Experimentelle und simulative Untersuchungen zum Einfluss der Lageabweichungen im Nocken-Rollen-Kontakt auf die Ventiltriebskräfte

Im Rahmen eines Kooperationsprojekts führen die Daimler AG und der Lehrstuhl für Maschinenelemente und Getriebetechnik (MEGT) der Technischen Universität Kaiserslautern detaillierte Untersuchungen an einem PKW-Ventiltrieb mit Rollenschlepphebel durch. Ziel des Projekts ist es eine detaillierte Simulationsmethodik zu entwickeln, die es ermöglicht die Sekundärbewegung des Ventiltriebs abzubilden und somit eine Erweiterung der klassischen Dynamiksimulation darstellt. Hierdurch eröffnet sich dann die Möglichkeit die Vorgänge innerhalb des Ventiltriebs in frühen Phasen des Produktentwicklungsprozess detailliert zu bewerten. Der vorliegende Bericht stellt die Validierung der Methodik auf Basis experimenteller Untersuchungen vor. Zuerst wird der Fokus auf den Nocken-Rollen-Kontakt, der die Sekundärbewegung des Ventiltriebs induziert, gelegt. Diese Bewegung erfolgt in axialer Richtung der Nockenwelle, so dass die Validierung anhand der gemessen Reaktionskraft erfolgt. Die Reaktionskraft ist dabei abhängig von der Belastung, also der Kombination von Drehzahl und Normalkraft, sowie den Winkelabweichungen zwischen Nocken und Rolle. Die detaillierten Untersuchungen am Nocken-Rollen-Kontakt werden dabei an einem 2‑Scheiben-Prüfstand durchgeführt. Nach der Validierung der Modellierung des Nocken-Rollen-Kontakts erfolgt der Transfer der Erkenntnisse in die erweiterte Ventiltriebssimulation, deren Validierung ebenfalls vorgestellt wird. Die Grundlage der Validierung bilden dabei experimentelle Untersuchungen an einem Einzelventiltrieb.