantageously extends from the first transfer point P1 to the processing point X, which is either in the section of the fixed cam lobe N F or at least partially in the section of the fixed cam base circle G F , consequently essentially between the section of the fixed cam lobe N F and the portion of the fixed cam base circle G F is formed.
  • the fixed cam contour 2a is machined in such a way that, in comparison to the configuration of the cam contour of fundamentally known fixed cam elements (cf. Figures 1 to 3 ) - the area of the fixed cam lobe NF is extended into the area of the fixed cam base circle GF , thus reducing the length of the fixed cam base circle GF .
  • the first transfer point P1 is, as in the Fig.4 shown, between the area of the fixed cam member 2 in which the start of the fixed cam ridge B F and the area in which the end of the fixed cam ridge E F is formed.
  • the first transfer point P1 is consequently the area or section of the fixed cam elevation N F or also the adjusting cam elevation Nv, as for example in FIG figure 5 shown, in which the pick-off element is transferred from the fixed cam contour 2a to the adjusting cam contour 3a and consequently from the fixed cam element 2 to the adjusting cam element 3.
  • the second transfer point P2 is, as for example in the 4 shown, formed in the region of the end of the fixed cam lobe E F and can therefore advantageously be directly on the boundary between the portion of the fixed cam lobe N F and the portion of the fixed cam base circle G F or directly on the portion of the fixed cam lobe N F or directly on the portion of the fixed cam base circle G F trained.
  • the transfer points P1 and P2 are not points or areas that can be directly assigned to a cam element 2 or 3, but rather are formed on the basis of the interaction of the two cam elements 2 and 3. Consequently, when considering the adjusting cam element 3, the transfer points P1 and P2 can also be specified as reference points for describing the positioning of individual design features of the adjusting cam element 3.
  • an embodiment of an adjusting cam element 3 is shown in a side view, which, comparable to the fixed cam element 2, also has a base circle, namely the adjusting cam base circle Gv, and a cam lobe, namely the adjusting cam lobe Nv.
  • a base circle namely the adjusting cam base circle Gv
  • a cam lobe namely the adjusting cam lobe Nv.
  • the adjusting cam contour 3a is, as in the figure 5 shown, designed in such a way that the radius of the adjusting cam base circle rv, and consequently also the corresponding diameter, is dimensioned smaller than the radius of the nominal base circle r N , and consequently also the corresponding diameter of the nominal cam contour 10.
  • this constant cam elevation K is formed in the adjusting cam contour 3a and is characterized by a section in the area of the adjusting cam elevation Nv which has no positive and/or negative incline or only a negligibly small incline.
  • the constant cam elevation K in particular the constant adjusting cam elevation K, is formed in the area of the first transfer point P1 in the section of the adjusting cam elevation Nv and therefore advantageously extends at least in sections between point Bv, which marks the start of the adjusting cam elevation Nv, and the area of the first transfer point P1 .
  • the first transfer point P1 is formed on the section of the constant elevation of the adjustment cam that extends in the circumferential direction of the adjustment cam element 3, so that, taking into account a desired adjustment angle between the adjustment cam element 3 and the fixed cam element 2, an overlapping of the fixed cam contour 2a and the adjustment cam contour 3a is ensured in order to avoid profile jumps and to allow a smooth transition of the pick-up element from the fixed cam element 2 to the adjusting cam element 3.
  • FIG. 6 1 is a side view of a fixed cam element 20 known from the prior art in comparison with an embodiment of a fixed cam element 2 with a fixed cam contour 2a modified compared to the fixed cam contour 20a of the known fixed cam element 20 according to the present invention.
  • a continuous transition area between is advantageous in the generation of the new fixed cam contour 2a the transfer points (cf. e.g 4 ) created by means of an advantageously uniform lowering of the fixed cam contour expression or fixed cam contour elevation in this named area.
  • Fixed cam 2 is processed in particular taking into account the required boundary conditions, such as the required valve speeds and accelerations, etc. Generating an exemption, such as the known fixed cam contour 20a (cf. 4 ) is advantageously avoided.
  • the entire fixed cam contour 2a of the fixed cam element 2 becomes particularly advantageous after the installation of the fixed cam element 2 on the outer shaft of the camshaft (as, for example, in 12 and 13 shown) generated circumferentially, especially ground.
  • an adjusting cam element 30 known from the prior art is shown in comparison with an embodiment of an adjusting cam element 3 with an adjusting cam contour 3a according to the present invention that is modified compared to the known adjusting cam contour 30a.
  • the adjustment cam contour 3a is advantageously machined or produced before the adjustment cam element 3 is installed on the outer shaft of the camshaft (as, for example, in 12 and 13 shown).
  • the adjustment cam elevation Nv (cf. figure 5 ) of the adjusting cam element 3 is extended by a defined angular range, which in turn essentially continuously reduces the base circle diameter.
  • the required boundary conditions, such as the valve speed and the accelerations, etc., must also be observed during the processing of the adjusting cam profile 3a and consequently the processing of the adjusting cam base circle G V or its run-out.
  • FIG. 8 and 9 an embodiment of a cam assembly 1 is shown in a side view, with the fixed cam element 2 being manufactured at the upper tolerance limit and the adjusting cam element 3 at the lower tolerance limit.
  • the direction of rotation of the entire cam assembly 1 is indicated by the reference symbol D, which is based on the rotation of the entire camshaft (not shown here) about its axis of rotation A (cf. 12 and 13 ) is rotated.
  • the leading edge 40 of the cam assembly 1 is consequently formed between the beginning of the respective cam elevation, namely the adjusting cam elevation Bv or the fixed cam elevation B F and an elevation peak at which the cam elevation has a maximum.
  • the trailing flank 50 which consequently proceeds from the peak of the elevation in the direction of the end of the cam elevation, namely the adjusting cam elevation Ev or the fixed cam elevation E F extends.
  • Such explanations also apply to the representations in the Figures 10 and 11 .
  • FIG. 10 and 11 an embodiment of a cam assembly 1 is shown in a side view, with the fixed cam element 2 being manufactured at the lower tolerance limit and the adjusting cam element 3 being manufactured at the upper tolerance limit.
  • the cam pack 1 comprises an adjusting cam element 3 and two fixed cam elements 2.1 and 2.2 which are arranged adjacent to and framing the adjusting cam element 3 between them.
  • the fixed cam elements 2.1 and 2.2 and the adjusting cam element 3 have a common axis of rotation A and are advantageously arranged coaxially to one another.
  • the advantageously stepless opening duration of the cam profile which is formed from the adjusting cam contour 3a and the respective fixed cam contours 2.1a and 2.2a of the fixed cam elements 2.1 and 2.2, is triggered by the spreading of the cam pack 1, for example by a relative rotation of the inner shaft 5 to the outer shaft 4 allows.
  • a twisting, in particular the realization of a twisting angle between the fixed cam elements 2.1, 2.2 and the adjusting cam element 3 takes place advantageously due to a non-rotatable arrangement of the adjusting cam element 3 on the inner shaft 5 and a non-rotatable arrangement of the fixed cam elements 2.1, 2.2 on the outer shaft 4.

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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 Au-βenwelle 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.
  • In der US 5,862,783 A ist ein Nockenpaket gezeigt, welches einen Festnocken sowie einen Verstellnocken aufweist, wobei der Festnocken auf einer Außenwelle angeordnet ist und der Verstellnocken auf einer Innenwelle, insbesondere einer auf der Innenwelle angeordneten Spirale angeordnet ist.
  • In der DE 199 14 909 A1 ist ebenfalls eine Nockenwelle mit einem Nockenpaket aufweisend einen Hauptnocken, welcher auf einer Hauptnockenwelle (Außenwelle) angeordnet ist, und einem Zusatznocken, welcher auf einer Zusatzwelle (Innenwelle) angeordnet ist, aufgezeigt.
  • 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, wobei
    • die Verstellnockenkontur des Verstellnockenelementes bereits vor der Montage der Nockenwelle bearbeitet wurde, sodass das Verstellnockenelement in bearbeitetem Zustand auf die Außenwelle aufgebracht wird, während das Festnockenelement nach der Montage der Nockenwelle bearbeitet wird, wobei
    • das Verstellnockenelement bei der Bearbeitung einer 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, wobei
    • die Bearbeitung wenigstens der Verstellnockenkontur oder der Festnockenkontur mittels eines Schleifprozesses erfolgt
    • Bearbeitung einer Festnockenkontur des Festnockenelementes mittels Reduzierung einer Festnockenkonturausprägung eines Festnockenerhebungsabschnittes zumindest in einem Bereich zwischen einem ersten Übergabepunkt, bei dessen Erreichen ein Abgriffselement zum Übertragen einer umlaufenden Bewegung der Nockenelemente auf eine geradlinige Bewegung eines Einlass- oder Auslassventils, von dem Festnockenelement zu dem Verstellnockenelement übergeben wird und einem Bearbeitungspunkt, wobei sich der Bearbeitungspunkt dadurch auszeichnet, dass er mit einem zweiten Übergabepunkt zusammenfällt, wobei sich der zweite Übergabepunkt dadurch auszeichnet, dass bei dessen Erreichen das Abgriffselement zum Übertragen einer umlaufenden Bewegung der Nockenelemente auf eine geradlinige Bewegung der Ventilkolben, von dem Verstellnockenelement auf das Festnockenelement übergeben wird, und wobei die Festnockenkontur an zumindest einem der Übergabepunkte als konstante Nockenerhebung ausgestaltet wird.
  • Während der Bearbeitung 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.
  • Weiter 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, insbesondere 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, 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 sein. Es ist zudem erfindungsgemäß vorgesehen, 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.
  • Im Rahmen der Erfindung ist es folglich denkbar, dass die Bearbeitung wenigstens der Verstellnockenkontur oder der Festnockenkontur mittels eines Schleifprozesses erfolgt. Hierbei ist es erfindungsgemäß vorgesehen, 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.
  • 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 erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest an dem ersten Übergabepunkte die Festnockenkontur und/oder die Verstellnockenkontur eine konstant verlaufende Nockenerhebung aufweist. Erfindungsgemäß ist diese konstant verlaufende Nockenerhebung mindestens im Bereich eines ersten Übergabepunktes ausgebildet, bei welchem das Abgriffselement von der Festnockenkontur auf die Verstellnockenkontur übergebbar ist, und weist 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.
  • Im Rahmen der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Verstellnockenkontur und/oder Festnockenkontur an dem ersten Übergabepunkt als konstante Nockenerhebung ausgestaltet wird. Erfindungsgemäß 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 Verstellnockenelementes 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 0°-Spreizung 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 erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest das Nockenprofil des Nockenpaketes der Nockenwelle mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist.
  • 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:
    • Figur 1
    in einer Seitenansicht eine Ausführungsform eines grundlegend bekannten Nockenpaketes in einer 0° - Spreizung,
    Figur 2
    in einer Seitenansicht die in der Figur 1 gezeigte Ausführungsform eines grundlegend bekannten Nockenpaketes in einer Maximal - Spreizung,
    Figur 3
    in einer Seitenansicht die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Ausführungsform eines grundlegend bekannten Nockenpaketes in einer Schleifpositionierung,
    Figur 4
    in einer Seitenansicht eine Ausführungsform eines Festnockenelementes einer erfindungsgemäßen Nockenwelle,
    Figur 5
    in einer Seitenansicht eine Ausführungsform eines Verstellnockenelementes einer erfindungsgemäßen Nockenwelle,
    Figur 6
    in einer Seitenansicht ein grundlegend bekanntes Festnockenelement in Gegenüberstellung mit einer Ausführungsform eines Festnockenelementes mit veränderter Festnockenkontur gemäß der vorliegenden Erfindung,
    Figur 7
    in einer Seitenansicht ein grundlegend bekanntes Verstellnockenelement in Gegenüberstellung mit einer Ausführungsform eines Verstellnockenelementes mit veränderter Verstellnockenkontur gemäß der vorliegenden Erfindung,
    Figur 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,
    Figur 9
    in einer Seitenansicht die in der Figur 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,
    Figur 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,
    Figur 11
    in einer Seitenansicht die in der Figur 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,
    Figur 12
    in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nockenwelle mit einem Nockenpaket in 0° - Spreizung, und
    Figur 13
    in einer perspektivischen Ansicht die in der Fig. 12 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nockenwelle mit einem Nockenpaket in Maximal - Spreizung.
  • Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Fig. 1 bis 13 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • In den Fig. 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 Fig. 1 befindet sich das Nockenpaket 11 in einer 0° - Spreizposition, während in der Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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 Fig. 3 ist in einer Seitenansicht die in den Fig. 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 Fig. 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 GF und eine Festnockenerhebung NF auf. Der Festnockengrundkreis GF erstreckt sich hierbei vorteilhaft zwischen einem Ende bzw. einem Endpunkt der Festnockenerhebung NF und einem Beginn bzw. Anfangspunkt der Festnockenerhebung BF, wobei bei den in den Fig. 1 bis 3 gezeigten grundlegend bekannten Nockenelementen 20 bzw. 30 auf dem gesamten Abschnitt des Festnockengrundkreises GF 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 Fig. 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 NF, welcher sich an den Abschnitt des Festnockengrundkreises GF anschließt und den Umfang des Festnockenelementes 2 komplettiert.
  • Mit dem Bezugszeichen 10 ist eine Nenn-Nockenkontur für das gesamte Nockenpaket 1 (vgl. beispielsweise Fig. 8 bis 11) dargestellt, hinsichtlich welcher die Gestaltung und Formung der Kontur 2a, 3a der einzelnen Nockenelemente 2 und 3 in den Fig. 4 und 5 abbildbar ist. Die Nennnockenkontur ist im Rahmen der Erfindung eine idealisierte Nockenkontur.
  • Schematisch ist in der Fig. 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 NF oder zumindest teilweise im Abschnitt des Festnockengrundkreises GF, demzufolge im Wesentlichen zwischen dem Abschnitt der Festnockenerhebung NF und dem Abschnitt des Festnockengrundkreises GF ausgebildet ist. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Festnockenkontur 2a derart bearbeitet, dass vorteilhaft - im Vergleich zur Ausgestaltung der Nockenkontur grundlegend bekannter Festnockenelemente (vgl. Fig. 1 bis 3) - der Bereich der Festnockenerhebung NF in den Bereich des Festnockengrundkreises GF erweitert wird, wodurch folglich die Länge des Festnockengrundkreises GF verkleinert wird.
  • Der erste Übergabepunkt P1 ist, wie in der Fig.4 aufgezeigt, zwischen dem Bereich des Festnockenelementes 2, in welchem der Beginn der Festnockenerhebung BF und dem Bereich, in welchem das Ende der Festnockenerhebung EF ausgebildet ist, ausgestaltet. Der erste Übergabepunkt P1 ist im Rahmen der Erfindung folglich der Bereich bzw. Abschnitt der Festnockenerhebung NF, oder auch der Verstellnockenerhebung Nv, wie beispielweise in der Fig. 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 Fig. 4 gezeigt, im Bereich des Endes der Festnockenerhebung EF ausgebildet und kann folglich vorteilhaft direkt auf dem Grenzbereich zwischen dem Abschnitt der Festnockenerhebung NF und dem Abschnitt des Festnockengrundkreises GF oder direkt auf dem Abschnitt der Festnockenerhebung NF oder direkt auf dem Abschnitt des Festnockengrundkreises GF 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 Fig. 8 bis 11 aufgezeigt.
  • In der Fig. 5 ist in einer Seitenansicht eine Ausführungsform eines Verstellnockenelementes 3 gezeigt, welches vergleichbar zum Festnockenelement 2 ebenfalls einen Grundkreis, nämlich den Verstellnockengrundkreis Gv und eine Nockenerhebung, nämlich die Verstellnockenerhebung Nv aufweist. Zur Gestaltung und Anordnung des Verstellnockengrundkreises Gv und der Verstellnockenerhebung Nv 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 Fig. 5 gezeigt, derart ausgestaltet, dass der Radius des Verstellnockengrundkreises rv, und folglich auch der entsprechende Durchmesser, kleiner dimensioniert ist als der Radius des Nenn-Grundkreises rN, 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 GF, wie in der Fig. 4 gezeigt, kontaktiert und nicht die Verstellnockenkontur 3a im Verstellnockengrundkreis Gv.
  • Mit dem Bezugszeichen K ist in der Fig. 5 der Bereich einer konstant ausgebildeten Nockenerhebung gekennzeichnet. Diese konstante Nockenerhebung K wird erfindungsgemäß bei der Verstellnockenkontur 3a gebildet und zeichnet sich durch einen Abschnitt im Bereich der Verstellnockenerhebung Nv aus, welcher keine oder lediglich eine verschwindend geringe positive und/oder negative Steigung aufweist. Erfindungsgemäß ist die konstante Nockenerhebung K, insbesondere die konstante Verstellnockenerhebung K im Bereich des ersten Übergabepunkte P1 im Abschnitt der Verstellnockenerhebung Nv ausgebildet und erstreckt sich demnach vorteilhaft zumindest abschnittsweise zwischen dem Punkt Bv, welcher den Beginn der Verstellnockenerhebung Nv kennzeichnet und dem Bereich des ersten Übergabepunktes P1. Erfindungsgemäß 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 Fig. 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 Fig. 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. Fig. 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 Fig. 12 und 13 gezeigt) umlaufend erzeugt, insbesondere geschliffen.
  • Vergleichbar zu der Fig. 6 ist in der Fig. 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 Fig. 12 und 13 gezeigt). Vorteilhaft wird die Verstellnockenerhebung Nv (vgl. Fig. 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 GV 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 Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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 Nockenwelle100 (vgl. Fig. 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 Fig. 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. Fig. 12 und 13) gedreht wird. Die auflaufende Flanke 40 des Nockenpaketes 1 ist folglich zwischen dem Beginn der jeweiligen Nockenerhebung, nämlich der Verstellnockenerhebung Bv bzw. der Festnockenerhebung BF 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 Ev bzw. der Festnockenerhebung EF erstreckt. Derartige Erläuterungen gelten ebenso für die Darstellungen in den Fig. 10 und 11.
  • In den Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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. Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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 Fig. 12 in einer 0° - Spreizung vorliegt, währenddessen das Nockenpaket 1 gemäß der Fig. 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 Au-βenwelle 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. Die Erfindung ist jedoch durch die beigefügten Ansprüche definiert.
    • 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
    BF
    Beginn der Festnockenerhebung
    BV
    Beginn der Verstellnockenerhebung
    D
    Drehrichtung
    EF
    Ende der Festnockenerhebung
    EV
    Ende der Verstellnockenerhebung
    F
    Freistellung
    GF
    Festnockengrundkreis
    GV
    Verstellnockengrundkreis
    K
    konstante Nockenerhebung
    NF
    Festnockenerhebung
    NV
    Verstellnockenerhebung
    P1
    erster Übergabepunkt (theoretisch)
    P1.1
    erster realer Übergabepunkt
    P2
    zweiter Übergabepunkt (theoretisch)
    P2.1
    zweiter realer Übergabepunkt
    rF
    Radius des Festnockengrundkreises
    rV
    Radius des Verstellnockengrundkreises
    X
    Bearbeitungspunkt

Claims (7)

  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 (GV), wobei der Verstellnockengrundkreis (GV) auf einen Durchmesser reduziert wird, welcher kleiner ist als ein Festnockennennkreisdurchmesser abzüglich einer doppelten Verstellnockengrundkreistoleranz, wobei
    - die Verstellnockenkontur (3a) des Verstellnockenelementes (3) bereits vor der Montage der Nockenwelle (100) bearbeitet wurde, sodass das Verstellnockenelement (3) in bearbeitetem Zustand auf die Außenwelle (4) aufgebracht wird, während das Festnockenelement (2) nach der Montage der Nockenwelle (100) bearbeitet wird, wobei
    - das Verstellnockenelement (3) bei der Bearbeitung einer Festnockenkontur (2a) abgespreizt zu dem Festnockenelement (2) auf der Außenwelle (4) positioniert und beispielsweise derart arretiert wird, dass das Festnockenelement (2) bearbeitbar ist, wobei die Bearbeitung wenigstens der Verstellnockenkontur oder der Festnockenkontur mittels eines Schleifprozesses erfolgt;
    - Bearbeitung der Festnockenkontur (2a) des Festnockenelementes (2) mittels Reduzierung einer Festnockenkonturausprägung zumindest in einem Bereich zwischen einem ersten Übergabepunkt (P1), bei deren Erreichen ein Abgriffselement zum Übertragen einer umlaufenden Bewegung der Nockenelemente auf eine geradlinige Bewegung eines Einlass- oder Auslassventils, von dem Festnockenelement (2) zu dem Verstellnockenelement (3) übergeben wird und einem Bearbeitungspunkt (X), wobei
    - sich der Bearbeitungspunkt (X) dadurch auszeichnet, dass er mit einem zweiten Übergabepunkt (P2) zusammenfällt, wobei sich der zweite Übergabepunkt dadurch auszeichnet, dass bei dessen Erreichen das Abgriffselement zum Übertragen einer umlaufenden Bewegung der Nockenelemente auf eine geradlinige Bewegung der Ventilkolben, von dem Verstellnockenelement (3) auf das Festnockenelement (2) übergeben wird, und wobei
    - die Festnockenkontur (2a) an zumindest einem der Übergabepunkte (P1, P2) als konstante Nockenerhebung ausgestaltet wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Festnockenkontur (2a) und/oder die Verstellnockenkontur (3a) an dem Übergabepunkt (P1) als konstante, keine positive oder negative Steigung aufweisende, Nockenerhebung ausgestaltet wird.
  3. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellnockenkontur (3a) im Verstellnockengrundkreis (GV) zumindest abschnittweise pro ca. 5° Nockenwinkel um ca. 0,02 mm reduziert wird.
  4. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Verstellnockengrundkreis (GV) zumindest abschnittsweise eine Freistellung (F) erzeugt wird, welche zumindest um ca. eine doppelte Profiltoleranz des Verstellnockengrundkreises (GV) relativ zu dem Festnockengrundkreis (GF) abgesenkt wird.
  5. Verfahren gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (2a) des Festnockenelementes (2) bearbeitbar ist.
  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, wobei
    - die Festnockenkontur (2a) und/oder die Verstellnockenkontur (3a) in dem ersten Übergabepunkt (P1) als konstante, keine positive oder negative Steigung aufweisende, Nockenerhebung ausgestaltet ist, wobei
    - zumindest das Nockenprofil des Nockenpaketes (1) der Nockenwelle (100) mittels eines Verfahrens gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 5 hergestellt ist.
  7. Nockenwelle (100) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellnockenkontur (3a) einen kontinuierlich verringerten Verstellnockengrundkreis (GV) aufweist, welcher zumindest abschnittweise pro ca. 5° Nockenwinkel um ca. 0,02 mm reduziert ist.
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