KnockSoft - Nockenwellenberechnung

1. Kann man die KnockSoft Nockenberechnung leicht verständlich erklären?
Leicht verständliche Erklärungen bergen die Gefahr fehlerhaft zu sein. Es sei hier dennoch versucht und mag an eine Schulaufgabe erinnern.
Mannigfaltige Randbedingungen ersetzen wir hier in unserem Denkmodell einmal vereinfachend durch eine "Sollbruchstelle".
An Stelle der sich öffnenden und schließenden Ventile im Motor stellen wir uns hier ganz einfach eine Zimmertüre vor, durch deren Türöffnung Gas strömen soll. Unsere Türe soll einen Türgriff mit Sollbruchstelle haben. Die Sollbruchstelle soll maximal die Kraft F1 zum Öffnen der Türe und F2 zum Schließen aushalten.
Nun veranstalten wir einen Wettbewerb, wer am meisten Gas durch die Türöffnung bringt, während einer bestimmten Öffnungsdauer der Türe. Die Gesamtzeit für den Vorgang sei 1 Sekunde. Jeder Wettbewerber darf am Türgriff so stark und so lange ziehen oder drücken wie er will. Überschreitet er allerdings F1 oder F2 bricht der Türgriff ab und hat er verloren - Motorschaden. Erschwerende Bedingung soll sein, dass die Türe sanft geschlossen werden muss. Am Ende des durch F2 bewirkten Schließvorgangs muss daher wieder eine in Richtung F1 gerichtete Kraft aufgebracht werden, damit die Türe nicht "krachend ins Schloss fällt". KnockSoft berechnet den Vorgang so, dass sowohl der maximale Türöffnungsquerschnitt erreicht, als auch F1 oder F2 nicht überschritten werden. Ein durch KnockSoft gesteuerter "Wettbewerbsroboter" wüsste genau, wann, wie lange und wie stark er ohne Bruchgefahr am Türgriff ziehen oder drücken muss, damit garantiert kein anderer Wettbewerber besser ist. Er wäre zweifellos der Sieger.

2. Was ist das Besondere an der Gänssle KnockSoft Nockenberechnung?
Die Berechnung basiert auf selbst entwickelten mathematischen Formeln. Sie ist nicht die Nachprogrammierung mit Formeln bekannter Lösungen.

3. Nockenwelle selber machen? Ist die Selbstherstellung möglich? Vorteile für versierte Bastler!
Als Ergebnis der Nockenberechnung bekommt jeder Kunde einen Datensatz, der die Form der Nocken in 360 oder 720 kartesischen Koordinaten (also x, y - Datenpunkten) beschreibt.
Bei nicht hohlen Nocken kann man diese Koordinaten vorteilhaft in eine so genannte Nockenhubtabelle umrechnen, nicht zu verwechseln mit der Ventilhubtabelle.
Das heißt, man kann für jede Winkelstellung des Nockens die zugehörige Tangente an die Nocke bestimmen.
Auch ohne Einsatz einer CNC - Maschine ist nun folgendes Verfahren denkbar:
Mittels vertikal stehender Teilapparatachse und horizontal rotierender Frässpindel fräst man, die Tangenten aus der Nockenhubtabelle an die Nocke.
Die Winkelstellung des Teilapparats und die zugeordnete Stellung der horizontalen Frässpindel liest man einfach aus der Nockenhubtabelle ab.
So entsteht ein "720 - Eck", das eine erstaunliche Genauigkeit besitzen kann und erstaunlich "rund" aussieht.
Zieht man die kaum erkennbaren "Ecken" leicht mit einem Ölstein ab, so kann man zu schönen und wirklich brauchbaren Ergebnissen kommen.
Eine reizvolle Möglichkeit für Tüftler und Motorenentwickler.
Mit Zugang zu Lasertechnik und Bahnfräsverfahren bieten sich weitere Möglichkeiten der Selbstherstellung

4. Welche Vorteile habe ich nach der Berechnung?
Vorteil 1: Man ist vollkommen herstellerunabhängig. Zur Herstellung der Nocken kann man, muss aber nicht zu einem der etablierten Nockenwellenproduzenten gehen.
Industrielle Formschleifmaschinen von Kopp, Studer oder die Berco Lynx u. v. a. können diese Formen schleifen.
Vorteil 2: Man kann die Arbeit des Herstellers kontrollieren durch Vergleich der Maße des Datensatzes mit den Maßen der Herstellung.
So hat man endlich Gewissheit, dass man das Richtige einbaut!
Vorteil 3: Auch nach Jahren ist die präzise Reproduktion einer erfolgreichen Nocke noch möglich und das - wichtig! - völlig unabhängig vom seinerzeitigen Hersteller
Vorteil 4: Hat man die Einstiegshürde zur 1. Nockenwelle erst einmal überwunden, so kann man relativ preisgünstig deren "Kinder" berechnen, also z. B. statt der "Allround Nocke" eine "Drehmoment Nocke" für kurvenreiche Rennstrecken, eine "Spitzenleistungsnocke" für den Hochgeschwindigkeitskurs oder eine "Spritsparnocke" für ein Ökofahrzeug oder ein Blockheizkraftwerk.

5. Warum wird nur die Nockenberechnung und nicht das Programm KnockSoft verkauft?
Auf den ersten Eindruck scheint die Erschaffung einer Nockenform eine einfache Angelegenheit zu sein. Man bedient ein Nockenprogramm und schon wird vollautomatisch das "metallische Ei" generiert, das die Ventile hoffentlich in geeigneter Weise bewegen wird. Erst bei sehr eingehender Betrachtung bemerkt man, wie komplex die Zusammenhänge in Wirklichkeit sein können.
Als Beispiel für zu lösende Probleme möge folgende Überlegung dienen:
Ein Nockenprogramm habe eine Nockenform generiert. Man muss nun verschiedene Überprüfungen vornehmen. Wir nehmen an, es handle sich um einen Ventiltrieb mit Tassenstößel. Bei dieser Bauart wandert die Berührlinie von Tassenstößel und Nocke bei Drehung der Nocke auf dem Tassenstößelboden hin und her. Wie prüft man - natürlich vor der Anfertigung der Nockenwelle - ob die Berührlinie den kreisförmigen Tassenstößelboden nicht verlässt und der Ventiltrieb so zum "Hammerwerk" wird? Angenommen die Berührlinie liegt nicht innerhalb der zulässigen Grenzen - (kennen Sie die?) - was ist dann zu tun? Klar, denkt man. Wir vergrößern einfach den Tassenstößeldurchmesser! Hm, leider wird dadurch der Tassenstößel zwangsläufig etwas schwerer. Daher müssen wir unsere Ventilerhebungskurve nochmals neu berechnen wegen größerer bewegter Masse. Mit anderen Worten: wir fangen mit unserer Berechnung wieder von vorne an. Am Ende unserer neuen Berechnung müssen wir leider vielleicht feststellen, dass wir zwar das Problem mit der Berührlinie gelöst haben, jetzt aber wegen des größeren Gewichts des Tassenstößels die geforderte Drehzahl nicht mehr erreicht werden kann. Was dann?
Ein weiteres Beispiel für zu lösende Probleme ist auf unserer Webseite angeführt unter Menüpunkt "KnockSoft Nocken - Interessantes"
Dies oben sind nur möglichst einfache, schnell verständliche Beispiele anhand derer man lediglich erahnen kann, wie leicht man bei Lösung der Aufgabe in den Bereich des Ingenieurswissens gerät.
In Wirklichkeit kommt es meist wesentlich härter. Zulässige Gleitgeschwindigkeiten, Flächenpressungen und ein Vielzahl von weiteren Parametern sind einzuhalten.
Fazit: Die Berechnung optimaler Nocken ist qualifizierte Ingenieursarbeit. Berechnungsprogramme sind lediglich Werkzeuge des Ingenieurs .