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I. Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft Anordnungen für Ventilabschaltungseinrichtungen
an Verbrennungsmotoren. Im Besonderen stellt die Erfindung eine neuartige
Anordnung für
eine Ventilabschaltungseinrichtung bereit, die einen neuen Verriegelungselementaufbau
zur Verwendung mit Ventilsträngen
vom Typ mit oben liegenden Nocken und Rollenventilstößel und
oben liegender Ventilstößelstange
enthält.
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II. Hintergrund der Erfindung
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Stößelanordnungen
für Ventilabschaltungseinrichtungen
werden in Verbindung mit einem Ventilstrang mit oben liegendem Nocken
eines Verbrennungsmotors oder für
Motoren mit Ventilsträngen vom
Typ mit oben liegenden Ventil und Ventilstößelstange verwendet. Ein Typ
von Ventilabschaltungseinrichtungen für Motoren mit oben liegenden
Nocken ist eine stationäre
hydraulische Spieleinstellvorrichtung ("SHLA"),
wie etwa jene, die in den im Gemeinschaftsbesitz befindlichen
US 6,681,734 und
US 6,584,942 beschrieben
sind. Typischerweise ist eine vorgewählte Anzahl von Motorzylindern
mit einer Abschaltungseinrichtung ausgestattet, die mit einem zugehörigen Motoreinlasstellerventil
verbunden ist. In einem verriegelten Zustand ist die Abschaltungseinrichtungen
verriegelt, um einen normalen Betrieb des Ventilstrangs zuzulassen.
Eine Bewegung der Verriegelungsanordnung aus der verriegelten Position
in die entriegelte Position wird durch Erhöhen des Motorölhydraulikdrucks
in einem spezi fisch zugewiesenen Fluidkreis erreicht. In dieser
Position ist das Motortellerventil abgeschaltet.
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Für einen
Ventilstrang umfassen Stößelanordnungen
für Abschaltungseinrichtungen
aus dem Stand der Technik Verriegelungselemente typischerweise in
der Form, dass kreisförmige
Stifte zwischen Innen- und Außenkörpern der
Abschaltungseinrichtung verwendet werden, wobei die Stifte mit einer Aufnahmenut
zusammenwirken und wobei der kreisförmige Stift eine etwas abgeflachte
Basis aufweist. Die Stößelanordnung
für die
Abschaltungseinrichtungen bringt nach der Fahrerauswahl oder vorbestimmten
Straßenzuständen ausreichend
Totgang in den Ventilstrang ein, um das Zylindertellerventil in
der geschlossenen Position zu halten. Dementsprechend umfasst die
Stößelanordnung
für die
Abschaltungseinrichtung eine Verriegelungsanordnung, die zwischen
einem verriegelten (Tellerventil ist zugeschaltet) und einem entriegelten
(Tellerventil ist abgeschaltet) Zustand umschaltbar ist.
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Ungeachtet
der Zweckmäßigkeit
der obigen Konstruktionen besteht dennoch ein Bedarf, eine zuverlässige Betriebsfähigkeit
und bauliche Einheit von Ventilabschaltungseinrichtungen zu verbessern.
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III. Zusammenfassung der
Erfindung
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Diese
Erfindung stellt einen abschaltenden Spieleinstellvorrichtungsaufbau
bereit, der Probleme mit Konstruktionen aus dem Stand der Technik überwindet.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit
eines Fahrzeugs zu verbessern.
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Es
ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, eine Abschaltungseinrichtung
mit einem verbesserten Aufbau bereitzustellen, die herkömmliche
hydraulische Spieleinstellvorrichtungsanordnungen, die in Ventilsträngen verwendet
werden, ersetzt.
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Ein
anderes Ziel der Erfindung ist es, eine Verriegelungshalbringanordnung
mit einer größeren "Scher"-Kontaktfläche auf
der Basis der Breite der Ringe über
einen im Allgemeinen vollen Kreisumfang bereitzustellen, um einer
Scherung unter axialer Belastung und lokalem Oberflächenverschleiß besser Widerstand
entgegenzubringen.
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Ein
nochmals anderes Ziel der Erfindung ist es, einen Aufbau bereitzustellen,
der eine verringerte Last je Flächeneinheit
in einem verriegelten Zustand auf der Basis einer großen überlappenden
Last tragenden Fläche
erfährt.
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Eine
abermals anderes Ziel der Erfindung ist es, eine Verriegelungsanordnung
bereitzustellen, die auf flachen Ringen beruht, um eine Ausrichtung
zwischen einem Verriegelungsring und einer Verriegelungsring-Aufnahmenut
effektiv aufrechtzuerhalten.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine verbesserte "Scherquerschnitts"-Fläche auf
der Basis der Breite und des Durchmessers des Verriegelungsrings
bereitzustellen.
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Ein
nochmals weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Höhe eines
Verriegelungselements zu minimieren, indem die Notwendigkeit für einen
kreisförmigen
Stift als Schutz vor Drehung beseitigt wird.
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Ein
noch weiteres angeführtes
aber nicht abschließendes
Ziel der Erfindung ist es, Ringelemente zu bilden, die sowohl als
ein selbstführendes
Ausrichtungsmerkmal während
einer radialen Bewegung als auch als eine "Abdichtung" gegenüber einer Leckage von unter
Druck stehendem Öl
dienen.
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Diese
und weitere Ziele der Erfindung werden durch eine Ventilabschaltvorrichtungsanordnung für eine selektive
Betätigung
von Motorzylinderventilen erreicht, wobei das Ventilstellglied in
einer Galerie aufgenommen und positionierbar ist, die eine Bohrung
aufweist, die Zufuhr- und Auslassdurchgänge umfasst, um der Verriegelungsringanordnung
unter Druck gesetztes Hydraulikfluid zum Umschalten des Stellgliedes
zwischen einem verriegelten Zustand mit aktivem Ventil und einem
entriegelten Zustand mit abgeschaltetem Ventil zuzuführen und
von diesem auszutragen. Die Anordnung umfasst ein Außenkörperelement
mit einer Innenumfangsfläche
und einer im Allgemeinen kreisringförmigen Verriegelungsnut und
ein Innenkörperelement
mit einer Außenumfangsfläche, wobei
die Außenumfangsfläche einen Durchmesser
aufweist, der der Innenumfangsfläche entspricht.
Das Innenkörperelement
ist in dem Außenkörperelement
angeordnet und relativ zu diesem axial verschiebbar, wenn das Stellglied
sich in dem entriegelten Zustand befindet. Der Innenkörper ist durch
eine Totgangfeder in Richtung einer axial ausgefahrenen Position
relativ zu dem Außenkörperelement
federnd vorgespannt. Die Verriegelungsanordnung umfasst ein Verriegelungselement,
das ein erstes Teil eines radial verschiebbaren, zusammenarbeitenden,
eine axiale Position verriegelnden Elements und ein zweites Teil
eines radial verschiebbaren, zusammenarbeitenden, eine axiale Position
verriegelnden Elements enthält,
wobei das erste und zweite Teil in eine erste radial ausgefahrene
Position vorgespannt sind, so dass sie in die kreisringförmige Verriegelungsnut
hineinragen. Die Verriegelungselemente können durch Hydrau likdruck auch
in eine zweite radial zusammengezogene Position zusammengedrückt werden,
so dass sie im Allgemeinen mit der Außenumfangsfläche des
Innenkörpers übereinstimmen.
Das erste Teil weist ein erstes zusammenarbeitendes Element einer
Ausrichtungsführung
auf und das zweite Teil weist ein zweites zusammenarbeitendes Element
der Ausrichtungsführung
auf, wobei das erste und zweite zusammenarbeitende Element derart
zusammenwirken, dass die radiale Ausrichtung des ersten und zweiten
Teils relativ zueinander und zu der kreisringförmigen Nut erhalten bleibt.
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Noch
weitere Aufgaben der Erfindung werden durch ein Verfahren zum Abschalten
eines Zylinderventils mit einer Anordnung erreicht, indem Hydraulikfluid über Zufuhrdurchgänge mit
einem Druck angelegt wird, der ausreicht, um die oben beschriebenen
ersten und zweiten radial verschiebbaren Teile zusammenzudrücken und
die Verriegelungsringanordnung zu entriegeln.
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Die
Erfindung hierin beruht zum Teil auf der Zusammenarbeit von zusammenpassenden,
verschiebbaren Halbringelementen, die große überlappende Last tragende Flächen zwischen
einerseits einer Verriegelungshalbringfläche und dem Innenkörper einer
zugehörigen
Anordnungsnut und andererseits einer Außenkörpereingriffsfläche und
einer Basisfläche
des Verriegelungshalbringes bereitstellen.
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Die
Erfindung sorgt für
Ventilstränge
mit bedarfsabhängigem
Hubraum mit oben liegenden Nocken und Rollen-Finger-Stößel, indem
die Ventile eines zugehörigen
Zylinders abgeschaltet werden. Die Erfindung ist auch zum Abschalten
von einem der beiden Einlassventile zur Verbesserung der Ladungsbewegung
bei geringen Lasten verwendbar. Die Erfindung erlaubt auch die Verwendung
mit einem Produktions-Stößel, wobei
sie das Um schalten zwischen Voll-Hub und Null-Hub erleichtert, oder kann
mit einem Zwei-Stufen-Stößel verwendet
werden. In dem Zwei-Stufen-Stößelmodus
fügt die
Erfindung eine dritte Stufe (d.h. Null-Hub) zu den Profilen mit
hohem Hub und niedrigem Hub, die typischerweise durch den Zwei-Stufen-Stößel erhalten
werden, hinzu.
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Wenn
die Bedingungen das Abschalten eines im Betrieb befindlichen Zylinders
nicht ratsam erscheinen lassen, bleibt die erfinderische Stößelanordnung
für eine
Abschaltungseinrichtung hierin im verriegelten Zustand, und das
zugehörige
Tellerventil in der öffenbaren
Position. Wenn jedoch die Betriebsbedingungen sich hinreichend ändern, entriegelt
die Verriegelungsanordnung, um einen signifikanten Totgang in den
Ventilstrang einzubringen, was dazu führt, dass das Tellerventil
geschlossen bleibt.
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Im
verriegelten Zustand stellen die Halbring-Verriegelungselemente
dieser Erfindung große überlappende
Last tragende Flächen
zwischen der Innenkörpernut-Basisfläche und
der Verriegelungsring-Basisfläche
sowie der Außenkörper-Basisfläche und
der Verriegelungsring-Basisfläche
bereit. Somit ist die Last je Flächeneinheit
geringer als sie mit einer ähnlichen
Vorrichtung ist, die einen kreisförmigen Zapfen anwendet, der
eine abgeflachte Basis aufweist, wie es aus dem Stand der Technik
bekannt ist. Die Erfindung hierin erweitert das Konzept der verteilten
Kontaktbelastung auf den Extremfall von "flachen" Ringen. Ein potentieller Vorteil der
verteilten Last ist die Möglichkeit,
dass eine einzelne Verriegelung die gesamte axiale Last aufgrund
eines fehlfunktionierenden "festsitzenden" Verriegelungselements trägt. Auch
hält die
Umfangssymmetrie der flachen Ringe die flache Basis des kreisförmigen Zapfens
jederzeit parallel zur Basisfläche
der Aufnahmenut, wodurch ein Vorteil gegenüber dem Stand der Technik bereitgestellt
wird, dass kein Schutz vor Drehung erforderlich ist, wenn kreisförmige Verriegelungsstifte mit
flacher Basis verwendet werden, die heutzutage herkömmlich angewendet
werden. Ein weiterer Vorzug der Verriegelungsringkonstruktion dieser
Erfindung ist die große "Scher"-Oberfläche, auf
der Basis der Breite der Ringe und des vollen Kreisumfangs, die
einen besseren Widerstand gegenüber
Scherung unter axialer Belastung bereitstellt. Somit ist die Last je
Flächeneinheit
geringer als sie mit einer Anordnung aus dem Stand der Technik ist,
die einen kreisförmigen
Stift mit einer abgeflachten Basis anwendet.
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Die
Erfindung kann auch auf einen Ventilstrang vom Typ mit Ventilstößelstange
und oben liegendem Ventil angewandt werden, wobei der hydraulische
Stößel durch
das vorgeschlagene Stellglied ersetzt ist, was einen bedarfsabhängigen Hubraum
ermöglicht.
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Zur
Bezugnahme im Kontext der Erfindung wird eine erfindungsgemäße Anordnung
in Verbindung mit einem Motor mit oben liegendem Nocken als die "abschaltende SHLA" bezeichnet. Eine "abschaltende SHLA" oder "d-SHLA" ermöglicht eine
selektive Abschaltung des Motortellerventils, indem die Verschiebung
des Kipphebeldrehpunktes an der Position der stationären hydraulischen
Spieleinstellvorrichtung ermöglicht
wird. Dementsprechend ermöglicht
der "abschaltende
Stößel" die Abschaltung
des Motortellerventils, indem er eine Relativbewegung zwischen denjenigen
Teilen des Stößels ermöglicht, die
jeweils mit dem Nocken bzw. der Stößelstange in Kontakt stehen.
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So
wie sie hierin verwendet werden, sind "im Wesentlichen", "im
Allgemeinen", "relativ" und andere abstufende
Begriffe diesbezügliche
Modifikatoren, die eine zulässige
Abweichung von der derart modifizierten Eigenschaft angeben sollen.
Es ist nicht beabsichtigt, auf den Absolutwert oder die absolute
Eigenschaft, die er modifiziert, eingeschränkt zu sein, son dern eher mehr
von der physikalischen oder funktionalen Eigenschaft, statt ihrem
Gegenteil zu besitzen, und vorzugsweise sich einer derartigen physikalischen
oder funktionalen Eigenschaft anzunähern oder nahe zu kommen.
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In
der folgenden Beschreibung wird Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
genommen, die beispielhaft für
spezifische Ausführungsformen,
in denen die Erfindung praktisch ausgeführt sein kann, gezeigt sind.
Die folgenden dargestellten Ausführungsformen
sind ausreichend ausführlich
beschrieben, um es Fachleuten zu ermöglichen, die Erfindung praktisch
auszuführen.
Es ist zu verstehen, dass andere Ausführungsformen verwendet werden
können, und
dass konstruktive Änderungen,
die auf gegenwärtig
bekannten konstruktiven und/oder funktionalen Äquivalenten beruhen, vorgenommen
werden können,
ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
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Mit
der angegebenen folgenden befähigenden
Beschreibung der Zeichnungen sollte die erfinderische Ventilabschaltungsanordnung
einem Durchschnittsfachmann deutlich werden.
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IV. Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Draufsicht im Schnitt eines Teils eines Verbrennungsmotors
mit oben liegendem Nocken und einer abschaltenden SHLA-Ventileinstellvorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung.
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2 ist
eine Seitenansicht im Schnitt einer abschaltenden SHLA-Ventileinstellvorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung.
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3 ist
eine Explosionsbaugruppenansicht der Ausführungsform von 2.
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4 ist
eine Perspektivbaugruppenansicht eines Halbring-Verriegelungselements der Ausführungsform
von 2.
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5 ist
eine Draufsicht im Schnitt einer Halbring-Verriegelungselementanordnung
der Ausführungsform
von 2.
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6 ist
eine Draufsicht im Schnitt einer alternativen Ausführungsform
einer Verriegelungselementanordnung der Erfindung.
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7 ist
eine Seitenansicht im Teilschnitt einer Stößelausführungsform der Erfindung zur
Verwendung mit Ventilsträngen
mit oben liegendem Ventil und Ventilstößelstange, die die vorgeschlagene Verriegelungsanordnung
zeigt.
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V.
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Die
Erfindung hierin ist auf eine neuartige Kombination einer Ventilstößelanordnung
und ein neuartiges Verfahren zu dessen Verwendung gerichtet. Nach 1 ist
eine abschaltende SHLA 10 gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung in einer Galerie angeordnet, die eine zylindrische
Bohrung 12 in dem Motorkopf 14 umfasst, welcher
einen herkömmlichen
Motorölkreis 15 aufweist.
Eine Kipphebelanordnung 16, die einen Kipphebeldrehpunkt 18 und
eine Kipphebel-SHLA-Lagerschale 20 umfasst, die an einem
Ende davon angeordnet sind, wird während einer Drehung des zugehörigen Motornockens 22 verschoben.
Da im herkömmlichen
Betrieb das andere Ende des Kipphebels 16 an der Spitze
eines Motortellerventils 24 anschlägt, wird auch das Tellerventil 24 nach
unten gedrückt,
wenn der Nocken den Kipphebel niederdrückt. Nach dem Wegnehmen der nach
unten gerichteten Kraft auf den Kipphebel während des Drehzyklus des Nockens
kehrt das über eine
Feder nach oben vorgespannte Tellerventil 24 in seine ursprüngliche
ausgefahrene Position zurück (die
in 1 dargestellt ist).
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In
den 2 und 3 ist eine Ausführungsform
einer d-SHLA-Anordnung 10 im Detail dargestellt. Die d-SHLA-Anordnung 10 umfasst
einen im Allgemeinen hohlen zylindrischen Außenkörper 26, einen im
Allgemeinen hohlen zylindrischen Innenkörper 28, einen Plunger 30 und
eine Totgangfeder 33. Der Innenkörper 28 weist einen
Außenumfang
auf, der im Wesentlichen dem Innenumfang des Außenkörpers 26 entspricht,
und ist in diesen eingesetzt. Wenn eine nicht kreisförmige Geometrie
verwendet wird, z.B. polygonal, sollte der Umfang des Innenkörpers im
Wesentlichen zu den Abmessungen, der Konfiguration und der Geometrie
des Innenumfangs des Außenkörpers 28 passen,
aber einen kleinen Zwischenraum dazwischen für das Ablassen von Betätigungsöl belassen.
Der Plunger 30 ist in dem Innenkörper in Richtung seines oberen
Endes befestigt. Das obere Ende des Plungers besitzt einen Kugelkopf 31,
im Gegensatz zu der typischen flacheren oder halbkugelförmigen Ausgestaltung
der herkömmlicheren
Konstruktion von Spieleinstellvorrichtungen. Die Aufgabe der kugelförmigeren
Ausgestaltung des Kopfs 31 ist es, die Störung durch
eine Relativdrehung der Kipphebellagerschale 20 mit dem Plunger
zu minimieren und auszugleichen, wenn sich das Motortellerventil 24 im
abgeschalteten Zustand befindet. Der kugelförmige Plungerkopf 31 ist
von dem rohrförmigen
Hauptkörper
des Plungers durch ein radial verengtes Halssegment 32 getrennt.
Unter dem Hals 32 ist eine kleine kreisringförmige Schulter angeordnet,
um einen kreisförmigen
Halter 34 für
die Totgangfe der 33 aufzunehmen und bezüglich der Position zu fixieren.
Der Plunger 30 weist auch zumindest einen entlang seines
Außenumfangs
gebildeten axialen Schmierkanal 35 über eine ausgewählte Länge davon
auf.
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Die
Basis des Stößels definiert
eine Einwegströmungs-Rückschlagventilanordnung
46.
Die Rückschlagventilanordnung
ist durch eine Rückschlagkugel
36,
eine Rückschlagfeder
38,
einen Rückschlagkugelkäfig
40,
einen Rückschlagventilsitz
42 und
eine Spieleinstellvorrichtungsfeder
44 hergestellt. Die
Anordnung
46 ist in herkömmlichen Spieleinstellvorrichtungen
zu finden und stellt insgesamt die Einwegströmungsfunktion eines Rückschlagventils
bereit, wie etwa jenes, das in
US
6,681,734 beschrieben ist. Kurz ist die Rückschlagventilanordnung
46 innerhalb
der Plungerbasis auf solch eine Weise hergestellt, dass der Käfig
42 durch
die Spieleinstellvorrichtungsfeder
44 nach oben vorgespannt ist
und die Rückschlagkugel
36 durch
die Rückschlagkugelfeder
38 nach
oben gegen einen Strömungsdurchlass
in dem Rückschlagkugelsitz
42 vorgespannt
ist. Die Rückschlagventilanordnung
46 erlaubt
die Strömung
von Öl
von der Niederdruckkammer
49 im Inneren des Plungers
30 zu
der Hochdruckkammer mit variablem Volumen
48, die zwischen
dem unteren Ende des Plungers und dem Innenkörper gebildet ist. Während des
Anhebens des Motortellerventils
24 unter Last dichtet die
Rückschlagkugel
36 den
Durchlass in der Öffnung
des Rückschlagventilsitzes
42 ab,
wodurch die Niederdruckkammer
49, die in dem hohlen Abschnitt
des Plungers gebildet ist, und die Hochdruckkammer
48 getrennt
werden. Somit dient die Anordnung
46 dazu, während des
Grundkreissegments des Nockenereignisses Spiel zu beseitigen, indem
eine Bewegung des Plungers
30 nach oben in Bezug auf den
Innenkörper
28 geschaffen
wird.
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Wieder
unter Bezugnahme auf die Fluidströmung weisen der Innenkörper 28 und
der Plunger 30 eine Vielzahl von Schmierdurchlässen 50 auf,
die Hydraulikdruck über
einen axialen Schmierkanal 35 zwischen der Niederdruckkammer 49 und
dem herkömmlichen
Motorölkreis 15 übermitteln.
Ein axialer Schmierkanal 51 erstreckt sich von der Niederdruckkammer 49 durch
die Länge
des Halses 32 und den Kugelkopf 31 des Plungers 30,
um Drucköl
an die Kontaktflächen
der Kipphebelendlagerschale 20 und die Außenfläche des
Kugelkopfs 31 des Plungers zu liefern. Der Schmierkanal
steht mit dem Motorölkreis über herkömmliche
Mittel in hydraulischer Verbindung.
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Wie
es anhand von 3 deutlicher wird, weist der
Innenkörper 28 an
seinem unteren Ende ein Teilstück
mit vergrößertem Durchmesser
auf, das eine Schulter 52 definiert. Die Schulter 52 nimmt
einen Federhalter 53 auf, der die untere Abstützumgrenzung
für die
komplementär
bemessene Totgangvorspannfeder 33 herstellt. Somit ist
die Totgangfeder über
den Außenumfang
des Außenkörpers 26 gesetzt
und axial zwischen dem Federhaltersitz 34 oben und 53 unten
eingespannt. Der Federhalter 53 dient auch als Anschlagelement
für die
Bewegung des Innenkörpers 28 nach
oben, wodurch die Innenkörpernut 54 mit
der Außenkörpernut 59 ausgerichtet wird.
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Der
Innenkörper 28 umfasst
eine tiefe Nut 54 über
den vollen Umfang, die in seinem Außenumfang in der Nähe seines
unteren Endes gebildet ist. Die tiefe Nut 54 ist derart
bemessen, dass sie ein Paar Halbring-Verriegelungselementanordnungen 55 festhält, wenn
sie vollständig
versenkt sind. Jede Halbring-Verriegelungsanordnung umfasst ein
im Allgemeinen halbkreisförmiges
Verriegelungselement 56, eine Federhaltenase 57,
die in das Verriegelungselement eingepresst oder einstückig mit
diesem gebildet sein kann, und eine Verriegelungselementvorspannfeder 58.
Jede der Halbkreis-Verriegelungselementanordnungen 55 kann
in der Umfangsnut 54 des Innenkörpers aufgenommen und darin
geführt
sein und durch die Feder 58 in Richtung einer komplementären, aufnehmenden
Kreisringnut 59 eingerückt
sein, die entlang einer innen liegenden Position des Außenkörpers 28 gebildet
ist. Wie es in 5 dargestellt ist, wenn die
Halbringelemente in ihrer radial ausgefahrenen Konfiguration in
die Nut 59 hineinragen (was durch die gestrichelte Querkraft-
oder Scherlinie angedeutet ist), nehmen sie eine elliptische/nicht
kreisförmige
Gestalt an. Die Vorspannfedern 58 sitzen vorzugsweise in
komplementär
bemessenen Bohrungen, die in der Innenwand der Umfangsnut 54 gebildet
sind. Die Anordnungen weisen eine Dicke auf, die im Wesentlichen
der Breite der Nuten 54 und 59 entspricht, und
sind im Wesentlichen in den Nuten frei verschiebbar.
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In
der in 4 dargestellten Ausführungsform umfasst jedes der
Verriegelungselemente 56 komplementär ausgestaltete, zusammenpassende Endabschnitte.
Ein Ende des Verriegelungselements definiert einen ausgesparten/eingekerbten
Abschnitt 60, der zu dem Zweck dieser Offenbarung als weibliches
Ende bezeichnet wird. Das andere Ende des Verriegelungselements
weist einen komplementären schrägen/abgeflachten/auflageartigen
Endabschnitt 61 auf, der derart ausgestaltet ist, dass
er dazu passt, indem er in einen gegenüberliegenden weiblichen Abschnitt
gleitet oder eingesetzt wird, wenn sie radial zusammengedrückt werden.
Zu dem Zweck dieser Offenbarung wird dieses Ende 61 hierin
als der männliche
Abschnitt bezeichnet. Die Bogenlänge des
männlichen
und weiblichen Endes ist ausreichend, um eine Überlappung über den gesamten Bereich einer
radialen Verschiebung zwischen den vollständig ausgefahrenen und vollständig zusammengedrückten Zuständen aufrechtzuerhalten.
Das heißt das
männliche
und weibliche Ende befinden sich in kontinuierlichem Kontakt ungeachtet
der radialen Ausdehnung oder Zusammendrückung der Verriegelungselemente
innerhalb der tiefen Nut 54 und der Aufnahmenut 59 des
Außenkörpers 26.
Da darüber hinaus
die Enden 60 und 61 vielmehr abgeschrägt oder
abgeflacht als gerade oder rechtwinklig sind, wird eine radiale
Bindung minimiert. Während
des radialen Ausfahrens und Zusammenziehens verbessert die Geometrie
der überlappenden
Abschnitte auch die Ausrichtung der Halbring-Verriegelungselemente 56 und
minimiert eine Leckage des Drucköls, das
auf ihren Außenumfang
wirkt.
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Im
vollständig
ausgefahrenen Zustand, wenn die männlichen und weiblichen Enden
nicht vollständig
ineinander greifen, stellen die Halbringe 56 einen etwas
elliptischen Querschnitt bereit, besitzen aber eine ausreichende
radiale Tiefe, um einen kontinuierlichen Kontakt zwischen den Elementen 56 und
der tiefen Nut 54 des Innenkörpers 28 aufrechtzuerhalten.
Folglich können
die Halbring-Verriegelungselemente die Außenumfangsfläche des
Innenkörpers 28 nicht
vollständig
freigeben. Wenn sie vollständig
radial eingerückt
(zusammengedrückt)
sind, wobei das männliche
und weibliche Ende vollständig
in Eingriff stehen, stellen die Verriegelungselemente 56 einen im
Wesentlichen nicht unterbrochenen Kreisring bereit, wobei die Innenumfangsfläche des
Rings um und gegen die Innenwand der Verriegelungsnut 54 des
Innenkörpers
gedrückt
ist. Die Außenumfangsfläche des
resultierenden Rings stimmt im Wesentlichen mit der Geometrie des
Außenumfangs
des Innenkörpers überein.
Folglich ist die gesamte Halbringanordnung in der Verriegelungsnut 54 versenkt
und von der Verriegelungsnut 59 des Außenkörpers freigegeben.
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Die
Verriegelungshalbringanordnungen 55 werden aufgrund von
Hydraulikdruck des Motoröls/Schmiermittels,
das von einem zweckgebundenen Hydraulikkreis aufgenommen wird, zusammengedrückt. Die
Details der Arbeitsweise werden nachstehend beschrieben, wobei aber
zum Zweck dieser Beschreibung Hydraulikfluiddruck auf die Verriegelungshalbringelemente
gegen die Kraft ihrer jeweiligen Vorspannfedern wirkt und eine radiale
Bewegung nach innen einleitet. Um Motoröl/Schmiermittel bereitzustellen,
sind mehrere Betätigungsdurchlässe 62 derart
um den Außenkörper 26 herum
angeordnet, dass sie mit der Verriegelungsnut 59 des Außenkörpers ausgerichtet
sind. Somit wird Hydraulikdruck durch die Durchlässe 62 hindurch direkt
auf die Umfangskreisringflächen
der einrückbaren
Verriegelungselemente 56 aufgebracht. Um einen Druckausgleich
an den Innen- und Außenoberflächen der
Verriegelungselemente zu verhindern, ist es bevorzugt, dass die
Federhaltebohrungen, die in der Nut 54 gebildet sind, einen
Druckentlastungsleckageweg von der Innenfläche der Verriegelungselemente
zu dem leeren Volumen am unteren Ende des Außenkörpers 26 umfassen.
Jegliche Leckage in dieses untere Ende des Außenkörpers kann durch Durchlässe 50, die
an der Basis des Außenkörpers gebildet
sind, abgelassen werden.
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In
dem Grundlinien-Betriebszustand befindet sich die d-SHLA 10 dieser
Erfindung in der verriegelten Position, in der die Halbring-Verriegelungselemente 56 durch
ihre jeweiligen Vorspannfedern 58 nach außen gedrängt und
die Betätigungsdurchlässe 62 nicht
unter Druck gesetzt sind. Der Innenkörper 28 bleibt im
Wesentlichen axial in Bezug auf den Außenkörper 26 fixiert, wobei
die beiden wie eine integrierte Einheit wirken. Der axiale Zwischenraum
zwischen der axialen Breite des Verriegellungselements 56 und
der axialen Höhe
der Nuten 56 und 59 an dem Außen- und Innenkörper wird
durch die Bewegung des Innenkörpers
nach unten auf die Spielkompensationskraft des Plungers 30 kompensiert.
Dieser Zwischenraum ist optimiert, um für eine freie radiale Bewegung
der Verriegelungsringe für
ein Betriebsartumschalten zu sorgen, hält aber auch ausreichend Druck
auf den Außenumfang
der Ringanordnung 55 aufrecht, wenn die Betätigungsdurchlässe 62 unter Druck
gesetzt sind. Der axiale Zwischenraum in der Nut 59 des
Außenkörpers 26 ist
auch derart konstruiert, dass er größer ist als der axiale Zwischenraum
in der Nut 54 des Innenkörpers 28, so dass
jede Fehlausrichtung in Umfangsrichtung, d.h. eine Bindung aufgrund
von Kippung der Verriegelungselemente 56, das im Inneren
der tiefen Nut 54 stattfinden kann, kein Einrücken der
seitlich "fehlausgerichteten" Ringe verhindern
wird, die in die Aufnahmenuten 59 des Außenkörpers eingesetzt
sind.
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In
der entriegelten Position rücken
die Ringe 56 durch den Hydraulikdruck, der auf die Umfangskreisringflächen der
einrückbaren
Verriegelungselemente 56 wirkt, radial nach innen gegen
die jeweiligen Vorspannfedern 58 ein. Um eine vorzeitige
Abschaltung während
der Dauer, wenn das Tellerventil 24 "offen" ist, zu verhindern, muss die Betätigungsdruckkraft
kleiner sein als die Summe aus der Reibungskraft zwischen den Verriegelungselementen 56 und
der Nutoberfläche 59 und
der Vorspannkraft der zugehörigen
Vorspannfedern 58 der Verriegelungselemente. Die zeitliche
Abstimmung der Unterdrucksetzung in Bezug auf das Nockenereignis
ist in jedem Fall wesentlich, wobei die Verriegelungsringe unter der
axialen Belastung aufgrund der Kraft von der Vorspannfeder des Tellerventils
der Motoren und der resultierenden lateralen Reibungskraft verriegelt
bleiben werden.
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Im
Anschluss an die Unterdrucksetzung des Betätigungsdurchlasses verschiebt
die Hydraulikkraft an den Umfangskreisringflächen der einrückbaren Halbring-Verriegelungselemente 56 die
Ringe radial nach innen entsprechend dem Grundkreisereignis des
Nockens 22 bzw. rückt
diese ein, wenn es keine axiale Belastung mit Ausnahme von jener
aufgrund der Hydraulikkraft an der Hochdruckkammer für eine Spielkompensation
gibt. Es ist bei der Konstruktion der Vorrichtung wichtig, dass
für die "anfängliche" radiale Bewegung
der Verriegelungselemente die relativen Größen der Verriegelungselemente 56 und
der Betätigungsdurchlässe 62 zueinander
passen, da diese Beziehung die verfügbare Hydraulikkraft bestimmt.
Die Entriegelungsbewegung wird so lange stattfinden, wie die Hydraulikkraft
größer ist
als die Summe aus der kleinen Reibungskraft (aufgrund der axialen
Belastung von dem Spielkompensationsdruck) und der Kraft der Vorspannfedern 58.
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Wenn
sich das Motortellerventil 24 in der abgeschalteten Betriebsart
befindet, verschwenkt der Kipphebel 16 an der Spitze des
Motortellerventils, und der Nocken 22 verschiebt den Innenkörper 28 und
den Plunger 30 gegen die Totgangvorspannfeder 33.
Die axiale Trennung zwischen den Betätigungsdurchlässen 62 und
Schmierdurchlässen 50 verhindert
eine direkt Fluidverbindung dazwischen. Infolge des relativ kleinen
radialen Zwischenraums zwischen dem Innenkörper 28 und dem Außenkörper 26 während des
Umsetzens des Innenkörpers 28 innerhalb des
Außenkörpers 26 nach
unten oder nach oben wird an dem Betätigungsdurchlass ein hoher
Druck aufrechterhalten. Am Ende der Rückkehr (axialen Bewegung nach
oben) der hin- und hergehenden Plungeranordnung 30, wenn
die Außenfläche der Verriegelungsringe
noch im Wesentlichen in der tiefen Nut 54 versenkt ist,
stimmen sie aufgrund des andauernden hohen Druckes nicht mit der
Verriegelungsnut 59 überein.
Deshalb wird ein erneutes Verriegeln der Innen- und Außenkörper verhindert.
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Um
das Motortellerventil wieder zuzuschalten, wird Hydraulikfluid abgelassen,
wodurch der Druck an den Betätigungsdurchlässen 62 abgesenkt wird.
Wenn der Nocken fortfährt,
sich zu drehen, kann das Tellerventil nur dann aus dem abgeschalteten
Zustand wieder zugeschaltet werden, wenn die Verriegelungsnut 59 des
Außenkörpers wieder
mit den Verriegelungselementen, die in der Verriegelungsnut 54 des
Innenkörpers
versenkt sind, erneut ausgerichtet ist. Das erneute Ausrichten der
Nuten ist so eingestellt, dass es im Allgemeinen mit dem Grundkreisrotationssegment
des Nockens zusammenfällt.
Wenn der Druck über
einem ausge wählten Schwellenwert
bleibt, um die Federvorspannung der Vorspannfeder der Verriegelungsringe
zu überwinden
und somit das Motortellerventil im abgeschalteten Zustand zu halten,
wird das Wiederzuschalten während
des nachfolgenden Nockenzyklus stattfinden. Insbesondere selbst
dann, wenn sich das Tellerventil 24 in der abgeschalteten
Betriebsart befindet, wird die hydraulische Verbindung mit dem Schmierkanal 15 und
der Niederdruckkammer 59 innerhalb des Plungers aufrechterhalten,
um eine richtige Schmierströmung
zu dem Kontakt zwischen dem kugelförmigen Ende des Plungers und
der Kipphebellagerschale sicherzustellen.
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In 6 ist
eine Querschnittsansicht über die
Verriegelungsanordnung einer alternativen Ausführungsform der Erfindung in
einer zugeschalteten (verriegelten) Betriebsart eines Tellerventils
gezeigt. In dieser Ausführungsform
weist jedes der Verriegelungselemente 70 einen rechteckigen
Kanal 72 auf, der durch Seitenwände 74 gebildet ist,
die von dem gekrümmten
Basisabschnitt 72 vorstehen. Die Abmessungen des Kanals
entsprechen dem Querschnitt eines sich axial erstreckenden, rechteckigen Kernteilstücks 76 des
Innenkörpers 28.
Jedes Element 70 bewegt sich relativ zu den kurzen Seiten
des Rechtecks, das durch den Kern 76 definiert ist, dichtend
hin und her. Wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform weisen die Seitenwände 74 eine Länge auf,
um jederzeit einen Kontakt mit dem Kern 76 selbst im vollständig ausgefahrenen
Zustand aufrechtzuerhalten. Diese alternative Ausführungsform stellt
auch die Verwendung einer einzelnen Vorspannfeder 78 dar,
die in einer in dem Kern 76 ausgebildeten Durchgangsbohrung
angeordnet ist. Wie im Fall der oben beschriebenen Ausführungsformen werden
die Verriegelungselemente 70 durch die Feder 78 derart
gedrängt,
dass sie radial in die Verriegelungsnut 59 hinein vorstehen.
Hydraulikdruck, der auf die Umfangsfläche der Verriegelungselemente durch
Betätigungsdurchlässe 62 aufgebracht
wird, kann die Verriegelungselemente zusammendrücken, so dass sie sowohl von
der Nut 59 als auch von dem Außenkörper 26 frei sind
(wie es dargestellt ist). Die Arbeitsweise und Funktionalität der alternativen Strukturen
ist ansonsten im Wesentlichen gleich wie die oben beschriebenen.
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In 7 ist
ein abschaltender Ventilstößel 80 im
verriegelten Zustand als eine alternative Ausführungsform der Erfindung gezeigt,
die auf einen Ventilstrang vom Typ mit oben liegenden Ventil und
Ventilstößelstange
anwendbar ist. In diesem Zustand wird die nach oben gerichtete Verschiebung
des Außenkörpers 52,
die der Rolle von dem Nocken (nicht gezeigt) verliehen wird, mittels
der Halbring-Verriegelungsanordnung 86 auf den Innenkörper 84 übertragen.
Wenn der hydraulische Betätigungsdruck
funktional zunimmt, werden die Verriegelungshalbringelemente 86 radial
nach innen aus der verriegelten Position relativ zu dem Außenkörper 82 verschoben. Diese
Verschiebung erlaubt eine Relativbewegung, die als der tote Gang
definiert ist, zwischen dem Innenkörper 84 und dem Außenkörper 82.
Im entriegelten Zustand (nicht dargestellt) wird die Verschiebung des
Nockens auf den Außenkörper 82 aufgebracht, der
durch die Totgangvorspannfeder 88 vorgespannt ist, wobei
der Innenkörper 84 und
die übrigen
Ventilstrangkomponenten, die das Motortellerventil (nicht gezeigt)
umfassen, stationär
bleiben. Die Struktur, Eigenschaften und Funktion der hierin beschriebenen Halbring-Verriegelungselemente
sind in dieser "Stößel"-Ausführungsformen
im Allgemeinen gleich wie die, die oben anhand der d-SHLA-Ausführungsformen
ausführlich
beschrieben wurden.
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Alternativen
zu der vorstehenden Ausführungsform
umfassen die Verwendung eines Zwei-Stufen-Nockenstößels, der
derart konstruiert ist, dass er zwischen Voll-Hub und Null-Hub umschaltet,
wobei er eine unabhängige
Abschaltung ermöglicht.
Dementsprechend werden Fachleute feststellen, dass die Erfindung
zur Verwendung in Kombination mit beispielsweise einem herkömmlichen
Rollen-Finger-Nockenstößel mit
oben liegendem Nocken oder mit einem Zwei-Stufen-Nockenstößel verwendet
werden kann, um den Hoch- und Nieder-Hub, der von dem Zwei-Stufen-Nockenstößel abgeleitet wird,
eine Abschaltungseigenschaft hinzuzufügen.
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Unter
Berücksichtigung
des Vorstehenden ist festzustellen, dass die spezifisch beschriebenen Ausführungsformen
illustrierend sind und nicht einschränkend sein sollen. Darüber hinaus
sollten nun einem Durchschnittsfachmann Abwandlungen und Modifikationen
der Erfindung ersichtlich sein. Diese Abwandlungen und Modifikationen
sollen in den Schutzumfang und Gedanken der Erfindung, die durch
die folgenden Ansprüche
definiert ist, fallen.