EP2478997A1 - Verfahren zum Schleifen einer Nockenkontur einer Schiebenockenwelle und Vorrichtung zum Durchführen eines derartigen Verfahrens - Google Patents
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- EP2478997A1 EP2478997A1 EP11009971A EP11009971A EP2478997A1 EP 2478997 A1 EP2478997 A1 EP 2478997A1 EP 11009971 A EP11009971 A EP 11009971A EP 11009971 A EP11009971 A EP 11009971A EP 2478997 A1 EP2478997 A1 EP 2478997A1
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Definitions
- the present invention relates to a method for grinding a cam contour of a sliding camshaft of an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle, and to an apparatus for carrying out such a method.
- cam slide pieces are arranged, which preferably each have a plurality of cams and a cam groove for the axial displacement of the cam slide piece on the cam drive shaft.
- the cam drive shaft for example, an external toothing and a corresponding cam slide piece on a complementary internal toothing.
- cam slide piece is moved for example by means of an electrically controllable actuator in the axial direction of the cam drive shaft.
- cam contour of the cam slide piece in operative connection with a Valve of the internal combustion engine.
- the corresponding cam contours of the cam sliding parts are individually finished before mounting the sliding camshaft.
- the tolerances of the cam contour and the teeth of the cam drive shaft result in improper base circle shock of a respective cam. This can lead to inflating a hydraulic support element of the valve train and thereby open gas exchange valves during the base circle phase.
- the cam contour of the cam sliding pieces can be ground, for example, in the assembled state of the sliding camshaft, whereby the tolerances would be significantly reduced.
- the clearance in the circumferential direction of the cam drive shaft required for the axial displaceability of the cam sliding pieces on the cam drive shaft would lead to chatter marks on the cam contours, and thus to irregularities in the valve control. This is understandably to be avoided.
- the present invention has for its object to provide an improved method for grinding the cam contour of a sliding camshaft.
- a method for grinding a cam contour of a sliding camshaft of an internal combustion engine is provided with the following method steps: providing a cam drive shaft and a cam sliding piece of the sliding camshaft; backlash-engaging the cam lobe and the cam drive shaft together to form the sliding camshaft; backlash-free fixing of the cam slide on the cam drive shaft in a circumferential direction of the cam drive shaft; and grinding the cam contour of the sliding camshaft.
- a device for grinding a cam contour of a sliding camshaft of an internal combustion engine comprising: a receiving device which receives the sliding camshaft, wherein the sliding camshaft has a cam drive shaft and a playfully connected with this cam cam piece; a drive means for driving the sliding camshaft; a brake device for slidably fixing the cam slider to the cam drive shaft in a circumferential direction of the cam drive shaft; and a grinding device for grinding the cam contour of the sliding camshaft.
- the cam slide piece and the cam drive shaft by means of a connecting element, in particular by means of a toothing, operatively connected to each other play.
- the cam drive shaft is twisted such that the cam slide piece is clamped on the connecting element for play-free fixing of the cam sliding piece on the cam drive shaft.
- the cam drive shaft is twisted by being driven at a first end section by means of a drive device and braked at a second end section by means of a braking device.
- the cam drive shaft is twisted by a predetermined torsion angle.
- a defined and reliable clamping of the cam slide piece is ensured on the cam drive shaft. This increases the reliability of the process.
- a flank of the connecting element is spent with a counter-flank of the cam sliding piece in flat operative contact for play-free fixing of the cam sliding piece on the cam drive shaft.
- the edge of the connecting element with the counter flank of the cam slide piece is driven to the surface in operative contact with the cam drive shaft driven and the cam slide piece circumferentially braked, whereby the contact pressure of the flanks is adjustable. This increases the reliability of the process.
- the sliding camshaft is rotated during the grinding of the cam contour, whereby the grinding of the cam contour is simplified and accelerated.
- a first end section of the sliding camshaft is received by the drive device, as a result of which the sliding camshaft can be reliably and safely driven by the drive device.
- a second end portion of the sliding camshaft is received by the braking device.
- a torsion of the sliding camshaft is ensured over its entire length, whereby a plurality of cam slide pieces are clamped simultaneously on the cam drive shaft.
- the drive means and the braking means are adapted to twist the cam drive shaft by a predetermined torsion angle.
- a defined torsion of the cam drive shaft and thus a reliable fixing of the cam slide piece on the cam drive shaft is reliably ensured.
- the braking device is designed for extensive braking of the cam sliding piece. As a result, a reliable and safe braking of the cam slide is guaranteed.
- the braking device is designed as standing with a sliding block guide portion of the cam slide piece in contact operative braking roller.
- the sliding camshaft has a plurality of cam sliding pieces, whereby a sliding camshaft with any number of cam slide pieces can be produced.
- the FIG. 1 illustrates in a cross-sectional view of a preferred embodiment of a sliding camshaft 1.
- the sliding camshaft 1 preferably has a cam drive shaft 2, which is rotatably mounted in particular by means of bearings 3 to 6 in a motor housing of an internal combustion engine, not shown.
- the cam drive shaft 2 furthermore preferably has a first end section 7 designed as a shaft shoulder 7, which has, for example, a diameter d1.
- the diameter d1 is preferably larger than a basic diameter d2 of the cam drive shaft 2.
- the cam drive shaft 2 also preferably has a camshaft end piece 9 operatively connected thereto at a second end section 8 remote from the first end section 7.
- the camshaft end piece 9 is, for example, cylindrically shaped and preferably receives the second end section 8 of the cam drive shaft 2 at least in sections and is screwed thereto, for example.
- a coaxial with a central axis 10 of the cam drive shaft 2 arranged screw 11, in particular a screw 11 is provided.
- connecting elements 12 to 14 are provided between the end portions 7, 8 of the cam drive shaft 2 axially spaced apart.
- the number of connecting elements 12 to 14 is arbitrary and depends essentially on the number of cylinders of the internal combustion engine, as will be explained below.
- the cam drive shaft 2 preferably has at least one connecting element 12 to 14.
- the connecting elements 12 to 14 are preferably arranged at a distance from one another in an axial direction x of the cam drive shaft 2.
- the axial direction x extends in particular parallel to the central axis 10.
- the connecting elements 12 to 14 are each preferably provided as an external toothing 12 to 14, in particular as a longitudinal toothing 12 to 14 and more preferably as a circumferentially arranged longitudinal toothing 12 to 14 on the cam drive shaft 2.
- the connecting elements 12 to 14 are preferably formed integrally with the cam drive shaft 2.
- the connecting elements 12 to 14 can also be designed as separate, separable from the cam drive shaft 2, components.
- the cam drive shaft 2 may be a combination of separate and integrated connecting elements 12 to 14 in a variety of structural configurations exhibit.
- the connecting elements 12 to 14 or individual of the connecting elements 12 to 14 may be formed as a sliding spring, Dahlnutprofil or spline section, serrated profile, splined shaft section, square profile, polygonal profile, polygonal profile and / or the like.
- Each connecting element 12 is preferably associated with one arresting device 15 to 17.
- the number of locking devices 15 to 17 preferably corresponds to the number of connecting elements 12 to 14.
- the cam drive shaft 2 has at least one locking device 15 to 17.
- the locking device 15 preferably has a transverse bore 18, which penetrates in particular perpendicular to the central axis 10, the cam drive shaft 2 and thereby the central axis 10 intersects.
- the locking device 15 preferably has two each one end portion of the transverse bore 18 associated locking elements 19, 20, in particular balls 19, 20, which, by means of a spring means 21, in particular designed as a compression spring coil spring 21, in the radial direction of the cam drive shaft 2, that is both sides respectively be braced outwards away from the central axis 10.
- the locking means 15 may have fixing elements, not shown, which prevent the locking elements 19, 20 are completely pushed out of the bore 18 by the spring means 21.
- the sliding camshaft 1 also has cam slide pieces 22 to 24, wherein in particular each cam slide piece 22 to 24 is assigned to a respective connecting element 12 to 14.
- the number of cam slide pieces 22 to 24 is arbitrary, for example, a cam slide piece 22 to 24 is provided per cylinder of the internal combustion engine.
- the sliding camshaft 1 has at least one cam sliding piece 22 to 24.
- the cam slide pieces 23, 24 are preferably identical in design to the cam slide piece 22.
- the cam sliding piece 22 preferably has a hollow cylindrical basic shape, wherein an inner wall of the hollow cylindrical cam sliding piece 22 has an engaging portion 25 which is in operative engagement with the connecting element 12, in particular a form-locking, operative engagement.
- the connecting element 12 is configured in particular in such a way that the cam sliding piece 22 is rotationally fixed in the circumferential direction of the cam drive shaft 2 and is displaceable in the axial direction x of the cam drive shaft 2.
- the cam slide piece 22 in particular the complementary to the connecting element 12 engaging portion 25, in particular an internal toothing 25 on.
- the operative connection with the connecting element 12 in the circumferential direction of the cam drive shaft 2 is preferably subject to play.
- the connecting element 12 is designed as Dahlnutwellenabêt 12 of the cam drive shaft 2 and the Nockenschiebe Georgia 22 has a complementary Dahlnutnabenabexcellent 25 as engagement portion 25, wherein the Dahlnutwellenabêt 12 and the Dahlnutnabenabexcellent 25 may be, for example, inside or outside centered.
- the inner wall of the hollow cylindrical cam slide piece 22 preferably further comprises mutually axially spaced mating engagement portions 26 to 28, wherein optionally one of the mating engagement portions 26 to 28 is operatively connected to the locking member 15 associated with the connecting member 12.
- the spring-biased locking elements 19, 20 are selectively in operative engagement with one of the counter-engagement sections 26 to 28.
- the cam slider 22 is possible to slide the cam slider 22 along the cam drive shaft 2 in the axial direction x, wherein the Nockenschiebe Georgia 22 by means of the operative engagement of the locking device 15 with one of the counter-engagement sections 26 to 28, for example, in three discrete axial positions on the cam drive shaft 2 can be latched.
- the number of counter-engagement portions 26 to 28 is arbitrary and may vary depending on the application, that is, according to the desired number of locking positions.
- the cam sliding piece 22 preferably has at least two counter-engagement sections 26 to 28.
- cam slide piece 24 the cam slide pieces 22, 23 preferably having the same design and the same functionality.
- the cam slide piece 24 on an outer surface of the hollow cylindrical basic shape, a cam pack 29, but in particular two axially spaced-apart cam packs 29, 30 on.
- the cam packs 29, 30 in particular each form a cam contour 29, 30 of the cam slide piece 24 and the sliding camshaft 1.
- Each cam pack 29, 30 preferably has a plurality, for example, three cams 31 to 33 on.
- the number of cams 31 to 33 is arbitrary.
- the number of cams 31 to 33 of each cam packet 29, 30 corresponds to the number of mating engagement sections 26 to 28.
- a cam packet 29, 30 has at least two cams 31 to 33 each.
- the cam packages 29, 30 are arranged in particular axially spaced from each other, wherein between the cam packages 29, 30 a guide means 34, in particular a slide guide portion 34 or a crank plate 34 is arranged.
- the guide device 34 preferably has a cylindrical basic shape, into which, in particular, a recess 35 or groove 35, which runs around the cam sliding piece 24 at least in sections, is inserted.
- the cam slide piece 24 in the axial direction x on the cam drive shaft 2 is displaceable and, for example, in three axial Positions, corresponding to the counter-engagement portions 26 to 28 on the cam drive shaft 2 latched.
- a corresponding cam 31 to 33 of a corresponding cam pack 29, 30 is in operative connection with a valve of the internal combustion engine.
- FIG. 2 illustrates a preferred embodiment of a device 38 for grinding a cam contour 29, 30, such a sliding camshaft 1 according to FIG. 1 ,
- the device 38 preferably has a receiving device 39, which receives the sliding camshaft 1 at least in sections.
- a first end portion 7 of a cam drive shaft 2 of the sliding camshaft 1 is clamped positively and / or non-positively.
- the sliding camshaft 1 further has camshaft pieces 22 to 24 arranged on the cam drive shaft 2.
- the cam slide pieces 22 to 24 are displaceably operatively connected in an axial direction x of the cam drive shaft 2 and operatively connected thereto, in particular in the circumferential direction of the cam drive shaft 2.
- the device 38 further comprises a drive device 40 for, in particular rotational, driving the sliding camshaft 1 about its central axis.
- the drive device 40 can be embodied as an electric machine 40, in particular as an electric motor 40, a hydraulic machine 40, an internal combustion engine 40 or the like.
- the receiving device 39 may be an integral part of the drive device 40. In particular, the drive device 40 may have the receiving device 39.
- the device 39 has a preferably with a second end portion 8 of the cam drive shaft 2 operatively connected further receiving means 37 and a Braking device 41 on.
- the receiving device 37 may be an integral part of the braking device 41.
- the braking device 41 may have the receiving device 37.
- the braking device 41 is designed, for example, as an electric machine 41, which is operated in particular as a generator.
- the braking device 41 may be formed, for example, as a hydraulic braking device 41, in particular as a retarder 41, which converts rotational energy into thermal energy.
- the brake device 41 is preferably designed for play-free fixing of the cam slide pieces 22 to 24 on the cam drive shaft 2 in the circumferential direction thereof.
- the device 38 has a grinding device 42 for grinding a corresponding cam pack 29, 30 or a cam contour 29, 30 of the cam slide pieces 22 to 24 or the sliding camshaft 1.
- the grinding device 42 has, in particular, a grinding wheel 43 with a width b which, for example, corresponds approximately to a width of a cam 31 of the cam pack 29, 30.
- the grinding device 42 is preferably designed such that the grinding wheel 43 is displaceable in the axial direction x, in a transverse direction y and in a vertical direction z.
- the grinding device 42 may have a plurality of grinding wheels 43 with in particular different contours, wherein a plurality of grinding wheels 43 may be provided for simultaneous or successive grinding a plurality of cam sliding parts 22 to 24.
- the drive device 40 and the brake device 41 are preferably designed to twist the cam drive shaft 2 or the sliding camshaft 1 by a predetermined torsion angle ⁇ . This is achieved in that a drive torque of the drive device 40 is tuned to a braking torque of the brake device 41 such that the sliding camshaft 1 during a grinding operation but not yet braked to a standstill but rotates during grinding. This is achieved in particular by means of a corresponding control device of the device 38 operatively connected to the drive device 40, the brake device 41 and / or the grinding device 42.
- a method of grinding the cam contour 29, 30 of the sliding camshaft 1 is performed as follows. The following method steps are preferably carried out successively. First, the cam drive shaft 2 and at least one cam slide piece 22 to 24 of the sliding camshaft 1 are provided. In the following, reference will be made only to the cam slide piece 24, the processing of the cam slide pieces 22, 23 is analogous.
- the cam slide 24 and the cam drive shaft 2 are operatively connected to each other with play to form the push camshaft 1.
- the cam slide piece 24 is pushed onto the cam drive shaft 2, wherein the cam slide piece 24 and the cam drive shaft 2 by means of the connecting element 14 are operatively connected with each other in the circumferential direction operatively connected.
- the cam slide 24 is fixed to the cam drive shaft 2 in the circumferential direction without play.
- the sliding camshaft 1 or the cam drive shaft 2 by means of the drive means 40 and the braking device 41 is twisted by the predetermined torsion angle ⁇ .
- the deformation about the torsion angle ⁇ is elastic, that is reversible.
- the Nockenschiebe choir 24 by means of the connecting element 14, which also twisted and with the in FIG. 1 illustrated engaged portion 25 of the cam slide 24 is clamped and / or braced, set on the cam drive shaft 2 in the circumferential direction without play.
- the cam slider 24 is simultaneously set in the axial direction x in the torsional operation.
- the cam contour 29, 30 of the sliding camshaft 1 or of the cam sliding piece 24 is ground by means of the grinding device 42.
- the sliding camshaft 1 rotates.
- the grinding wheel 43 also rotates and, depending on the required cam contour 29, 30, is moved in the x, y and / or z direction.
- the sliding camshaft 1 has a plurality of cam sliding parts 22 to 24, which are ground simultaneously or successively, the respective axial position will become the corresponding cam slide piece 22 to 24 corresponding to each other torsion angle, that is, proportions of the total torsion angle ⁇ , taken into account and possibly compensated during grinding that no undesirable angular offset between the individual cam contours 29, 30 of the cam slide pieces 22 to 24 occurs.
- the fixing of the slide cam pieces 22 to 24 in the circumferential direction of the cam drive shaft 2 is maintained throughout the grinding operation.
- FIG. 3 illustrates another preferred embodiment of a device 38 for grinding a cam contour 29, 30 of a sliding camshaft 1.
- the device 38 according to the FIG. 3 differs from the embodiment of the device 38 according to the FIG. 2 only by the design of the braking device 41st
- the device 38 preferably has a receiving device 39 operatively connected to a first end section 7 of a cam drive shaft 2 of the sliding camshaft 1 and a drive device 40.
- the drive device 40 preferably has the receiving device 39.
- the receiving device 39 is, for example, a chuck 39.
- the drive device 40 is preferably designed as an electric machine 40, in particular as an electric motor 40, a hydraulic machine 40 or the like.
- the device 38 may further comprise a bearing device, not shown, which rotatably supports a second end portion 8 of the sliding camshaft 1.
- At least one cam slide piece 22 is preferably arranged axially displaceable.
- a plurality of cam sliding pieces 22 to 24 are arranged on the cam drive shaft.
- the drive device 40 is preferably designed to rotate the sliding camshaft 1. For example, the sliding camshaft 1 is rotated by the drive device 40 at a predetermined speed.
- the device 38 preferably further comprises a braking device 41 for circumferentially backlash-free fixing a corresponding cam slide piece 22 to 24 on the cam drive shaft 2 in the circumferential direction thereof.
- the braking device 41 is designed such that it decelerates the cam slide piece 22 circumferentially.
- the brake device 41 is formed as the guide means 36 of the cam slide piece encompassing brake caliper 41.
- the braking device 41 has a brake roller 44, which is preferably in each case connected to a guide device 34 of the cam sliding parts 22 to 24 in, in particular friction-loaded, operative connection.
- the brake roller 44 is formed for example as a rubber roller 44.
- the brake roller 44 may, for example, be operatively connected to a generator-operated electric machine or to a hydraulic machine, for example a retarder, of the brake device 41 for braking the sliding camshaft 1.
- the device 38 may include a plurality of brake means 41 and a plurality of brake rollers 44, respectively, for operatively engaging a plurality of sliding pieces 22 to 24 simultaneously.
- the device 38 further comprises a grinding device 42 for grinding a respective cam contour 29, 30 of the sliding pieces 22 to 24 and the sliding camshaft 1, respectively.
- the grinding device 42 has in particular a grinding wheel 43.
- the grinder 42 may include a plurality of abrasive wheels 43 for simultaneously grinding any number of cam lobes 22-24.
- the grinding device 42 is preferably designed such that the grinding wheel 43 can be moved both in the axial direction x, in a transverse direction y and / or in a vertical direction z with respect to the sliding camshaft 1.
- the device 38 may have a control device operatively connected to the grinding device 42, the drive device 40 and / or the brake device 41.
- a method for grinding the cam contour 29, 30 of the sliding camshaft 1 by means of the device 38 is carried out as follows. Preferably, the following Process steps carried out sequentially.
- the cam drive shaft 2 and at least one cam slide piece 22 to 24 of the sliding camshaft 1 are provided.
- the processing of the cam slide pieces 22, 23 is preferably carried out analogously.
- the cam slide 24 and the cam drive shaft 2 are operatively connected to each other with play to form the push camshaft 1.
- the cam slide piece 24 is pushed onto the cam drive shaft 2, wherein the cam slide piece 22 and the cam drive shaft 2 by means of the connecting element 14 with each other in the circumferential direction of the cam drive shaft 2 are operatively connected play.
- the cam slide 24 is fixed to the cam drive shaft 2 in the circumferential direction without play.
- the sliding camshaft 1 is set in rotation by means of the drive device 40, preferably to a predetermined speed.
- the braking device 41 in particular by means of the brake roller 44 operatively connected to the guide device 34, the sliding cam piece 24 or the sliding camshaft 1 is braked, so that the sliding camshaft 1 does not come to a standstill but continues to rotate.
- the drive power of the drive device 40 is preferably matched to the braking power of the brake device 41.
- the braking is preferably carried out such that, as in a simplified cross-sectional view according to FIG.
- the operative contact between the flanks 45, 46 preferably exists during the entire following grinding process.
- the connecting element 14 in particular as a splined shaft portion 14 and the engagement portion 25 as complementary thereto formed internally splined hub portion 25.
- the cam contour 29, 30 of the sliding camshaft 1 is ground by means of the grinding device 42, wherein the sliding camshaft 1 and the grinding wheel 43 rotate and the grinding wheel 43 is moved correspondingly in the x, y and / or x direction.
- the sliding cam piece 24 is preferably fixed without play during the entire grinding process in the circumferential direction of the cam drive shaft 2.
- a plurality of cam slide pieces 22 to 24 can be processed simultaneously.
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schleifen einer Nockenkontur einer Schiebenockenwelle einer Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, und auf eine Vorrichtung zum Durchführen eines derartigen Verfahrens.
- Obwohl auf beliebige Fahrzeuge anwendbar, wird die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik in Bezug auf ein Personenkraftfahrzeug näher erläutert.
- Bei der Entwicklung von Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge ist die Reduktion des Kraftstoffverbrauchs und somit die Senkung des CO2-Ausstoßes ein Hauptziel. Weiterhin fordern zukünftige Abgasvorschriften eine weitere Reduktion der Schadstoffemissionen. Mögliche Potentiale bei der motorischen Optimierung sind beispielsweise die Reduktion der Ladungswechselarbeit, die Optimierung der Ladungsbewegung, die Beeinflussung des Restgasanteils, die Steuerung der Temperatur beim Verdichtungsbeginn und die Dosierung der Frischgasmasse. Um diese Maßnahmen umzusetzen, sind insbesondere Variabilitäten im Ventiltrieb der Brennkraftmaschine erforderlich.
- Eine der Anmelderin betriebsbekannte Möglichkeit Variabilitäten im Ventiltrieb umzusetzen, ist eine sogenannte Schiebenockenwelle. Hierbei sind auf einer Nockenantriebswelle axial verschieblich sogenannte Nockenschiebestücke angeordnet, welche vorzugsweise jeweils mehrere Nocken und eine Steuernut zur axialen Verschiebung des Nockenschiebestückes auf der Nockenantriebswelle aufweisen. Um die axiale Verschieblichkeit zu gewährleisten weist die Nockenantriebswelle beispielsweise eine Außenverzahnung und ein entsprechendes Nockenschiebestück eine dazu komplementäre Innenverzahnung auf. Ein zu verstellendes Nockenschiebestück wird beispielsweise mittels eines elektrisch ansteuerbaren Aktors in axialer Richtung der Nockenantriebswelle verschoben. Je nach der axialen Position des Nockenschiebestückes auf der Nockenantriebswelle steht ein anderer Nocken der Nockenkontur des Nockenschiebestückes in Wirkverbindung mit einem Ventil der Brennkraftmaschine. Die entsprechenden Nockenkonturen der Nockenschiebestücke werden vor der Montage der Schiebenockenwelle einzeln fertig geschliffen. Nach der Montage der Nockenschiebestücke an die Nockenantriebswelle ergeben jedoch die Toleranzen der Nockenkontur und der Verzahnung der Nockenantriebswelle einen unzulässigen Grundkreisschlag eines jeweiligen Nockens. Dies kann zum Aufpumpen eines hydraulischen Abstützelementes des Ventiltriebes führen und dadurch zu geöffneten Gaswechselventilen während der Grundkreisphase. Um dies zu verhindern, kann die Nockenkontur der Nockenschiebestücke beispielsweise im montierten Zustand der Schiebenockenwelle geschliffen werden, wodurch die Toleranzen deutlich reduziert würden. Das für die axiale Verschieblichkeit der Nockenschiebestücke auf der Nockenantriebswelle erforderliche Spiel in Umfangsrichtung der Nockenantriebswelle würde jedoch zur Rattermarken auf den Nockenkonturen führen, und somit zu Unregelmäßigkeiten bei der Ventilsteuerung. Dies gilt es verständlicherweise zu vermeiden.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Schleifen der Nockenkontur einer Schiebenockenwelle zu schaffen.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst.
- Demgemäß ist ein Verfahren zum Schleifen einer Nockenkontur einer Schiebenockenwelle einer Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit folgenden Verfahrensschritten vorgesehen: Bereitstellen einer Nockenantriebswelle und eines Nockenschiebestückes der Schiebenockenwelle; spielbehaftetes Wirkverbinden des Nockenschiebestückes und der Nockenantriebswelle miteinander zum Bilden der Schiebenockenwelle; spielfreies Festlegen des Nockenschiebestückes an der Nockenantriebswelle in einer Umfangsrichtung der Nockenantriebswelle; und Schleifen der Nockenkontur der Schiebenockenwelle.
- Ferner ist eine Vorrichtung zum Schleifen einer Nockenkontur einer Schiebenockenwelle einer Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorgesehen, mit: einer Aufnahmeeinrichtung, welche die Schiebenockenwelle aufnimmt, wobei die Schiebenockenwelle eine Nockenantriebswelle und ein mit dieser spielbehaftet wirkverbundenes Nockenschiebestück aufweist; einer Antriebseinrichtung zum Antreiben der Schiebenockenwelle; einer Bremseinrichtung zum spielfreien Festlegen des Nockenschiebestückes an der Nockenantriebswelle in einer Umfangsrichtung der Nockenantriebswelle; und einer Schleifeinrichtung zum Schleifen der Nockenkontur der Schiebenockenwelle.
- Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht nun darin, dass die auf der montierten Schiebenockenwelle spielbehaftet angeordneten Nockenschiebestücke vor dem Schleifen in Umfangsrichtung spielfrei festgelegt und erst dann geschliffen werden. Da die Nockenkontur in einem montierten Zustand der Schiebenockenwelle geschliffen wird, wird ein unzulässiger Grundkreisschlag verhindert, wobei mittels des spielfreien Festlegens des Nockenschiebestückes in Umfangsrichtung das Auftreten von Rattermarken bei dem Schleifen zuverlässig verhindert wird. Das Schleifen der Nockenkontur erfolgt daher mit hoher Präzision bei Erzielung einer hoher Oberflächenqualität der Nockenkontur.
- In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der vorliegenden Erfindung.
- Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens werden das Nockenschiebestück und die Nockenantriebswelle mittels eines Verbindungselementes, insbesondere mittels einer Verzahnung, miteinander spielbehaftet wirkverbunden. Dies ermöglicht eine zuverlässige und formschlüssige Festlegung des Nockenschiebestückes auf der Nockenantriebswelle in einer Umfangsrichtung derselben, wodurch stets eine zuverlässige Übertragung eines Drehmomentes von der Nockenantriebswelle auf das Nockenschiebestück gewährleistet ist.
- Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird zum spielfreien Festlegen des Nockenschiebestückes an der Nockenantriebswelle die Nockenantriebswelle derart tordiert, dass das Nockenschiebestück auf dem Verbindungselement verspannt wird. Hierdurch ist schnell und zuverlässig eine Fixierung des Nockenschiebestückes in Umfangsrichtung der Nockenantriebswelle gewährleistet.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Nockenantriebswelle tordiert, indem diese an einem ersten Endabschnitt mittels einer Antriebseinrichtung angetrieben und an einem zweiten Endabschnitt mittels einer Bremseinrichtung abgebremst wird. Hierdurch sind vorteilhaft mehrere Nockenschiebestücke gleichzeitig mittels nur einer Bremseinrichtung auf der Nockenantriebswelle verspannbar sind. Dies ermöglicht eine Reduktion des Zeitaufwandes bei der Anwendung des Verfahrens.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird die Nockenantriebswelle um einen vorbestimmten Torsionswinkel tordiert. Hierdurch ist eine definierte und zuverlässige Verspannung des Nockenschiebestückes auf der Nockenantriebswelle gewährleistet. Dies erhöht die Zuverlässigkeit des Verfahrens.
- Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird zum spielfreien Festlegen des Nockenschiebestückes an der Nockenantriebswelle eine Flanke des Verbindungselementes mit einer Gegenflanke des Nockenschiebestückes in flächigen Wirkkontakt verbracht. Hierdurch ist zuverlässig und einfach durchführbar eine Festlegung des Nockenschiebestückes in Umfangsrichtung der Nockenantriebswelle gewährleistet.
- Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird zu dem in flächigem Wirkkontakt verbringen der Flanke des Verbindungselementes mit der Gegenflanke des Nockenschiebestückes die Nockenantriebswelle angetrieben und das Nockenschiebestück umfänglich abgebremst, wodurch der Anpressdruck der Flanken einstellbar ist. Dies erhöht die Zuverlässigkeit des Verfahrens.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Schiebenockenwelle bei dem Schleifen der Nockenkontur rotiert, wodurch das Schleifen der Nockenkontur vereinfacht und beschleunigt wird.
- Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung ist ein erster Endabschnitt der Schiebenockenwelle von der Antriebseinrichtung aufgenommen, wodurch die Schiebenockenwelle zuverlässig und sicher von der Antriebseinrichtung antreibbar ist.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist ein zweiter Endabschnitt der Schiebenockenwelle von der Bremseinrichtung aufgenommen. Hierdurch ist eine Torsion der Schiebenockenwelle über deren gesamte Länge gewährleistet, wodurch mehrere Nockenschiebestücke gleichzeitig auf der Nockenantriebswelle verspannbar sind.
- Gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung sind die Antriebseinrichtung und die Bremseinrichtung zum Tordieren der Nockenantriebswelle um einen vorbestimmten Torsionswinkel ausgebildet. Hierdurch ist zuverlässig eine definierte Torsion der Nockenantriebswelle und somit ein zuverlässiges Festlegen des Nockenschiebestückes auf der Nockenantriebswelle gewährleistet.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist die Bremseinrichtung zum umfänglichen Abbremsen des Nockenschiebestückes ausgebildet. Hierdurch ist ein zuverlässiges und sicheres Abbremsen des Nockenschiebestückes gewährleistet.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist die Bremseinrichtung als mit einem Kulissenführungsabschnitt des Nockenschiebestückes in berührender Wirkverbindung stehende Bremsrolle ausgebildet. Hierdurch ist mit einfachen Mitteln eine Abbremsung des Nockenschiebestückes gewährleistet.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Vorrichtung weist die Schiebenockenwelle eine Vielzahl an Nockenschiebestücken auf, wodurch eine Schiebenockenwelle mit einer beliebigen Anzahl an Nockenschiebestücken produzierbar ist.
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden schematischen Figuren der Zeichnung näher erläutert.
- Von den Figuren zeigen:
- Figur 1
- eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Schiebenockenwelle;
- Figur 2
- eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Schleifen einer Nockenkontur einer derartigen Schiebenockenwelle gemäß
Figur 1 ; - Figur 3
- eine perspektivische Ansicht eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Schleifen einer Nockenkontur einer derartigen Schiebenockenwelle gemäß
Figur 1 ; und - Figur 4
- eine Teilschnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Schiebenockenwelle gemäß der Schnittlinie IV-IV nach
Figur 1 . - In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
- Die
Figur 1 illustriert in einer Querschnittsansicht eine bevorzugte Ausführungsform einer Schiebenockenwelle 1. Die Schiebenockenwelle 1 weist vorzugsweise eine Nockenantriebswelle 2 auf, welche insbesondere mittels Lagerstellen 3 bis 6 in einem Motorgehäuse einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine drehbar gelagert ist. Die Nockenantriebswelle 2 weist weiterhin vorzugsweise einen ersten als Wellenabsatz 7 ausgebildeten Endabschnitt 7, welcher beispielsweise einen Durchmesser d1 aufweist, auf. Vorzugsweise weist der Endabschnitt 7 die Lagerstelle 6 auf. Der Durchmesser d1 ist vorzugsweise größer als ein Grunddurchmesser d2 der Nockenantriebswelle 2. Die Nockenantriebswelle 2 weist ferner vorzugsweise an einem dem ersten Endabschnitt 7 abgewandten zweiten Endabschnitt 8 ein mit diesem wirkverbundenes Nockenwellenendstück 9 auf. Das Nockenwellenendstück 9 ist beispielsweise zylinderförmig ausgebildet und nimmt den zweiten Endabschnitt 8 der Nockenantriebswelle 2 vorzugsweise zumindest abschnittsweise auf und ist mit diesem beispielsweise verschraubt. Hierzu ist insbesondere eine koaxial zu einer Mittelachse 10 der Nockenantriebswelle 2 angeordnete Verschraubung 11, insbesondere eine Schraube 11, vorgesehen. - Zwischen den Endabschnitten 7, 8 der Nockenantriebswelle 2 sind axial voneinander beabstandet insbesondere vorzugsweise Verbindungselemente 12 bis 14 vorgesehen. Die Anzahl der Verbindungselemente 12 bis 14 ist beliebig und richtet sich im Wesentlichen nach der Anzahl an Zylindern der Brennkraftmaschine, wie im Folgenden noch erläutert wird. Bevorzugt weist die Nockenantriebswelle 2 jedoch zumindest ein Verbindungselement 12 bis 14 auf. Die Verbindungselemente 12 bis 14 sind in einer Axialrichtung x der Nockenantriebswelle 2 bevorzugt voneinander beabstandet angeordnet. Die Axialrichtung x verläuft insbesondere parallel zu der Mittelachse 10. Des Weiteren wird eine senkrecht zur Axialrichtung orientierte Querrichtung y und eine senkrecht zur Axialrichtung x und senkrecht zur Querrichtung y orientierte Hochrichtung z der Schiebenockenwelle 1 bzw. der Nockenantriebswelle 2 eingeführt. Die Verbindungselemente 12 bis 14 sind jeweils bevorzugt als Außenverzahnung 12 bis 14, insbesondere als Längsverzahnung 12 bis 14 und noch bevorzugter als umfänglich angeordnete Längsverzahnung 12 bis 14 an der Nockenantriebswelle 2 vorgesehen. Die Verbindungselemente 12 bis 14 sind bevorzugt integral mit der Nockenantriebswelle 2 ausgebildet. Die Verbindungselemente 12 bis 14 können auch als separate, von der Nockenantriebswelle 2 trennbare, Bauteile ausgeführt sein. Die Nockenantriebswelle 2 kann eine Kombination von separaten und integrierten Verbindungselementen 12 bis 14 in verschiedensten konstruktiven Ausgestaltungen aufweisen. Beispielsweise können die Verbindungselemente 12 bis 14 oder einzelne der Verbindungselemente 12 bis 14 als Gleitfeder, Vielnutprofil bzw. Keilwellenabschnitt, Kerbzahnprofil, Zahnwellenabschnitt, Viereckprofil, Vieleckprofil, Polygonprofil und/oder dergleichen ausgebildet sein.
- Jedem Verbindungselement 12 ist 14 ist vorzugsweise jeweils eine Arretiereinrichtung 15 bis 17 zugeordnet. Die Anzahl der Arretiereinrichtungen 15 bis 17 entspricht bevorzugt der Anzahl der Verbindungselemente 12 bis 14. Bevorzugt weist die Nockenantriebswelle 2 zumindest eine Arretiereinrichtung 15 bis 17 auf. Im Folgenden wird zur Vereinfachung auf nur eine Arretiereinrichtung 15 Bezug genommen, wobei die Arretiereinrichtungen 16, 17 bevorzugt baugleich ausgeführt sind. Die Arretiereinrichtung 15 weist vorzugsweise eine Querbohrung 18, welche insbesondere senkrecht zu der Mittelachse 10 die Nockenantriebswelle 2 durchdringt und dabei die Mittelachse 10 schneidet. Die Arretiereinrichtung 15 weist vorzugsweise zwei jeweils einem Endabschnitt der Querbohrung 18 zugeordnete Arretierelemente 19, 20, insbesondere Kugeln 19, 20, auf, welche mittels einer Federeinrichtung 21, insbesondere einer als Druckfeder ausgebildeten Spiralfeder 21, in Radialrichtung der Nockenantriebswelle 2, das heißt beidseitig jeweils von der Mittelachse 10 weg nach außen verspannt werden. Zusätzlich kann die Arretiereinrichtung 15 nicht dargestellte Fixierelemente aufweisen, welche verhindern, dass die Arretierelemente 19, 20 durch die Federeinrichtung 21 vollständig aus der Bohrung 18 herausgedrückt werden.
- Die Schiebenockenwelle 1 weist ferner Nockenschiebestücke 22 bis 24 auf, wobei insbesondere jedes Nockenschiebestück 22 bis 24 jeweils einem entsprechenden Verbindungselement 12 bis 14 zugeordnet ist. Die Anzahl der Nockenschiebestücke 22 bis 24 ist beliebig, beispielsweise ist pro Zylinder der Brennkraftmaschine ein Nockenschiebestück 22 bis 24 vorgesehen. Insbesondere weist die Schiebenockenwelle 1 zumindest ein Nockenschiebestück 22 bis 24 auf.
- Zur Vereinfachung wird im Folgenden auf nur ein Nockenschiebestück 22 und ein entsprechendes Verbindungselement 12 Bezug genommen. Die Nockenschiebestücke 23, 24 sind bevorzugt baugleich mit dem Nockenschiebestück 22 ausgebildet. Das Nockenschiebestück 22 weist bevorzugt eine hohlzylindrische Grundform auf, wobei eine Innenwandung des hohlzylindrischen Nockenschiebestückes 22 einen mit dem Verbindungselement 12 in, insbesondere formschlüssigen, Wirkeingriff stehenden Eingriffsabschnitt 25 aufweist. Das Verbindungselement 12 ist insbesondere derart ausgestaltet, dass das Nockenschiebestück 22 in der Umfangsrichtung der Nockenantriebswelle 2 verdrehfest jedoch spielbehaftet festgelegt und in der Axialrichtung x der Nockenantriebswelle 2 verschieblich ist. Hierzu weist das Nockenschiebestück 22 insbesondere den zu dem Verbindungselement 12 komplementären Eingriffsabschnitt 25, insbesondere eine Innenverzahnung 25, auf. Um die axiale Verschiebbarkeit des Nockenschiebestückes 22 auf der Nockenantriebswelle 2 zu gewährleisten, ist die Wirkverbindung mit dem Verbindungselement 12 in Umfangsrichtung der Nockenantriebswelle 2 bevorzugt spielbehaftet. Beispielsweise sind ist das Verbindungselement 12 als Vielnutwellenabschnitt 12 der Nockenantriebswelle 2 ausgebildet und das Nockenschiebestück 22 weist einen dazu komplementären Vielnutnabenabschnitt 25 als Eingriffsabschnitt 25 auf, wobei der Vielnutwellenabschnitt 12 und der Vielnutnabenabschnitt 25 beispielsweise Innen- oder außenzentriert sein können.
- Die Innenwandung des hohlzylindrischen Nockenschiebestückes 22 weist vorzugsweise ferner voneinander axial beabstandete Gegeneingriffsabschnitte 26 bis 28 auf, wobei wahlweise einer der Gegeneingriffsabschnitte 26 bis 28 mit der dem Verbindungselement 12 zugeordneten Arretiereinrichtung 15 in Wirkverbindung ist. Analoges gilt für die Arretiereinrichtungen 16, 17 und die Nockenschiebestücke 23, 24. Die Gegeneingriffsabschnitte 26 bis 28 sind beispielsweise als umlaufende Ringnuten 26 bis 28, insbesondere als V-förmige Ringnuten 26 bis 28, in der Innenwandung des Nockenschiebestückes 22 ausgebildet. Die federvorgespannten Arretierelemente 19, 20 sind wahlweise mit einem der Gegeneingriffsabschnitte 26 bis 28 in Wirkeingriff. Aufgrund dieser Anordnung ist es möglich, das Nockenschiebestück 22 entlang der Nockenantriebswelle 2 in Axialrichtung x zu verschieben, wobei das Nockenschiebestück 22 mittels des Wirkeingriffs der Arretiereinrichtung 15 mit einem der Gegeneingriffsabschnitte 26 bis 28 beispielsweise in drei diskreten Axialpositionen auf der Nockenantriebswelle 2 verrastbar ist. Die Anzahl der Gegeneingriffsabschnitte 26 bis 28 ist beliebig und kann je nach Anwendungsfall, das heißt entsprechend der gewünschten Anzahl der Rastpositionen variieren. Bevorzugt weist das Nockenschiebestück 22 jedoch zumindest zwei Gegeneingriffsabschnitte 26 bis 28 auf.
- Zur besseren Darstellung wird im Folgenden noch auf das Nockenschiebestück 24 Bezug genommen, wobei die Nockenschiebestücke 22, 23 bevorzugt baugleich ausgeführt sind und die gleiche Funktionalität aufweisen. Vorzugsweise weist das Nockenschiebestück 24 auf einer Außenfläche der hohlzylindrischen Grundform ein Nockenpaket 29, insbesondere jedoch zwei axial voneinander beabstandete Nockenpakete 29, 30 auf. Die Nockenpakete 29, 30 bilden insbesondere jeweils eine Nockenkontur 29, 30 des Nockenschiebestückes 24 bzw. der Schiebenockenwelle 1. Jedes Nockenpaket 29, 30 weist bevorzugt eine Vielzahl, beispielsweise drei Nocken 31 bis 33, auf. Die Anzahl der Nocken 31 bis 33 ist beliebig. Vorzugsweise entspricht die Anzahl der Nocken 31 bis 33 jedes Nockenpaketes 29, 30 der Anzahl der Gegeneingriffsabschnitte 26 bis 28. Insbesondere weist ein Nockenpaket 29, 30 zumindest jeweils zwei Nocken 31 bis 33 auf. Die Nockenpakete 29, 30 sind insbesondere voneinander axial beabstandet angeordnet, wobei zwischen den Nockenpaketen 29, 30 eine Führungseinrichtung 34, insbesondere ein Kulissenführungsabschnitt 34 oder eine Kulissenscheibe 34 angeordnet ist. Die Führungseinrichtung 34 weist vorzugsweise eine zylindrische Grundform auf, in die insbesondere eine zumindest abschnittsweise um das Nockenschiebestück 24 umlaufende Ausnehmung 35 oder Nut 35 eingebracht ist.
- Mittels eines nicht dargestellten Aktors, beispielsweise eines mechanischen, elektrischen und/oder hydraulischen Aktors, welcher insbesondere in die Ausnehmung 35 der Führungseinrichtung 34 formschlüssig eingreift, ist das Nockenschiebestück 24 in axialer Richtung x auf der Nockenantriebswelle 2 verschiebbar und beispielsweise in drei axialen Positionen, entsprechend den Gegeneingriffsabschnitten 26 bis 28 auf der Nockenantriebswelle 2 verrastbar. Je nachdem, in welcher axialen Position das Nockenschiebestück 24 an der Nockenantriebswelle 2 verrastet ist, steht ein entsprechender Nocken 31 bis 33 eines entsprechenden Nockenpaketes 29, 30 mit einem Ventil der Brennkraftmaschine in Wirkverbindung. Mittels einer entsprechende Ansteuerung des Aktors ist somit ein variabler Ventiltrieb ermöglicht.
- Die
Figur 2 illustriert eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung 38 zum Schleifen einer Nockenkontur 29, 30, einer derartigen Schiebenockenwelle 1 gemäßFigur 1 . - Die Vorrichtung 38 weist vorzugsweise eine Aufnahmeeinrichtung 39, welche die Schiebenockenwelle 1 zumindest abschnittsweise aufnimmt, auf. Beispielsweise ist mittels der Aufnahmeeinrichtung 39 ein erster Endabschnitt 7 einer Nockenantriebswelle 2 der Schiebenockenwelle 1 form- und/oder kraftschlüssig eingespannt. Die Schiebenockenwelle 1 weist weiterhin auf der Nockenantriebswelle 2 angeordnete Nockenschiebestücke 22 bis 24 auf. Die Nockenschiebestücke 22 bis 24 sind in einer axialen Richtung x der Nockenantriebswelle 2 verschieblich und mit dieser insbesondere in Umfangsrichtung der Nockenantriebswelle 2 spielbehaftet wirkverbunden. Hierzu stehen die Nockenschiebestücke 22 bis 24 mit entsprechenden Verbindungselementen 12 bis 14, insbesondere Längsverzahnungen 12 bis 14, vorzugsweise in formschlüssigem Wirkeingriff.
- Die Vorrichtung 38 weist ferner eine Antriebseinrichtung 40 zum, insbesondere rotatorischen, Antreiben der Schiebenockenwelle 1 um deren Mittelachse auf. Die Antriebseinrichtung 40 kann als Elektromaschine 40, insbesondere als Elektromotor 40, hydraulische Maschine 40, Brennkraftmaschine 40 oder dergleichen ausgebildet sein. Die Aufnahmeeinrichtung 39 kann integraler Bestandteil der Antriebseinrichtung 40 sein. Insbesondere kann die Antriebseinrichtung 40 die Aufnahmeeinrichtung 39 aufweisen.
- Weiterhin weist die Vorrichtung 39 eine vorzugsweise mit einem zweiten Endabschnitt 8 der Nockenantriebswelle 2 wirkverbundene weitere Aufnahmeeinrichtung 37 und eine Bremseinrichtung 41 auf. Die Aufnahmeeinrichtung 37 kann integraler Bestandteil der Bremseinrichtung 41 sein. Insbesondere kann die Bremseinrichtung 41 die Aufnahmeeinrichtung 37 aufweisen. Die Bremseinrichtung 41 ist beispielsweise als Elektromaschine 41 ausgebildet, welche insbesondere generatorisch betrieben wird. Ferner kann die Bremseinrichtung 41 beispielsweise als hydraulische Bremseinrichtung 41, insbesondere als Retarder 41, ausgebildet sein, welche Rotationsenergie in Wärmeenergie umwandelt. Die Bremseinrichtung 41 ist bevorzugt zum spielfreien Festlegen der Nockenschiebestücke 22 bis 24 an der Nockenantriebswelle 2 in deren Umfangsrichtung ausgebildet.
- Ferner weist die Vorrichtung 38 eine Schleifeinrichtung 42 zum Schleifen eines entsprechenden Nockenpaketes 29, 30 bzw. einer Nockenkontur 29, 30 der Nockenschiebestücke 22 bis 24 bzw. der Schiebenockenwelle 1 auf. Die Schleifeinrichtung 42 weist insbesondere eine Schleifscheibe 43 mit einer Breite b auf, welche beispielsweise in etwa einer Breite einer Nocke 31 des Nockenpaketes 29, 30 entspricht. Die Schleifeinrichtung 42 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Schleifscheibe 43 in Axialrichtung x, in einer Querrichtung y und in einer Hochrichtung z verschieblich ist. Die Schleifeinrichtung 42 kann eine Vielzahl an Schleifscheiben 43 mit insbesondere unterschiedlichen Konturen aufweisen, wobei zum gleichzeitigen oder aufeinanderfolgenden Schleifen mehrere Nockenschiebestücke 22 bis 24 mehrere Schleifscheiben 43 vorgesehen sein können.
- Die Antriebseinrichtung 40 und die Bremseinrichtung 41 sind vorzugsweise zum Tordieren der Nockenantriebswelle 2 bzw. der Schiebenockenwelle 1 um einen vorbestimmten Torsionswinkel α ausgebildet. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Antriebsmoment der Antriebseinrichtung 40 auf ein Bremsmoment der Bremsvorrichtung 41 derart abgestimmt wird, dass die Schiebenockenwelle 1 während eines Schleifvorgangs tordiert aber dennoch nicht bis zum Stillstand abgebremst wird sondern während dem Schleifen rotiert. Dies wird insbesondere mittels einer entsprechenden, mit der Antriebseinrichtung 40, der Bremseinrichtung 41 und/oder der Schleifeinrichtung 42 wirkverbundenen Steuereinrichtung der Vorrichtung 38 erreicht.
- Ein Verfahren zum Schleifen der Nockenkontur 29, 30 der Schiebenockenwelle 1 wird wie folgt durchgeführt. Vorzugsweise werden die nachfolgenden Verfahrensschritte aufeinanderfolgend durchgeführt. Zunächst wird die Nockenantriebswelle 2 und zumindest ein Nockenschiebestück 22 bis 24 der Schiebenockenwelle 1 bereitgestellt. Im Folgenden wird nur auf das Nockenschiebestück 24 Bezug genommen, die Bearbeitung der Nockenschiebestücke 22, 23 erfolgt analog.
- Das Nockenschiebestück 24 und die Nockenantriebswelle 2 werden miteinander spielbehaftet zum Bilden der Schiebenockenwelle 1 wirkverbunden. Hierzu wird beispielsweise das Nockenschiebestück 24 auf die Nockenantriebswelle 2 aufgeschoben, wobei das Nockenschiebestück 24 und die Nockenantriebswelle 2 mittels des Verbindungselementes 14 miteinander in Umfangsrichtung spielbehaftet wirkverbunden werden.
- Das Nockenschiebestück 24 wird an der Nockenantriebswelle 2 in deren Umfangsrichtung spielfrei festgelegt. Hierzu wird beispielsweise die Schiebenockenwelle 1 bzw. die Nockenantriebswelle 2 mittels der Antriebseinrichtung 40 und der Bremsvorrichtung 41 um den vorbestimmten Torsionswinkel α tordiert. Die Verformung um den Torsionswinkel α ist elastisch, das heißt reversibel. Beim Tordieren der Nockenantriebswelle 2 bzw. der Schiebenockenwelle 1 wird das Nockenschiebestück 24 mittels des Verbindungselementes 14, welches gleichfalls tordiert und mit dem in
Figur 1 illustrierten Eingriffsabschnitt 25 des Nockenschiebestückes 24 verklemmt und/oder verspannt wird, auf der Nockenantriebswelle 2 in Umfangsrichtung spielfrei festgelegt. Insbesondere wird das Nockenschiebestück 24 bei dem Torsionsvorgang gleichzeitig in der Axialrichtung x festgelegt. - Die Nockenkontur 29, 30 der Schiebenockenwelle 1 bzw. des Nockenschiebestückes 24 wird mittels der Schleifeinrichtung 42 geschliffen. Bei dem Schleifen der Schiebenockenwelle 1 rotiert die Schiebenockenwelle 1. Die Schleifscheibe 43 rotiert ebenfalls und wird je nach erforderlicher Nockenkontur 29, 30 in x-, y- und/oder z-Richtung verfahren. Weist die Schiebenockenwelle 1 mehrere Nockenschiebestücke 22 bis 24 auf, welche gleichzeitig oder aufeinanderfolgend geschliffen werden, so werden der jeweiligen axialen Position des entsprechenden Nockenschiebestückes 22 bis 24 entsprechende sich voneinander unterscheidende Torsionswinkel, das heißt Anteile des gesamten Torsionswinkels α, derart berücksichtigt und gegebenenfalls beim Schleifen ausgeglichen, dass kein unerwünschter Winkelversatz zwischen den einzelnen Nockenkonturen 29, 30 der Nockenschiebestücke 22 bis 24 auftritt. Vorzugsweise wird während des gesamten Schleifvorgangs die Festlegung der Schiebenockenstücke 22 bis 24 in Umfangsrichtung der Nockenantriebswelle 2 aufrecht erhalten.
- Die
Figur 3 illustriert eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung 38 zum Schleifen einer Nockenkontur 29, 30 einer Schiebenockenwelle 1. Die Vorrichtung 38 gemäß derFigur 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform der Vorrichtung 38 gemäß derFigur 2 lediglich durch die Ausgestaltung der Bremseinrichtung 41. - Die Vorrichtung 38 weist vorzugsweise eine mit einem ersten Endabschnitt 7 einer Nockenantriebswelle 2 der Schiebenockenwelle 1 wirkverbundene Aufnahmeeinrichtung 39 und eine Antriebseinrichtung 40 auf. Vorzugsweise weist die Antriebseinrichtung 40 die Aufnahmeeinrichtung 39 auf. Die Aufnahmeeinrichtung 39 ist beispielsweise ein Spannfutter 39. Die Antriebseinrichtung 40 ist vorzugsweise als Elektromaschine 40, insbesondere als Elektromotor 40, hydraulische Maschine 40 oder dergleichen ausgebildet. Die Vorrichtung 38 kann weiterhin eine nicht dargestellte Lagereinrichtung aufweisen, welche einen zweiten Endabschnitt 8 der Schiebenockenwelle 1 drehbar lagert.
- Auf der Nockenantriebswelle 2 ist vorzugsweise zumindest ein Nockenschiebestück 22 axial verschieblich angeordnet. Bevorzugt sind auf der Nockenantriebswelle eine Vielzahl an Nockenschiebestücken 22 bis 24 angeordnet. Mittels Verbindungselementen 12 bis 14 sind die Nockenschiebestücke 22 bis 24 umfänglich bezüglich der Nockenantriebswelle 2 spielbehaftet festgelegt und in einer Axialrichtung x der Nockenantriebswelle 2 verschieblich. Die Antriebseinrichtung 40 ist vorzugsweise zum Rotieren der Schiebenockenwelle 1 ausgebildet. Beispielsweise wird die Schiebenockenwelle 1 mittels der Antriebseinrichtung 40 mit einer vorbestimmten Drehzahl rotiert.
- Die Vorrichtung 38 weist ferner vorzugsweise eine Bremseinrichtung 41 zum umfänglich spielfreien Festlegen eines entsprechenden Nockenschiebestückes 22 bis 24 an der Nockenantriebswelle 2 in der Umfangsrichtung derselben auf. Vorzugsweise ist die Bremseinrichtung 41 derart ausgebildet, dass diese das Nockenschiebestück 22 umfänglich abbremst. Beispielsweise ist die Bremseinrichtung 41 als die Führungseinrichtung 36 des Nockenschiebestückes umgreifende Bremszange 41 ausgebildet. Alternativ weist die Bremseinrichtung 41 eine Bremsrolle 44 auf, welche vorzugsweise jeweils mit einer Führungseinrichtung 34 der Nockenschiebestücke 22 bis 24 in, insbesondere reibbehafteter, Wirkverbindung ist. Die Bremsrolle 44 ist beispielsweise als Gummirolle 44 ausgebildet. Die Bremsrolle 44 kann beispielsweise mit einer generatorisch arbeitenden Elektromaschine oder mit einer hydraulischen Maschine, beispielsweise einem Retarder, der Bremseinrichtung 41 zum Abbremsen der Schiebenockenwelle 1 wirkverbunden sein. Beispielsweise kann die Vorrichtung 38 eine Vielzahl an Bremseinrichtung 41 bzw. eine Vielzahl an Bremsrollen 44 aufweisen, um mit einer Vielzahl an Schiebestücken 22 bis 24 gleichzeitig in Wirkeingriff zu stehen.
- Vorzugsweise weist die Vorrichtung 38 ferner eine Schleifeinrichtung 42 zum Schleifen einer jeweiligen Nockenkontur 29, 30 der Schiebestücke 22 bis 24 bzw. der Schiebenockenwelle 1 auf. Die Schleifeinrichtung 42 weist insbesondere eine Schleifscheibe 43 auf. Die Schleifeinrichtung 42 kann eine Vielzahl an Schleifscheiben 43 aufweisen, um eine beliebige Anzahl an Nockenschiebestücken 22 bis 24 gleichzeitig zu schleifen. Die Schleifeinrichtung 42 ist bevorzugt derart ausgebildet, dass die Schleifscheibe 43 sowohl in Axialrichtung x, in einer Querrichtung y und/oder in einer Hochrichtung z bezüglich der Schiebenockenwelle 1 verfahrbar ist. Die Vorrichtung 38 kann eine mit der Schleifeinrichtung 42, der Antriebseinrichtung 40 und/oder der Bremseinrichtung 41 wirkverbundene Steuereinrichtung aufweisen.
- Ein Verfahren zum Schleifen der Nockenkontur 29, 30 der Schiebenockenwelle 1 mittels der Vorrichtung 38 wird wie folgt ausgeführt. Vorzugsweise werden die nachfolgenden Verfahrensschritte aufeinanderfolgend durchgeführt. Die Nockenantriebswelle 2 und zumindest ein Nockenschiebestück 22 bis 24 der Schiebenockenwelle 1 werden bereitgestellt. Im Folgenden wird nur auf das Nockenschiebestück 24 Bezug genommen, die Bearbeitung der Nockenschiebestücke 22, 23 erfolgt bevorzugt analog.
- Das Nockenschiebestück 24 und die Nockenantriebswelle 2 werden miteinander spielbehaftet zum Bilden der Schiebenockenwelle 1 wirkverbunden. Hierzu wird beispielsweise das Nockenschiebestück 24 auf die Nockenantriebswelle 2 aufgeschoben, wobei das Nockenschiebestück 22 und die Nockenantriebswelle 2 mittels des Verbindungselementes 14 miteinander in Umfangsrichtung der Nockenantriebswelle 2 spielbehaftet wirkverbunden werden.
- Das Nockenschiebestück 24 wird an der Nockenantriebswelle 2 in deren Umfangsrichtung spielfrei festgelegt. Hierzu wird die Schiebenockenwelle 1 mittels der Antriebseinrichtung 40 in Rotation versetzt, vorzugsweise auf eine vorbestimmte Drehzahl. Mittels der Bremseinrichtung 41, insbesondere mittels der mit der Führungseinrichtung 34 in Wirkverbindung stehenden Bremsrolle 44, wird das Schiebenockenstück 24 bzw. die Schiebenockenwelle 1 abgebremst, derart dass die Schiebenockenwelle 1 nicht zum Stillstand kommt sondern weiter rotiert. Hierzu ist die Antriebsleistung der Antriebseinrichtung 40 bevorzugt auf die Bremsleistung der Bremseinrichtung 41 abgestimmt. Das Abbremsen erfolgt bevorzugt derart, dass, wie in einer vereinfachten Querschnittsansicht gemäß
Figur 4 illustriert, eine Flanke 45 des Verbindungselementes 14 mit einer entsprechenden Gegenflanke 46 eines Eingriffsabschnittes 25 des Nockenschiebestückes 24 in flächigen Wirkkontakt verbracht wird. Der Wirkkontakt zwischen den Flanken 45, 46 besteht vorzugsweise während des gesamten folgenden Schleifprozesses. Beispielsweise wirken zum spielfreien Festlegen des Nockenschiebestückes 24 in Umfangsrichtung der Nockenantriebswelle 2 ein Antriebsmoment A im Uhrzeigersinn und ein gegen den Uhrzeigersinn wirkendes Bremsmoment B auf die Schiebenockenwelle 1. Bei der Ausführungsform der Schiebenockenwelle 1 gemäßFigur 4 ist das Verbindungselement 14 insbesondere als Keilwellenabschnitt 14 und der Eingriffsabschnitt 25 als dazu komplementärer innenzentrierter Keilnabenabschnitt 25 ausgebildet. Zur Vereinfachung ist jeweils nur ein Zahn der entsprechenden Verzahnung illustriert, die gesamte Verzahnung wird durch den entsprechenden Kopfkreis 47 des Keilwellenabschnittes 14 und den entsprechenden Grundkreis 48 des Keilnabenabschnittes 25 angedeutet. Vorzugsweise liegen Flanken 45, 46 über den gesamten Umfang der Nockenantriebswelle 2 berührend aneinander an. - Die Nockenkontur 29, 30 der Schiebenockenwelle 1 wird mittels der Schleifeinrichtung 42 geschliffen, wobei die Schiebenockenwelle 1 und die Schleifscheibe 43 rotieren und die Schleifscheibe 43 entsprechend in x-, y- und/oder x-Richtung verfahren wird. Das Schiebenockenstück 24 ist vorzugsweise während des gesamten Schleifvorganges in Umfangsrichtung der Nockenantriebswelle 2 spielfrei festgelegt. Gegebenenfalls können mehrere Nockenschiebestücke 22 bis 24 gleichzeitig bearbeitet werden.
- Mittels des Verfahrens bzw. der Vorrichtung 38 gemäß den
Figuren 2 und3 ist es daher vorteilhaft möglich, eine Schiebenockenwelle 1 in montierten Zustand zu schleifen, ohne dass die erforderlichen Toleranzen zwischen den Nockenschiebestücken 22 bis 24 und den Verbindungselementen 12 bis 14 zu unerwünschten Rattermarken auf der Nockenkontur 29, 30 beim Schleifen führen würde.
Claims (15)
- Verfahren zum Schleifen einer Nockenkontur (29, 30) einer Schiebenockenwelle (1) einer Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit folgenden Verfahrensschritten:Bereitstellen einer Nockenantriebswelle (2) und eines Nockenschiebestückes (22 - 24) der Schiebenockenwelle (1);spielbehaftetes Wirkverbinden des Nockenschiebestückes (22 - 24) und der Nockenantriebswelle (2) miteinander zum Bilden der Schiebenockenwelle (1);spielfreies Festlegen des Nockenschiebestückes (22 - 24) an der Nockenantriebswelle (2) in einer Umfangsrichtung der Nockenantriebswelle (2); undSchleifen der Nockenkontur (29, 30) der Schiebenockenwelle (1).
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenschiebestück (22 - 24) und die Nockenantriebswelle (2) mittels eines Verbindungselementes (12 - 14), insbesondere mittels einer Verzahnung (12 - 14), miteinander spielbehaftet wirkverbunden werden.
- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum spielfreien Festlegen des Nockenschiebestückes (22 - 24) an der Nockenantriebswelle (2) die Nockenantriebswelle (2) derart tordiert wird, dass das Nockenschiebestück (22 - 24) auf dem Verbindungselement (12 - 14) verspannt wird.
- Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenantriebswelle (2) tordiert wird, indem diese an einem ersten Endabschnitt (7) mittels einer Antriebseinrichtung (40) angetrieben und an einem zweiten Endabschnitt (8) mittels einer Bremseinrichtung (41) abgebremst wird.
- Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenantriebswelle (2) um einen vorbestimmten Torsionswinkel (α) tordiert wird.
- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum spielfreien Festlegen des Nockenschiebestückes (22 - 24) an der Nockenantriebswelle (2) eine Flanke (45) des Verbindungselementes (12 - 14) mit einer Gegenflanke (46) des Nockenschiebestückes (22 - 24) in flächigen Wirkkontakt verbracht wird.
- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zu dem in flächigen Wirkkontakt verbringen der Flanke (45) des Verbindungselementes (12 - 14) mit der Gegenflanke (46) des Nockenschiebestückes (22 - 24) die Nockenantriebswelle (2) angetrieben und das Nockenschiebestück (22 - 24) umfänglich abgebremst wird.
- Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebenockenwelle (1) bei dem Schleifen der Nockenkontur (29, 30) rotiert wird.
- Vorrichtung (38) zum Schleifen einer Nockenkontur (29, 30) einer Schiebenockenwelle (1) einer Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit:einer Aufnahmeeinrichtung (39), welche die Schiebenockenwelle (1) aufnimmt, wobei die Schiebenockenwelle (1) eine Nockenantriebswelle (2) und ein mit dieser spielbehaftet wirkverbundenes Nockenschiebestück (22 - 24) aufweist;einer Antriebseinrichtung (40) zum Antreiben der Schiebenockenwelle (1);einer Bremseinrichtung (41) zum spielfreien Festlegen des Nockenschiebestückes (22 - 24) an der Nockenantriebswelle (2) in einer Umfangsrichtung der Nockenantriebswelle (2); undeiner Schleifeinrichtung (42) zum Schleifen der Nockenkontur (29, 30) der Schiebenockenwelle (1).
- Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Endabschnitt (7) der Schiebenockenwelle (1) von der Antriebseinrichtung (40) aufgenommen ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Endabschnitt (8) der Schiebenockenwelle (1) von der Bremseinrichtung (41) aufgenommen ist.
- Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (40) und die Bremseinrichtung (41) zum Tordieren der Nockenantriebswelle (2) um einen vorbestimmten Torsionswinkel (α) ausgebildet sind.
- Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (41) zum umfänglichen Abbremsen des Nockenschiebestückes (22- 24) ausgebildet ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (41) als mit einem Kulissenführungsabschnitt (34) des Nockenschiebestückes (22 - 24) in berührender Wirkverbindung stehende Bremsrolle (44) ausgebildet ist.
- Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebenockenwelle (1) eine Vielzahl an Nockenschiebestücken (22 - 24) aufweist.
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