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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Motor-Nockenwellenbaugruppen.
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HINTERGRUND
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Dieser Abschnitt liefert auf die vorliegende Offenbarung bezogene Hintergrundinformation, die nicht notwendigerweise Stand der Technik darstellt.
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Motoren weisen typischerweise eine oder mehrere Nockenwellen auf, um Einlass- und Auslassventile zu betätigen. Die Nockenwelle kann in der Form einer konzentrischen Nockenwelle vorliegen, die für eine relative Drehung zwischen Nocken auf der Nockenwelle sorgt. Spezieller kann die Nockenwelle feststehende Nocken aufweisen, wobei drehbare Nocken zwischen den feststehenden Nocken angeordnet sind.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine Motorbaugruppe kann eine Motorstruktur und eine Nockenwelle aufweisen, die an der Motorstruktur drehbar gelagert ist. Die Nockenwelle kann eine erste Welle, die eine axiale Bohrung definiert, eine zweite Welle, die in der axialen Bohrung angeordnet ist, und einen ersten Teilnocken aufweisen, der an der ersten Welle angeordnet ist. Die zweite Welle kann relativ zu der ersten Welle drehbar sein, und sie kann einen radialen Durchgang definieren. Der erste Teilnocken kann einen ersten Bereich mit Kuppe aufweisen, und er kann eine Teilbohrung definieren, die eine Umfangsausdehnung von einem ersten Umfangsende des ersten Teilnockens bis zu einem zweiten Umfangsende des ersten Teilnockens aufweist. Ein radialer Abstand, der durch die Teilbohrung zwischen dem ersten und dem zweiten Umfangsende definiert ist, kann größer als eine radiale Breite der ersten Welle oder gleich dieser sein. Der erste Teilnocken kann zusätzlich eine erste Aussparung definieren, die sich in einer radialen Richtung durch die Teilbohrung und in den ersten Teilnocken erstreckt. Die Nockenwelle kann eine erste Hülse aufweisen, die in dem radialen Durchgang und in der ersten Aussparung angeordnet ist und den ersten Teilnocken relativ zu der zweiten Welle radial positioniert.
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Weitere Anwendungsgebiete werden anhand der hierin vorgesehenen Beschreibung offensichtlich werden. Die Beschreibung und die speziellen Beispiele in dieser Zusammenfassung sind nur zu Darstellungszwecken gedacht und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Darstellungszwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
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1 ist eine fragmentarische Schnittansicht einer Motorbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung;
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2 ist eine Schnittansicht der Nockenwellenbaugruppe, die in Motorbaugruppe von 1 gezeigt ist;
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3 ist eine Schnittansicht der Nockenwellenbaugruppe von 2; und
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4 ist eine Schnittansicht einer alternativen Nockenwellenbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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Entsprechende Bezugszeichen geben überall in den verschiedenen Zeichnungsansichten entsprechende Teile an.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Beispiele der vorliegenden Offenbarung werden nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen vollständiger beschrieben. Die nachfolgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen nicht einschränken.
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Beispielhafte Ausführungsformen sind vorgesehen, sodass diese Offenbarung sorgfältig sein wird und Fachleuten den Umfang vollständig übermitteln wird. Es werden zahlreiche spezielle Details dargelegt, wie etwa Beispiele spezieller Komponenten, Einrichtungen und Verfahren, um für ein genaues Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu sorgen. Fachleute werden einsehen, dass spezielle Details nicht verwendet werden müssen, dass die beispielhaften Ausführungsformen in vielen unterschiedlichen Formen verkörpert werden können und dass keine von diesen derart ausgelegt werden soll, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränkt. Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen werden wohlbekannte Prozesse, wohlbekannte Einrichtungsstrukturen und wohlbekannte Technologien nicht im Detail beschrieben.
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Wenn ein Element oder eine Lage als ”auf”, ”in Eingriff mit”, ”verbunden mit” oder ”gekoppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Lage bezeichnet wird, kann sich dieses bzw. diese direkt auf dem anderen Element oder der anderen Lage befinden, mit dem anderen Element oder der anderen Lage in Eingriff stehen, verbunden oder gekoppelt sein, oder es können dazwischen liegende Elemente oder Lagen vorhanden sein. Wenn ein Element im Gegensatz dazu als ”direkt auf”, ”direkt in Eingriff mit”, ”direkt verbunden mit” oder ”direkt gekoppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Lage bezeichnet wird, können keine dazwischen liegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Formulierungen, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf eine ähnliche Weise interpretiert werden (z. B. ”zwischen” gegenüber ”direkt zwischen”, ”benachbart” gegenüber ”direkt benachbart”, usw.). Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck ”und/oder eine beliebige oder alle Kombinationen eines oder mehrerer der dazugehörigen aufgelisteten Gegenstände.
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Obwohl die Ausdrücke erster, zweiter, dritter, usw. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Bereiche, Lagen und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Lagen und/oder Abschnitte nicht durch diese Ausdrücke beschränkt sein. Diese Ausdrücke können lediglich verwendet werden, um ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Lage oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, einer anderen Lage oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Ausdrücke wie beispielsweise ”erster”, ”zweiter” und andere numerische Ausdrücke implizieren keine Sequenz oder Reihenfolge, wenn sie hierin verwendet werden, wenn dies nicht klar durch den Zusammenhang angegeben wird. Daher könnte ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erster Bereich, eine erste Lage oder ein erster Abschnitt, die nachstehend diskutiert werden, als ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweiter Bereich, eine zweite Lage oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausführungsformen abzuweichen.
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Eine beispielhafte Motorbaugruppe 10 ist in 1 schematisch dargestellt, und sie kann eine Motorstruktur 12, eine Nockenwelle 14, die an der Motorstruktur 12 drehbar gelagert ist, einen Nockenphasensteller 16 (2), der mit der Nockenwelle 14 gekoppelt ist, ein Motorventil 18 und einen ersten Ventilhubmechanismus 20a aufweisen, der mit der Nockenwelle 14 und dem Motorventil 18 in Eingriff steht. Gemäß dem vorliegenden nicht einschränkenden Beispiel ist die Motorbaugruppe 10 als ein Motor mit obenliegender Nockenwelle dargestellt, wobei die Motorstruktur 12 ein Zylinderkopf ist. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf Anordnungen mit obenliegender Nockenwelle beschränkt ist und für eine Vielzahl anderer Motorausbildungen gleichermaßen gilt, wie beispielsweise für Motoren mit Nocken im Block (oder mit Schubstange). Es versteht sich auch, dass das Motorventil 18 ein Auslassventil oder ein Einlassventil sein kann.
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Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 2 kann die Nockenwelle 14 eine erste und eine zweite Welle 22, 24, erste Nocken 26, zweite Nocken 28, dritte Nocken 30 und Befestigungselemente 32 aufweisen. Gemäß dem vorliegenden nicht einschränkenden Beispiel sind die ersten, zweiten und dritten Nocken 26, 28, 30 alle entweder Einlassnocken oder Auslassnocken. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Offenbarung gleichermaßen für Anordnungen gilt, bei denen die ersten, zweiten und dritten Nocken 26, 28, 30 eine Kombination sowohl von Einlass- als auch von Auslassnocken umfassen. Anordnungen, die sowohl Einlass- als auch Auslassnocken aufweisen, können verwendet werden, wenn die vorliegende Offenbarung beispielsweise auf Motoren mit Nocken im Block angewendet wird.
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Die erste Welle 22 kann eine ringförmige Wand 36 aufweisen, die eine axiale Bohrung 38 definiert. Die ringförmige Wand 36 kann einen ersten und einen zweiten sich in Umfangsrichtung erstreckenden Schlitz 40, 42 aufweisen. Die zweite Welle 24 kann in der axialen Bohrung 38 angeordnet sein und relativ zu der ersten Welle 22 drehbar sein. Die zweite Welle 24 kann eine feste Welle sein, die einen festen Zentralbereich definiert, und sie kann radiale Durchgänge 43 definieren, die mit dem ersten und dem zweiten sich in Umfangsrichtung erstreckenden Schlitz 40, 42 bezüglich der Drehung ausgerichtet sind.
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Der Nockenphasensteller 16 kann einen Stator 44, der mit der ersten Welle 22 gekoppelt ist, und einen Rotor 46 aufweisen, der mit der zweiten Welle 24 gekoppelt ist. Der Rotor 46 kann die zweite Welle 24 relativ zu der ersten Welle 22 drehen. Die ersten Nocken 26 können zur Drehung mit der zweiten Welle 24 fixiert sein, und die zweiten und die dritten Nocken 28, 30 können zur Drehung mit der ersten Welle 22 fixiert sein. Der Einfachheit halber wird ein erster Satz der ersten, zweiten und dritten Nocken 26, 28, 30 nachstehend mit dem Verständnis diskutiert, dass die Beschreibung gleichermaßen für die zusätzlichen Sätze von ersten, zweiten und dritten Nocken 26, 28, 30 gilt, die mit dem zweiten, dem dritten und dem vierten Ventilhubmechanismus 20b, 20c, 20d in Eingriff stehen. Der erste, der zweite, der dritte und der vierte Ventilhubmechanismus 20a, 20b, 20c, 20d können jeweils zusätzliche Hubmechanismen bilden.
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Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 3 kann der erste Nocken 26 einen ersten Teilnocken 48 und einen ersten Basisnockenabschnitt 50 aufweisen. Der erste Teilnocken 48 kann einen ersten Bereich 51 mit Kuppe aufweisen. Der erste Teilnocken 48 kann eine Teilbohrung 52 definieren, die eine Umfangsausdehnung von einem ersten Umfangsende 54 des ersten Teilnockens 48 bis zu einem zweiten Umfangsende 56 des ersten Teilnockens 48 aufweist. Ein radialer Abstand (DR), der durch die Teilbohrung 52 zwischen dem ersten Umfangsende 54 und dem zweiten Umfangsende 56 definiert ist, kann größer als eine radiale Breite (Rw) der ersten Welle 22 oder gleich dieser sein. Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel kann die radiale Breite (RW) der ersten Welle 22 der Durchmesser der ersten Welle 22 sein, und der radiale Abstand (DR), der durch die Teilbohrung 52 definiert ist, kann ein Durchmesser der Teilbohrung 52 sein.
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Der erste Basisnockenabschnitt 50 kann an der ersten Welle 22 angeordnet sein und mit dem ersten Teilnocken 48 axial ausgerichtet sowie mit diesem gekoppelt sein. Der erste Basisnockenabschnitt 50 kann einen Grundkreisbereich (d. h. einen Bereich ohne Kuppe) des ersten Nockens 26 bilden. Der erste Teilnocken 48 kann eine erste Aussparung 53 definieren, und der erste Basisnockenabschnitt 50 kann eine zweite Aussparung 55 definieren. Die erste Aussparung 53 kann mit einem Gewinde versehen sein. Die erste Aussparung 53 kann sich in einer radialen Richtung durch die Teilbohrung 52 und teilweise in den ersten Teilnocken 48 erstrecken. Die zweite Aussparung 55 kann sich in einer radialen Richtung vollständig durch den ersten Basisnockenabschnitt 50 erstrecken.
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Das Befestigungselement 32 kann den ersten Teilnocken 48 und den ersten Basisnockenabschnitt 50 miteinander und mit der zweiten Welle 24 fixieren. Das Befestigungselement 32 kann sich radial durch den ersten Basisnockenabschnitt 50, die erste Welle 22, die zweite Welle 24 und in den ersten Teilnocken 48 erstrecken. Spezieller kann sich das Befestigungselement 32 durch die zweite Aussparung 55 des ersten Basisnockenabschnitts 50, durch den ersten sich in Umfangsrichtung erstreckenden Schlitz 40 in der ersten Welle 22, durch den radialen Durchgang 43 in der zweiten Welle 24, durch den zweiten sich in Umfangsrichtung erstreckenden Schlitz 42 in der ersten Welle 22 und in die Aussparung 53 in dem ersten Teilnocken 48 erstrecken.
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Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel kann das Befestigungselement 32 einen Gewindeschaft 58 aufweisen, der sich von einem Kopf 60 erstreckt. Eine erste und eine zweite Hülse 64, 66 können an dem Gewindeschaft 58 angeordnet sein. Das Befestigungselement 32 kann mit dem ersten Bereich 51 mit Kuppe des ersten Teilnockens 48 axial ausgerichtet sein. Die erste Hülse 64 kann in der ersten Aussparung 53 des ersten Teilnockens 48, in dem zweiten Umfangsschlitz 42 in der ersten Welle 22 und in dem radialen Durchgang 43 in der zweiten Welle 24 angeordnet sein. Die erste Hülse 64 kann den ersten Teilnocken 48 relativ zu der zweiten Welle 24 radial positionieren. Die zweite Hülse 66 kann in der zweiten Aussparung 55 des ersten Basisnockenabschnitts 50, in dem ersten Umfangsschlitz 40 in der ersten Welle 22 und in dem radialen Durchgang 43 in der zweiten Welle 24 angeordnet sein.
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Das Befestigungselement 32 kann sich durch den radialen Durchgang 43 in der zweiten Welle 24 und durch die erste Hülse 64 sowie in die erste Aussparung 53 in dem ersten Teilnocken 48 erstrecken, wobei der Kopf 60 an einer Außenfläche des ersten Basisnockenabschnitts 50 anliegt. Der radiale Durchgang 43 kann eine Bohrung ohne Gewinde definieren. Das Befestigungselement 32 kann den ersten Teilnocken 48 und den ersten Basisnockenabschnitt 50 aneinander und mit der zweiten Welle 24 für eine Drehung mit der zweiten Welle 24 befestigen. Es versteht sich jedoch, dass eine Vielzahl anderer Befestigungsanordnungen verwendet werden kann, die ein Befestigungselement mit Presspassung in der ersten Aussparung 53 umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein.
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Der zweite Nocken 28 kann an der ersten Welle 22 angeordnet und zur Drehung mit dieser fixiert sein, und er kann einen zweiten Bereich 68 mit Kuppe sowie einen zweiten Grundkreisbereich 70 aufweisen. Der dritte Nocken 30 kann an der ersten Welle 22 angeordnet und zur Drehung mit dieser fixiert sein, und er kann einen dritten Bereich 72 mit Kuppe sowie einen dritten Grundkreisbereich 74 aufweisen. Der zweite und der dritte Nocken 28, 30 können an der ersten Welle 22 drehbar fixiert sein, wobei der erste Teilnocken 48 und der erste Basisnockenabschnitt 50 axial zwischen dem zweiten und dem dritten Nocken 28, 30 angeordnet sind.
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Der erste Teilnocken 48 und der erste Basisnockenabschnitt 50 können relativ zu der ersten Welle 22, dem zweiten Nocken 28 und dem dritten Nocken 30 drehbar sein. Der erste Teilnocken 48, der zweite Nocken 28 und der dritte Nocken 30 können jeweils mit dem ersten Ventilhubmechanismus 20a in Eingriff stehen. Obgleich diese derart erläutert werden, dass sowohl der zweite als auch der dritte Nocken 28, 30 umfasst sind, versteht es sich, dass alternative Anordnungen den zweiten oder den dritten Nocken 28, 30 aufweisen können.
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Ein äußerer Umfangsbereich 76 der Nockenwelle 14, der mit dem ersten Bereich 51 mit Kuppe des ersten Teilnockens 48 ausgerichtet ist und diesem radial gegenüberliegt, kann bezüglich des ersten Ventilhubmechanismus 20a radial versetzt sein, wenn der zweite Nocken 28 mit dem ersten Ventilhubmechanismus 20a in Eingriff steht, und spezieller, wenn der zweite Bereich 68 mit Kuppe mit dem ersten Ventilhubmechanismus 20a in Eingriff steht. Der äußere Umfangsbereich 76 an der Nockenwelle 14 kann der Lage des ersten Basisnockenabschnitts 50 entsprechen. Der erste Bereich 51 mit Kuppe des ersten Teilnockens 48 kann bezüglich des zweiten Bereichs 68 mit Kuppe des zweiten Nockens 28 und bezüglich des dritten Bereichs 72 mit Kuppe des dritten Nockens 30 drehversetzt sein. Der zweite und der dritte Bereich 68, 72 mit Kuppe können die radiale Versetzung zwischen dem äußeren Umfangsbereich 76 der Nockenwelle 14 und dem ersten Ventilhubmechanismus 20a liefern.
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Wie vorstehend diskutiert wurde, kann der erste Teilnocken 48 relativ zu der zweiten Welle 24 durch die erste Hülse 64 radial positioniert sein. Die erste Aussparung 53 kann einen ersten gestuften Bereich 78 definieren, und der radiale Durchgang 43 kann einen zweiten gestuften Bereich 80 definieren. Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel kann die erste Aussparung 53 einen ersten Abschnitt 82, der eine Gewindebohrung in Eingriff mit dem Befestigungselement 32 bildet, und einen zweiten Abschnitt 84 definieren, der radial zwischen dem ersten Abschnitt 82 und der Teilbohrung 52 angeordnet ist. Der zweite Abschnitt 84 kann einen Durchmesser größer als ein Durchmesser des ersten Abschnitts 82 definieren, um den ersten gestuften Bereich 78 zu bilden.
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Die erste Hülse 64 kann an dem ersten gestuften Bereich 78 und dem zweiten gestuften Bereich 80 anliegen, um den ersten Teilnocken 48 relativ zu der zweiten Welle 24 radial zu positionieren. Da die erste Welle 22 an der zweiten Welle 24 angeordnet ist, kann die erste Hülse 64 ebenso den ersten Teilnocken 48 relativ zu der ersten Welle 22 radial positionieren. Die erste Hülse 64 kann eine vorbestimmte (oder kontrollierte) radiale Beabstandung zwischen dem Außenumfang der zweiten Welle 24 und der Teilbohrung 52 liefern. Diese kontrollierte Beabstandung kann daher ein kontrolliertes radiales Spiel zwischen der zweiten Bohrung 52 und dem Außenumfang der ersten Welle 22 liefern.
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Bei einer anderen Anordnung, die in 4 zu sehen ist, kann der erste Nocken 126 der Nockenwelle 114 den ersten Teilnocken 148 umfassen (ohne den zusätzlichen ersten Basisnockenabschnitt 50, der in 3 zu sehen ist). Die Nockenwelle 114 kann der Nockenwelle 14 im Wesentlichen ähnlich sein, wobei die Ausnahmen nachstehend angegeben sind. Bei der Anordnung von 4 kann sich das Befestigungselement 132 radial durch die erste Welle 122 und in den ersten Teilnocken 148 erstrecken.
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Die Nockenwelle 114 von 4 kann auch einen äußeren Umfangsbereich 176 aufweisen, der mit dem ersten Bereich 151 mit Kuppe des ersten Teilnockens 148 axial ausgerichtet ist und diesem radial gegenüberliegt. Der äußere Umfangsabschnitt 176 kann bezüglich des ersten Ventilhubmechanismus (nicht gezeigt) radial versetzt sein, wenn der zweite Nocken (nicht gezeigt) mit dem ersten Ventilhubmechanismus in Eingriff steht. Der äußere Umfangsbereich 176 an der Nockenwelle 114 kann an der ersten Welle 122 definiert sein.
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Ähnlich der vorstehend bezüglich 2 beschriebenen Anordnung kann der erste Teilnocken 148 von 4 durch die erste Hülse 164 relativ zu der zweiten Welle 124 radial positioniert sein. Die erste Aussparung 153 kann einen ersten gestuften Bereich 178 definieren, und der radiale Durchgang 143 kann einen zweiten gestuften Bereich 180 definieren. Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel kann die erste Aussparung 153 einen ersten Abschnitt 182, der eine Gewindebohrung in Eingriff mit dem Befestigungselement 132 bildet, und einen zweiten Abschnitt 184 definieren, der radial zwischen dem ersten Abschnitt 182 und der Teilbohrung 152 angeordnet ist. Der zweite Abschnitt 184 kann einen Durchmesser größer als ein Durchmesser des ersten Abschnitts 182 definieren, um den ersten gestuften Bereich 178 zu bilden.
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Die erste Hülse 164 kann an dem ersten gestuften Bereich 178 und an dem zweiten gestuften Bereich 180 anliegen, um den ersten Teilnocken 148 relativ zu der zweiten Welle 124 radial zu positionieren. Da die erste Welle 122 an der zweiten Welle 124 angeordnet ist, kann die erste Hülse 164 den ersten Teilnocken 148 auch relativ zu der ersten Welle 122 radial positionieren. Die erste Hülse 164 kann eine vorbestimmte (oder kontrollierte) radiale Beabstandung zwischen dem Außenumfang der zweiten Welle 124 und der Teilbohrung 152 liefern. Diese kontrollierte Beabstandung kann daher ein kontrolliertes radiales Spiel zwischen der Teilbohrung 152 und dem Außenumfang der ersten Welle 122 liefern.
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Während der Montage kann der erste Nocken 26, 126 nach dem zweiten und dem dritten Nocken 28, 30 an der Nockenwelle 14, 114 befestigt werden. Spezieller kann die Nockenwelle 14, 114 nach der Montage des zweiten und des dritten Nockens 28, 30 und vor der Montage des ersten Nockens 26, 126 maschinell bearbeitet werden.
