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Für die Anmeldung wird die Priorität der am 14. September 2010 eingereichten
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2010-0089961 beansprucht, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin einbezogen ist.
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Die Erfindung betrifft eine variable Ventilhubvorrichtung, und insbesondere eine variable Ventilhubvorrichtung, bei der die Drehung eines darin installierten variablen Stößels verhindert wird.
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Ein Verbrennungsmotor erzeugt Leistung durch Ansaugen von Kraftstoff und Luft und deren Verbrennen in einer Brennkammer.
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Wenn ein Einlassventil durch den Betrieb einer Nockenwelle geöffnet ist, wird Luft in die Brennkammer gesaugt. Wenn ein Auslassventil durch den Betrieb der Nockenwelle geöffnet ist, wird Verbrennungsgas aus der Brennkammer ausgestoßen.
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Ein optimaler Betrieb der Einlass- und Auslassventile ist von der Drehzahl eines Motors abhängig. Das heißt, ein optimaler Hub und/oder eine optimale Öffnungs- und Schließzeit der Ventile hängen von der Drehzahl ab.
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Um den optimalen Ventilbetrieb in Abhängigkeit von der Motordrehzahl zu erzielen, wurde eine Vorrichtung mit variablem Ventilhub (VVL) vorgeschlagen, welche die Hübe der Ventile in Abhängigkeit von der Motordrehzahl variiert.
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Nach einem herkömmlichen Schema einer variablen Ventilhubvorrichtung werden Hoch- und Niedrignocken und entsprechende innere und äußere Stößel verwendet, so dass die Hoch- und Niedrignocken die entsprechenden inneren oder äußeren Stößel kontaktieren und betätigen. Bei einem solchen Schema sollte eine Drehung der Stößel in zylindrischer Form um deren Achse verhindert werden, da es andererseits passieren kann, dass die Nocken die entsprechenden Stößel nicht betätigen und ein Motorschaden verursacht werden kann.
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Mit der Erfindung wird eine variable Ventilhubvorrichtung eines Motors geschaffen, bei der eine Drehung von Ventilstößeln verhindert wird.
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Nach einem Aspekt der Erfindung weist eine variable Ventilhubvorrichtung eines Motors einen inneren Stößel, einen äußeren Stößel, der den inneren Stößel mittig aufnimmt, eine Rasteinheit, die in den inneren Stößel eingesetzt ist und von einem Hydraulikdruck derart betrieben wird, dass sie in den inneren und den äußeren Stößel wahlweise eingreift, und ein Vorsprungselement auf, das mit einem Rand der oberen Fläche des äußeren Stößels derart gekuppelt ist, dass es von einem Außenumfang des äußeren Stößels nach außen vorsteht und entlang einer Gleitnut eines Zylinderkopfes vertikal verschiebbar ist.
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Eine Stützausnehmung mit einer vorbestimmten Breite kann quer über eine Mitte eines obersten Abschnitts des äußeren Stößels ausgebildet sein.
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Ein Außendurchmesser des obersten Abschnitts des inneren Stößels kann kleiner oder gleich einem Außendurchmesser des äußeren Stößels sein.
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Der innere Stößel kann einen im Allgemeinen T-förmigen Querschnitt haben.
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Das Vorsprungselement kann einen ersten Abschnitt, der mit einem Rand der Stützausnehmung gekuppelt ist, und einen zweiten Abschnitt aufweisen, der mit dem ersten Abschnitt senkrecht verbunden ist und von dem Außenumfang des äußeren Stößels nach außen vorsteht.
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Das Vorsprungselement kann einen im Allgemeinen L-förmigen Querschnitt haben.
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Eine Montagenut kann in dem Rand der Stützausnehmung derart ausgebildet sein, dass sie mit dem ersten Abschnitt gekuppelt werden kann.
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Eine Bodenfläche des ersten Abschnitts kann mit einer Bodenfläche der Stützausnehmung übereinstimmen.
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Eine Außenseite des zweiten Abschnitts, die von dem Außenumfang des äußeren Stößels vorsteht, kann rund sein.
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Eine Außenseite des zweiten Abschnitts, die von dem Außenumfang des äußeren Stößels vorsteht, kann polygonal sein.
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Das Vorsprungselement kann durch Pressen, Schweißen, Kleben, Verschrauben oder Verschmelzen an dem äußeren Stößel befestigt sein.
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Nach einem anderen Aspekt der Erfindung kann mit einer variablen Ventilhubvorrichtung eine Drehung des Stößels durch wiederholten Kontakt mit einem Nocken verhindert werden, da das Vorsprungselement, das mit dem Rand der oberen Fläche des äußeren Stößels in Eingriff steht, in die Gleitnut des Zylinderkopfes eingesetzt ist.
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Daher können gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung der Hochnocken und der Niedrignocken an dem äußeren Stößel bzw. dem inneren Stößel bleiben, und die Schmiermittelzufuhr kann durch genaues Beibehalten der Verbindung der Ölzuführpassagen in dem äußeren Stößel und dem Zylinderkopf stabil sein.
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Außerdem ist das Vorsprungselement an dem obersten Randabschnitt des äußeren Stößels installiert, der dicker als der Randabschnitt ist, so dass der Freiheitsgrad in der Gestaltung eines Bereichs der Installation des Vorsprungsabschnitts an dem äußeren Stößel größer sein kann.
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Ferner kann die Festigkeit, Haltbarkeit und Strukturstabilität der gesamten Vorrichtung verbessert werden, da das Vorsprungselement ausreichend und fest gehalten werden kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Vorsprungselement durch einen sehr einfachen Vorgang sofort an den Rand des obersten Abschnitts des äußeren Stößels installiert werden, ohne dass ein zusätzlicher Bearbeitungs- oder Modifizierungsvorgang, wie zum Beispiel das Bohren eines Loches in den äußeren Stößel, erforderlich ist.
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Außerdem wird gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein großer Freiheitsgrad in der Form und Struktur des Vorsprungselements geschaffen, so dass eine derartige Struktur bei verschiedenen Arten von variablen Ventilhubvorrichtungen angewendet werden kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung hat der innere Stößel einen im Allgemeinen T-förmigen Querschnitt, und die Stützausnehmung, die den obersten Abschnitt des inneren Stößels abstützt, ist in dem obersten Abschnitt des äußeren Stößels ausgebildet. Daher kann der wirksame Kontaktbereich des inneren Stößels vergrößert werden, wodurch der Laufbereich des Niedrignockens ebenfalls vergrößert werden kann.
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Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen.
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1 eine variable Ventilhubvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung in einem Hochhubmodus;
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2 eine variable Ventilhubvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung in einem Niedrighubmodus;
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3 eine perspektivische Ansicht einer variablen Ventilhubvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
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4 eine perspektivische Explosionsansicht der variablen Ventilhubvorrichtung aus 3;
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5 eine Draufsicht der variablen Ventilhubvorrichtung aus 3;
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5 einen Schnitt entlang der Linie A-A in 3; 7 einen Schnitt entlang der Linie B-B in 3;
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8 eine Zylinderkopfanordnung mit einer variablen Ventilhubvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
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9 eine Variation eines Vorsprungselements einer variablen Ventilhubvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung; und
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10 eine perspektivische Ansicht einer variablen Ventilhubvorrichtung gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Mit Bezug auf die 1 und 2 wird das grundlegende Funktionsprinzip einer variablen Ventilhubvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt, wird in einem Hochhubmodus ein Hydraulikdruck zu einer Hydraulikdruckkammer 240 geführt, die in einem äußeren Stößel 30 ausgebildet ist, und ein Rastbolzen 51 wird von dem zugeführten Hydraulikdruck gedrückt. Während ein Stützbolzen 53 zum Abstützen des Rastbolzens 51 in einen inneren Stößel 10 fest eingesetzt ist, stehen der innere und der äußere Stößel 10 und 30 in Eingriff miteinander, da der Rastbolzen 51 durch Komprimieren einer Rückstellfeder 55 in eine Aufnahmeausnehmung 340 eingesetzt ist.
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Hier drücken Hochnocken 212, die an einer Nockenwelle 210 ausgebildet sind, den äußeren Stößel 30 bei einer Drehung der Nockenwelle 210, und der innere und der äußere Stößel 10 und 30 bewegen sich als eine Einheit vertikal hin- und her. Durch einen derartigen Betrieb wird ein Hochhubmodus erzielt.
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Wie in 2 gezeigt, wird in einem Niedrighubmodus der Hydraulikdruck von der Hydraulikdruckkammer 240 freigegeben. Während der Stützbolzen 53 in den inneren Stößel 10 fest eingesetzt ist, wird der Rastbolzen 51 durch eine Rückstellkraft der Rückstellfeder 55 von der Aufnahmeausnehmung 340 getrennt. Daher sind in diesem Falle der innere und der äußere Stößel 10 und 30 voneinander getrennt und bewegen sich unabhängig voneinander.
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In diesem Falle wird ein Ventil von dem inneren Stößel 10 geöffnet oder geschlossen, der sich durch eine Drehung des Niedrignockens 214 hin- und herbewegt, der an der Nockenwelle 210 ausgebildet ist, und der äußere Stößel 30 bewegt sich lediglich durch eine Totgangfeder hin- und her, ohne auf den Ventilbetrieb einzuwirken.
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Mit Bezug auf die 3 bis 7 wird eine variable Ventilhubvorrichtung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, bei welcher der Niedrighubbetriebsbereich vergrößert wird und eine Drehung des variablen Stößels in Bezug auf einen Zylinderkopf verhindert wird, während die Haltbarkeit beibehalten wird.
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Zu diesem Zweck weist die variable Ventilhubvorrichtung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung einen inneren Stößel 10, einen äußeren Stößel 30, eine Rasteinheit 50 und ein Vorsprungselement 80 auf.
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Der innere Stößel 10 weist einen Körperabschnitt 11 in zylindrischer Form und einen Kopfabschnitt 13 auf, der einstückig an einer Oberseite des Körperabschnitts 11 ausgebildet ist.
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Der Kopfabschnitt 13 mit einer vorbestimmten Breite und Länge ist an der Oberseite des Körperabschnitts 11 fest angeformt. In einem Verbindungsabschnitt des Kopfabschnitts 13 ist eine erste Einsetzöffnung 15 derart ausgebildet, dass durch diese hindurch in Breitenrichtung des Kopfabschnitts 13 eine Rasteinheit 50 eingesetzt werden kann.
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Der Körperabschnitt 11 ist in Bezug auf eine Horizontalrichtung des Kopfabschnitts 13 vertikal mit dem Kopfabschnitt 13 derart verbunden, dass im Vertikalschnitt eine T-Form gebildet wird.
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Durch die im Allgemeinen T-förmige Ausbildung des inneren Stößels 10 wird in einem Niedrighubmodus eines Motors ermöglicht, dass ein Niedrignocken 214 den inneren Stößel 10 in einem breiten Bereich kontaktieren kann.
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Außerdem kann durch die im Allgemeinen T-förmige Ausbildung des inneren Stößels 10 ein Raum zur Montage des Vorsprungselements 80 an dem äußeren Stößel 30 sicher gebildet werden.
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Ein Stößelkupplungsabschnitt 31 ist in der Mitte des äußeren Stößels 30 derart ausgebildet, dass der Körperabschnitt 11 des inneren Stößels 10 darin eingesetzt werden kann. Ein Randabschnitt 33, der sich von einem obersten Abschnitt des äußeren Stößels 30 nach unten erstreckt, ist am Außenumfang des äußeren Stößels 30 ausgebildet.
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Eine zweite Einsetzöffnung 35 ist in dem obersten Abschnitt des äußeren Stößels 30 ausgebildet und mit der ersten Einsetzöffnung 15 des inneren Stößels 10 verbunden, wobei die Rasteinheit 50, die in die erste Einsetzöffnung 15 eingesetzt ist, auch teilweise in die zweite Einsetzöffnung 35 eingesetzt ist.
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In Anbetracht einer derartigen Anordnung kann der oberste Abschnitt des äußeren Stößels 30 dicker als der Randabschnitt 33 ausgebildet sein.
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Eine Stützausnehmung 37 ist in dem obersten Abschnitt des äußeren Stößels 30 derart ausgebildet, dass sie den Kopfabschnitt 13 des inneren Stößels 10 abstützt.
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Die Stützausnehmung 37, die eine vorbestimmte Breite hat, ist quer über eine Mitte des Stößelkupplungsabschnitts 31 ausgebildet und hat eine im Allgemeinen rechteckige Form derart, dass die parallelen Längsseiten des Kopfabschnitts 13 die Stützausnehmung 37 kontaktieren können und nach oben gleiten können.
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Die parallelen Querseiten des Kopfabschnitts 13 des inneren Stößels 10 bilden eine im Allgemeinen runde Form mit einem Außendurchmesser, der kleiner als der Außendurchmesser des äußeren Stößels 30 sein kann, so dass das Vorsprungselement 80 in die Stützausnehmung 37 installiert werden kann.
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Die Rasteinheit 50 wird zum wahlweisen Kuppeln des inneren Stößels 10 mit dem äußeren Stößel 30 durch einen Hydraulikdruck verwendet.
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Die Rasteinheit 50 weist einen Rastbolzen 51 auf, der in die erste Einsetzöffnung 15 des inneren Stößels 10 eingesetzt ist und auch teilweise in die zweite Einsetzöffnung 35 des äußeren Stößels 30 eingesetzt ist.
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Der Rastbolzen 51 hat eine im Allgemeinen zylindrische Form mit einem darin ausgebildeten Hohlraum, und ein Stützbolzen 53 durchdringt den Rastbolzen 51. Eine Rückstellfeder 55 ist in dem Rastbolzen 51 installiert.
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Wie in 8 gezeigt, hat das Vorsprungselement 80 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung die Funktion der Verhinderung einer Drehung des inneren und des äußeren Stößels 10 und 30 in Bezug auf einen Zylinderkopf 90.
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Das Vorsprungselement 80 ist an dem obersten Abschnitt des äußeren Stößels 30 montiert und steht von dem Außenumfang des äußeren Stößels 30 nach außen derart vor, dass es entlang einer Gleitnut 91 des Zylinderkopfes 90 vertikal gleiten kann.
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Detaillierter ist das Vorsprungselement 80 an einem Rand der Stützausnehmung 37 installiert, und eine Montagenut 39 ist in dem Rand der Stützausnehmung 37 derart ausgebildet, dass das Vorsprungselement 80 darin installiert werden kann.
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Das Vorsprungselement 80 weist einen ersten Abschnitt 81 und einen zweiten Abschnitt 82 auf. Das Vorsprungselement 80 ist mittels des ersten Abschnitts 81 in der Montagenut 39 montiert. Der zweite Abschnitt 82 des Vorsprungselements 80 ist senkrecht zu dem ersten Abschnitt 81 ausgebildet und steht von dem Außenumfang des äußeren Stößels 30 nach außen vor.
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Das heißt, das Vorsprungselement 80 hat einen im Allgemeinen L-förmigen Querschnitt. Eine Bodenfläche des ersten Abschnitts 81 stimmt mit einer Bodenfläche der Stützausnehmung 37 überein. Die Außenseite des zweiten Abschnitts 82, die von dem Außenumfang des äußeren Stößels 30 vorsteht, ist rund ausgebildet.
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Der erste Abschnitt 81 des Vorsprungselements 80 kann in unterschiedlicher Weise, wie zum Beispiel Pressen, Schweißen, Kleben, Verschrauben und Verschmelzen, in der Montagenut 39 befestigt werden.
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In den 6 und 7 bezeichnet das Bezugszeichen 98 eine Totgangfeder, und das Bezugszeichen 99 bezeichnet ein Ventil.
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Durch eine derartige Anordnung einer variablen Ventilhubvorrichtung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, wie in 8 gezeigt, kann der zweite Abschnitt 82 des Vorsprungselements 80 lediglich entlang der Gleitnut 91 vertikal gleiten, und eine Drehung der Stößel wird durch den zweiten Abschnitt 82 verhindert.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Außenseite des zweiten Abschnitts 82, die von dem Außenumfang des äußeren Stößels 30 vorsteht, rund ausgebildet. Jedoch kann, wie in 9 gezeigt, die Außenseite des zweiten Abschnitts 82, die von dem Außenumfang des äußeren Stößels 30 vorsteht, polygonal ausgebildet sein.
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Wie oben beschrieben, kann mit einer variablen Ventilhubvorrichtung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung eine Drehung des Stößels infolge des Kontaktierens eines Nockens verhindert werden, da das Vorsprungselement 80, das mit dem Rand der oberen Fläche des äußeren Stößels 30 in Eingriff steht, in die Gleitnut 91 des Zylinderkopfes 90 eingesetzt ist.
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Daher können gemäß der Erfindung der Hochnocken 212 und der Niedrignocken 214 (1 und 2) an dem äußeren Stößel 30 bzw. dem inneren Stößel 10 bleiben, und die Schmiermittelzufuhr kann durch genaues Beibehalten der Verbindung der Ölzuführpassagen in dem äußeren Stößel 30 und dem Zylinderkopf 90 stabil sein.
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Außerdem ist das Vorsprungselement 80 an dem obersten Randabschnitt des äußeren Stößels 30 installiert, der dicker als der Randabschnitt 33 ist, so dass der Freiheitsgrad in der Gestaltung eines Bereichs der Installation des Vorsprungsabschnitts 80 an dem äußeren Stößel 30 größer sein kann.
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Darüber hinaus kann, da das Vorsprungselement 80 ausreichend und fest gehalten werden kann, die Festigkeit, Haltbarkeit und Strukturstabilität der gesamten Vorrichtung verbessert werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Vorsprungselement 80 durch einen sehr einfachen Vorgang sofort an den Rand des obersten Abschnitts des äußeren Stößels 30 installiert werden, ohne dass ein zusätzlicher Bearbeitungs- oder Modifizierungsvorgang, wie zum Beispiel das Bohren eines Loches in den äußeren Stößel 30, erforderlich ist.
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Außerdem wird gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein großer Freiheitsgrad in der Form und Struktur des Vorsprungselements 80 geschaffen, so dass eine derartige Struktur bei verschiedenen Arten von variablen Ventilhubvorrichtungen angewendet werden kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung hat der innere Stößel 10 einen im Allgemeinen T-förmigen Querschnitt, und die Stützausnehmung 37, die den obersten Abschnitt des inneren Stößels 10 abstützt, ist in dem obersten Abschnitt des äußeren Stößels 30 ausgebildet. Daher kann der wirksame Kontaktbereich des inneren Stößels 10 vergrößert werden, wodurch der Laufbereich des Niedrignockens ebenfalls vergrößert werden kann.
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Mit Bezug auf 10 unterscheidet sich eine variable Ventilhubvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung von der oben beschriebenen Ausführungsform vor allem dadurch, dass der Außendurchmesser des Kopfabschnitts 113 des inneren Stößels 110 gleich dem Außendurchmesser des äußeren Stößels 130 ist.
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Das heißt, der Kopfabschnitt 113 des inneren Stößels 110, der mit der Stützausnehmung 137 des äußeren Stößels 130 gekuppelt ist, hat dieselbe Länge wie die Stützausnehmung 137.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann die untere Fläche des Kopfabschnitts 113 des inneren Stößels 110 zur Befestigung des ersten Abschnitts 181 in der Montagenut 39 beitragen, während sie mit der Stützausnehmung 137 des äußeren Stößels 130 gekuppelt ist.
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Daher kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen, in denen der Außendurchmesser des Kopfabschnitts 113 des inneren Stößels 110 gleich dem Außendurchmesser des äußeren Stößels 130 ist, die Festigkeit und Haltbarkeit des Vorsprungselements 180 in Bezug auf den äußeren Stößel 130 weiter verbessert werden, da das Vorsprungselement 180 fester gehalten werden kann.
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Die anderen Merkmale der variablen Ventilhubvorrichtung 400 gemäß der anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung sind gleich oder ähnlich wie die der ersten Ausführungsform, so dass eine ausführliche Beschreibung weggelassen wird.
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Zur Vereinfachung der Erläuterung und genauen Definition der beigefügten Ansprüche werden die Begriffe „oben”, „unten”, „innen” und „außen” usw. verwendet, um die Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen in Bezug auf deren Positionen in den Figuren zu beschreiben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2010-0089961 [0001]
