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Für die Anmeldung wird die Priorität der am 09. Dezember 2014 eingereichten
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2014-0175833 beansprucht, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin einbezogen ist.
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Die Erfindung betrifft eine mehrfach variable Ventilhubvorrichtung, und insbesondere eine mehrfach variable Ventilhubvorrichtung, die den Hub eines Ventils durch mehrere Stufen variiert.
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Ein Verbrennungsmotor nimmt Kraftstoff und Luft in eine Brennkammer auf und erzeugt Leistung durch Verbrennen des Kraftstoffs und der Luft. Einlass- und Auslassventile werden von einer Nockenwelle betrieben. Die Luft strömt in die Brennkammer, während das Einlassventil offen ist, und die Luft wird aus der Brennkammer ausgelassen, während das Auslassventil offen ist.
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Ein optimaler Betrieb des Einlassventils oder des Auslassventils wird entsprechend einer Drehzahl des Motors bestimmt. Das heißt, der Hub und die Öffnungs/Schließzeit der Ventile werden entsprechend der Drehzahl des Motors gesteuert. Eine variable Ventilhub(VVL)-Vorrichtung wurde entwickelt, bei der die Ventile für verschiedene Ventilhübe entsprechend der Drehzahl des Motors betrieben werden, um einen optimalen Betrieb der Ventile zu realisieren. Zum Beispiel weist die VVL-Vorrichtung eine Mehrzahl von Nocken auf, welche an einer Nockenwelle angebracht sind und die Ventile mit unterschiedlichen Ventilhüben betätigen. Die Nocken zum Betätigen der Ventile werden entsprechend einer Fahrzeugbedingung ausgewählt.
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Wenn die Mehrzahl von Nocken an der Nockenwelle vorgesehen sind, ist der Betrieb des Einlassventils oder des Auslassventils durch wahlweise Änderung der Nocken komplex, und eine Beeinträchtigung zwischen den Motorteilen kann auftreten.
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Ferner ist, wenn die Mehrzahl von Nocken unabhängig betrieben werden, um die Beeinträchtigung zwischen den Motorteilen zu verhindern, ein zusätzliches Element zum Betätigen jedes Nockens erforderlich, wodurch die Kosten steigen.
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Mit der Erfindung wird eine mehrfach variable Ventilhubvorrichtung geschaffen, die einen einfachen Aufbau hat und ohne Beeinträchtigung zwischen den Bauteilen effizient betrieben wird, und bei der die Herstellungskosten reduziert werden und der Hub eines Ventils durch wenigstens drei Stufen mit einem Nullhub für die Abschaltung der Zylinder variiert wird.
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Eine mehrfach variable Ventilhubvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann eine Nockenwelle aufweisen, die sich dreht, um Ventile zu öffnen und zu schließen. Wenigstens zwei Nockenabschnitte, welche einen hohen Nocken und einen normalen Nocken aufweisen, sind an einem Außenumfang der Nockenwelle angeordnet. Die wenigstens zwei Nockenabschnitte bewegen sich in einer Axialrichtung der Nockenwelle und drehen sich zusammen mit der Nockenwelle. Eine Zylinderabschaltungsvorrichtung ist mit den Ventilen verbunden und derart konfiguriert, dass sie durch einen von dem hohen Nocken oder dem normalen Nocken eine Hebelbewegung durchführt. Die Zylinderabschaltungsvorrichtung wird durch Hydraulikdruck betrieben, um wahlweise einen Nullventilhub zu realisieren. Wenigstens zwei Hubbetätigungsabschnitte sind an einem Außenumfang der Nockenwelle angeordnet. Die wenigstens zwei Hubbetätigungsabschnitte bewegen sich in der Axialrichtung der Nockenwelle, um die wenigstens zwei Nockenabschnitte in der Axialrichtung der Nockenwelle zu bewegen. Ein Betriebssteuerungsabschnitt bewegt wahlweise die wenigstens zwei Hubbetätigungsabschnitte in der Axialrichtung der Nockenwelle. Ein Bolzen ist an dem Betriebssteuerungsabschnitt angebracht. Eine Führungsbahn ist in einer Nut eines Außenumfangs jedes Hubbetätigungsabschnitts derart ausgebildet, dass der Bolzen in die Führungsbahn eingesetzt ist, um den Bolzen zu führen, wenn sich die Nockenwelle und die wenigstens zwei Hubbetätigungsabschnitte drehen, und um die wenigstens zwei Hubbetätigungsabschnitte durch den Bolzen in der Axialrichtung der Nockenwelle zu bewegen. Die wenigstens zwei Hubbetätigungsabschnitte bewegen sich entsprechend dem Bolzen des Betriebssteuerungsabschnitts.
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Die Zylinderabschaltungsvorrichtung kann die Hebelbewegung durch einen von dem hohen Nocken und dem normalen Nocken durchführen, um den Ventilhub zu variieren und einen von dem hohen Ventilhub und dem normalen Ventilhub entsprechend den wenigstens zwei Nockenabschnitten auszuwählen, welche sich in der Axialrichtung der Nockenwelle bewegen.
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Die Zylinderabschaltungsvorrichtung kann einen Außenkörper aufweisen, der wahlweise die Hebelbewegung durch einen von dem hohen Nocken und dem normalen Nocken um eine Drehachse an dem einen Ende des Außenkörpers durchführt und an dem anderen Ende des Außenkörpers mit den Ventilen verbunden ist. Ein Innenkörper ist innerhalb des Außenkörpers angeordnet, und dessen eines Ende ist mit dem anderen Ende des Außenkörpers drehbar verbunden. Eine Verbindungsachse durchdringt das andere Ende des Außenkörpers und das eine Ende des Innenkörpers und verbindet den Außenkörper mit dem Innenkörper. Eine Totgangfeder bringt den Innenkörper, welcher sich mit dem Außenkörper um die Verbindungsachse dreht, in eine Ausgangsposition zurück. Durch Freigeben des Hydraulikdrucks der Zylinderabschaltungsvorrichtung kann der Innenkörper an dem Außenkörper fixiert sein, um durch die Drehung des normalen Nockens oder des hohen Nockens die Hebelbewegung zusammen mit dem Außenkörper um die Drehachse des Außenkörpers durchzuführen. Durch den Hydraulikdruck der Zylinderabschaltungsvorrichtung kann der Innenkörper von dem Außenkörper derart freigegeben sein, dass nur der Innenkörper durch die Drehung des normalen Nockens oder des hohen Nockens die Hebelbewegung um die Verbindungsachse durchführt.
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Der Innenkörper kann eine Rastbolzenöffnung aufweisen, in welche ein Rastbolzen eingesetzt ist, und der Außenkörper weist eine Rastfeder auf, die den Rastbolzen in eine Richtung drückt, um den Außenkörper an dem Innenkörper zu fixieren, wenn der Hydraulikdruck der Zylinderabschaltungsvorrichtung freigegeben ist. Der Rastbolzen kann durch den Hydraulikdruck in die entgegengesetzte Richtung gedrückt werden, um den Innenkörper von dem Außenkörper freizugeben, wenn der Hydraulikdruck zu der Zylinderabschaltungsvorrichtung geführt wird.
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Der Außenkörper kann die Hebelbewegung zusammen mit dem Innenkörper durch den hohen Nocken durchführen, welcher entsprechend der Bewegung der wenigstens zwei Nockenabschnitte in der Axialrichtung der Nockenwelle ausgewählt wird, um den hohen Ventilhub zu realisieren. Der Außenkörper kann die Hebelbewegung zusammen mit dem Innenkörper durch den normalen Nocken durchführen, welcher entsprechend der Bewegung der wenigstens zwei Nockenabschnitte in der Axialrichtung der Nockenwelle ausgewählt wird, um den normalen Ventilhub zu realisieren. Nur der Innenkörper kann die Hebelbewegung um die Verbindungsachse durchführen, um den Nullventilhub zu realisieren.
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Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 ein Schema einer mehrfach variablen Ventilhubvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine Draufsicht einer Zylinderabschaltungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung von oben; und
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3 eine Seitenschnittansicht der Zylinderabschaltungsvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
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Wie in 1 gezeigt, weist eine mehrfach variable Ventilhubvorrichtung 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung eine Nockenwelle 100, Nockenabschnitte 40 und 60, ein Solenoid 10, Betätigungselemente 30 und 50, ein Verriegelungselement 70 und ein Bolzenbetätigungselement 20. Die Betätigungselemente 30 und 50 und das Verriegelungselement 70 sind Hubbetätigungsabschnitte, welche derart arbeiten, dass sie den Ventilhub variieren, und das Solenoid 10 und das Bolzenbetätigungselement 20 steuern den Betrieb der Betätigungselemente 30 und 50 und des Verriegelungselements 70.
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Die Nockenwelle 100 dreht sich entsprechend der Drehung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) eines Motors. Die Nockenwelle 100 ist einem technisch versierten Fachmann wohlbekannt, so dass deren ausführliche Beschreibung weggelassen wird.
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Die Nockenabschnitte 40 und 60 weisen Nocken 41, 42, 48, 49, 61, 62, 68 und 69 zum Betätigen eines Einlassventils (nicht gezeigt) oder eines Auslassventils (nicht gezeigt) des Motors auf und haben eine Hohlzylinderform mit einer festgelegten Dicke. Die Nockenwelle 100 ist in die Nockenabschnitte 40 und 60 eingesetzt. Daher stehen die Nockenabschnitte 40 und 60 von einem Außenumfang der Nockenwelle 100 vor. Der Hohlraum der Nockenabschnitte 40 und 60 hat eine Kreisform entsprechend dem Außenumfang der Nockenwelle 100. Das heißt, ein Innenumfang der Nockenabschnitte 40 und 60 steht mit dem Außenumfang der Nockenwelle 100 im Kontakt. Darüber hinaus ist der Innenumfang der Nockenabschnitte 40 und 60 an den Außenumfang der Nockenwelle 100 derart angepasst, dass sich die Nockenabschnitte 40 und 60 in einer Axialrichtung der Nockenwelle 100 bewegen. Die Nockenabschnitte 40 und 60 drehen sich zusammen mit der Nockenwelle 100. Die Nockenabschnitte 40 und 60 sind entlang der Achse der Nockenwelle 100 bewegbar, und die Nockenabschnitte 40 und 60 und die Nockenwelle 100 sind miteinander gekuppelt. Daher drehen sich die Nockenabschnitte 40 und 60 und die Nockenwelle 100 zusammen entsprechend der Gestaltung durch einen technisch versierten Fachmann.
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Die Nockenabschnitte 40 und 60 umfassen einen ersten Nockenabschnitt 40 und einen zweiten Nockenabschnitt 60. Hierin betätigt der erste Nockenabschnitt 40 ein Ventil (nicht gezeigt), das an einem Zylinder angeordnet ist, und der zweite Nockenabschnitt 60 betätigt ein Ventil (nicht gezeigt), das an einem anderen Zylinder angeordnet ist. Ferner kann der erste Nockenabschnitt 40 zwei Ventile betätigen, die an dem einen Zylinder angeordnet sind, und der zweite Nockenabschnitt 60 kann zwei Ventile betätigen, die an dem anderen Zylinder angeordnet sind.
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Die in 1 gezeigte mehrfach variable Ventilhubvorrichtung 1 betreibt jeweils ein Ventil an zwei Zylindern eines Mehrzylindermotors mit wenigstens zwei Zylindern (nicht gezeigt). Hierin ist das Ventil ein Einlassventil oder ein Auslassventil.
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Der erste Nockenabschnitt 40 weist einen ersten normalen Nocken 41, einen ersten hohen Nocken 42, einen zweiten normalen Nocken 48, einen zweiten hohen Nocken 49 und einen ersten Verbindungsabschnitt 45 auf.
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Jeder von dem ersten normalen Nocken 41, dem ersten hohen Nocken 42, dem zweiten normalen Nocken 48 und dem zweiten hohen Nocken 49 kann ein allgemeiner Nocken mit einer ovalen Form derart sein, dass ein Ende davon weiter vorsteht als ein anderes Ende davon. Typischerweise wird das eine Ende des Nockens als „Nockenbuckel“ bezeichnet, und das andere Ende des Nockens wird als „Nockenbasis“ bezeichnet.
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Die Nockenbasen der Nocken 41, 42, 48 und 49 haben eine Bogenform mit einem einheitlichen Radius. Die Nockenbuckel der Nocken 41, 42, 48 und 49 drücken eine Ventil-Öffnungs/Schließeinheit 5 vom Beginn des Öffnens des Ventils bis zum Ende des Schließen des Ventils durch die Drehung der Nocken 41, 42, 48 und 49. Das eine Ende der Ventil-Öffnungs/Schließeinheit 5 steht mit den Nocken 41, 42, 48 und 49 derart im Rollkontakt, dass es zum Öffnen/Schließen der Ventile durch die Drehung der Nocken 41, 42, 48 und 49 betätigt werden kann. Die Ventil-Öffnungs/Schließeinheit 5 ist einem technisch versierten Fachmann wohlbekannt, so dass deren ausführliche Beschreibung weggelassen wird.
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Der erste normale Nocken 41 und der erste hohe Nocken 42 sind eng aneinander angeordnet, und der zweite normale Nocken 48 und der zweite hohe Nocken 49 sind eng aneinander angeordnet. Außerdem sind der erste normale Nocken 41 und der erste hohe Nocken 42 paarweise zueinander derart angeordnet, dass sie ein Ventil betätigen, und der zweite normale Nocken 48 und der zweite hohe Nocken 49 sind paarweise zueinander derart angeordnet, dass sie ein anderes Ventil betätigen.
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Der erste Verbindungsabschnitt 45 verbindet das Paar des ersten normalen Nockens 41 und des ersten hohen Nockens 42 mit dem Paar des zweiten normalen Nockens 48 und des zweiten hohen Nockens 49. Das heißt, der erste Verbindungsabschnitt 45 ist zwischen dem Paar des ersten normalen Nockens 41 und des ersten hohen Nockens 42 und dem Paar des zweiten normalen Nockens 48 und des zweiten hohen Nockens 49 angeordnet, und der erste Nockenabschnitt 40 ist einstückig geformt.
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Die Nockenbuckel des ersten und des zweiten hohen Nockens 42 und 49 können weiter als die Nockenbuckel des ersten und des zweiten normalen Nockens 41 und 48 von dem Außenumfang der Nockenwelle 100 vorstehen. Daher realisieren der erste und der zweite hohe Nocken 42 und 49 einen hohen Hub des Ventils, und der erste und der zweite normale Nocken 41 und 48 realisieren einen normalen Hub des Ventils. Das heißt, der hohe Hub des Ventils wird realisiert, wenn die Ventil-Öffnungs/Schließeinheit 5 mit den hohen Nocken 42 und 49 im Rollkontakt steht, und der normale Hub des Ventils wird realisiert, wenn die Ventil-Öffnungs/Schließeinheit 5 mit den normalen Nocken 41 und 48 im Rollkontakt steht. Darüber hinaus werden der erste und der zweite hohe Nocken 42 und 49 oder der erste und der zweite normale Nocken 41 und 48 zum Betätigen des Ventils entsprechend dem ersten Nockenabschnitt 40 ausgewählt, der sich in der Axialrichtung der Nockenwelle 100 bewegt.
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Der zweite Nockenabschnitt 60 weist einen dritten normalen Nocken 61, einen dritten hohen Nocken 62, einen vierten normalen Nocken 68, einen vierten hohen Nocken 69 und einen zweiten Verbindungsabschnitt 65 auf.
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Hierin sind der Aufbau und die Wirkungsweise des dritten normalen Nockens 61, des dritten hohen Nockens 62, des vierten normalen Nockens 68, des vierten hohen Nockens 69 und des zweiten Verbindungsabschnitts 65 gleich denen des ersten normalen Nockens 41, des ersten hohen Nockens 42, des zweiten normalen Nockens 48, des zweiten hohen Nockens 49 und des ersten Verbindungsabschnitts 45, so dass deren ausführliche Beschreibung weggelassen wird.
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Das Solenoid 10 ist derart vorgesehen, dass es die Drehbewegung der Nockenwelle 100 in eine geradlinige Bewegung des ersten Nockenabschnitts 40 oder des zweiten Nockenabschnitts 60 umwandelt. Das heißt, der erste Nockenabschnitt 40 oder der zweiten Nockenabschnitt 60 bewegen sich geradlinig in der Axialrichtung der Nockenwelle 100 entsprechend der Drehbewegung der Nockenwelle 100, wenn das Solenoid 10 arbeitet. Hierin ist das Solenoid 10, das durch eine elektrische Steuerung ein- oder ausgeschaltet wird, einem technisch versierten Fachmann wohlbekannt, so dass dessen ausführliche Beschreibung weggelassen wird.
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Die Betätigungselemente 30 und 50 haben einen Hohlraum wie der erste und der zweite Nockenabschnitt 40 und 60, durch welche hindurch die Nockenwelle 100 eingesetzt ist, so dass die Betätigungselemente 30 und 50 an dem Außenumfang der Nockenwelle 100 angeordnet sind. Außerdem haben die Betätigungselemente 30 und 50 eine derartige hohle Form, dass der Innenumfang der Betätigungselemente 30 und 50 mit dem Außenumfang der Nockenwelle 100 korrespondiert. Der Außenumfang der Betätigungselemente 30 und 50 hat eine Kreisform mit einem einheitlichen Radius. Darüber hinaus ist der Innenumfang der Betätigungselemente 30 und 50 an den Außenumfang der Nockenwelle 100 derart angepasst, dass sich die Betätigungselemente 30 und 50 entlang der Achse der Nockenwelle 100 bewegen und zusammen mit der Nockenwelle 100 drehen.
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Das Solenoid 10 umfasst ein Normalhubsolenoid 12 und ein Hochhubsolenoid 14, und die Betätigungselemente 30 und 50 umfassen ein Normalhubbetätigungselement 30 und ein Hochhubbetätigungselement 50.
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Das Normalhubbetätigungselement 30 ist einstückig mit dem ersten Nockenabschnitt 40 ausgebildet oder bewegt sich zusammen mit dem ersten Nockenabschnitt 40. Außerdem bewegt sich das Normalhubbetätigungselement 30, das sich zusammen mit der Nockenwelle 100 dreht, in einer Richtung entlang der Achse der Nockenwelle 100 entsprechend dem Betrieb des Normalhubsolenoids 12. Somit wird der normale Hub des Ventils realisiert. Obwohl in 1 gezeigt ist, dass das Normalhubbetätigungselement 30 an dem einen Ende des ersten normalen Nockens 41 angeordnet ist, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt.
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Zum besseren Verständnis und zur Erleichterung der Beschreibung wird eine Vorwärtsrichtung als die eine Richtung definiert, in der das Normalhubbetätigungselement 30 zum Realisieren des normalen Hubes des Ventils bewegt wird.
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Das Hochhubbetätigungselement 50 ist einstückig mit dem zweiten Nockenabschnitt 60 ausgebildet oder bewegt sich zusammen mit dem zweiten Nockenabschnitt 60. Außerdem bewegt sich das Hochhubbetätigungselement 50, das sich zusammen mit der Nockenwelle 100 dreht, in einer anderen Richtung entlang der Achse der Nockenwelle 100 entsprechend dem Betrieb des Hochhubsolenoids 14. Somit wird der hohe Hub des Ventils realisiert. Obwohl in 1 gezeigt ist, dass das Hochhubbetätigungselement 50 an dem einen Ende des vierten hohen Nockens 69 angeordnet ist, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt.
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Zum besseren Verständnis und zur Erleichterung der Beschreibung wird eine Rückwärtsrichtung als die andere Richtung definiert, in der sich das Hochhubbetätigungselement 50 zum Realisieren des hohen Hubes des Ventils bewegt.
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Das Verriegelungselement 70 hat eine Zylinderform mit einem Hohlraum darin wie die Betätigungselemente 30 und 50 und der erste und der zweite Nockenabschnitt 40 und 60. Die Nockenwelle 100 ist in den Hohlraum des Verriegelungselements 70 derart eingesetzt, dass das Verriegelungselement 70 an dem Außenumfang der Nockenwelle 100 angeordnet ist. Außerdem korrespondiert ein Innenumfang des Verriegelungselements 70 mit dem Außenumfang der Nockenwelle 100. Ferner hat ein Außenumfang des Verriegelungselements 70 eine Kreisform mit einem einheitlichen Radius. Darüber hinaus ist der Innenumfang des Verriegelungselements 70 an den Außenumfang der Nockenwelle 100 derart angepasst, dass sich das Verriegelungselement 70 entlang der Achse der Nockenwelle 100 bewegt und zusammen mit der Nockenwelle 100 dreht.
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Das Verriegelungselement 70 ist zwischen dem ersten Nockenabschnitt 40 und dem zweiten Nockenabschnitt 60, die einstückig geformt sind, angeordnet. Außerdem verriegelt das Verriegelungselement 70 den ersten Nockenabschnitt 40 und den zweiten Nockenabschnitt 60 miteinander.
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Das Verriegelungselement 70 bewegt sich in einer Vorwärtsrichtung, wenn sich das Normalhubbetätigungselement 30 in der Vorwärtsrichtung bewegt. Außerdem wird der einstückig geformte zweite Nockenabschnitt 60 mittels des Verriegelungselements 70 entsprechend der Vorwärtsbewegung des Verriegelungselements 70 gedrückt. Daher bewegt sich der zweite Nockenabschnitt 60 in der Vorwärtsrichtung.
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Das Verriegelungselement 70 bewegt sich in einer Rückwärtsrichtung, wenn sich das Hochhubbetätigungselement 50 in der Rückwärtsrichtung bewegt. Außerdem wird der einstückig geformte erste Nockenabschnitt 40 mittels des Verriegelungselements 70 entsprechend der Rückwärtsbewegung des Verriegelungselements 70 gedrückt. Daher bewegt sich der erste Nockenabschnitt 40 in der Rückwärtsrichtung.
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Das Bolzenbetätigungselement 20 bewegt das Verriegelungselement 70 entlang der Achse der Nockenwelle 100. Außerdem weist das Bolzenbetätigungselement 20 ein Gehäuse 21, eine Gelenkeinheit 22, einen ersten Bolzen 24, einen zweiten Bolzen 25 und eine Bolzenfixiereinheit 27 auf.
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Das Gehäuse 21 ist eine Einhausung des Bolzenbetätigungselements 20, in der die Gelenkeinheit 22, der erste Bolzen 24, der zweite Bolzen 25 und die Bolzenfixiereinheit 27 montiert sind.
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Die Gelenkeinheit 22 führt eine Schwenkbewegung um eine Gelenkachse 23 durch, die an dem Gehäuse 21 montiert ist.
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Der erste Bolzen 24 und der zweite Bolzen 25 können eine Stangenform haben, welche sich in einer Richtung erstreckt.
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Der erste Bolzen 24 wird mittels der Gelenkeinheit 22 entsprechend der Schwenkbewegung der Gelenkeinheit 22 derart gedrückt, dass er sich nach unten bewegt und aus dem Gehäuse 21 herausragt. Außerdem wird die Gelenkeinheit 22 mittels des ersten Bolzens 24 entsprechend der Ausgangsposition des ersten Bolzens 24 derart gedrückt, dass die Gelenkeinheit 22 die entgegengesetzte Schwenkbewegung durchführt. Ferner wird der zweite Bolzen 25 mittels der Gelenkeinheit 22 entsprechend der entgegengesetzten Schwenkbewegung der Gelenkeinheit 22 derart gedrückt, dass er sich nach unten bewegt und aus dem Gehäuse 21 herausragt. Das heißt, das Bolzenbetätigungselement 20 verriegelt den ersten und den zweiten Bolzen 24 und 25 derart miteinander, dass, wenn der eine von dem ersten Bolzen 24 und dem zweiten Bolzen 25 nicht aus dem Gehäuse 21 herausragt, der andere von dem ersten Bolzen 24 und dem zweiten Bolzen 25 aus dem Gehäuse 21 herausragt.
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Die Bolzenfixiereinheit 27 fixiert die Position des ersten und des zweiten Bolzens 24 und 25 in der Ausgangsposition. In dem ersten und dem zweiten Bolzen 24 und 25 ist jeweils eine Rastnut 29 ausgebildet, in welcher die Bolzenfixiereinheit 27 einrastet, wenn der erste Bolzen 24 oder der zweite Bolzen 25 in der Ausgangsposition positioniert ist. Die Bolzenfixiereinheit 27 führt eine Hin- und Herbewegung zwischen dem ersten Bolzen 24 und dem zweiten Bolzen 25 derart durch, dass ein Abschnitt der Bolzenfixiereinheit 27 in der Rastnut 29 sitzt, um den ersten Bolzen 24 und den zweiten Bolzen 25 in der Ausgangsposition zu fixieren.
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Die Bolzenfixiereinheit 27 wird mittels einer Feder 28 betrieben. Außerdem wird die Bolzenfixiereinheit 27 durch eine relativ kleine Kraft, die von der Feder 28 erzeugt wird, in die Rastnut 29 des ersten und des zweiten Bolzens 24 und 25 gesetzt und durch eine relativ große Kraft, die durch den Betrieb des ersten und des zweiten Bolzens 24 und 25 erzeugt wird, aus der Rastnut 29 getrennt. Die Rastnut 29 und der Abschnitt der Bolzenfixiereinheit 27, der die Rastnut 29 kontaktiert, können eine allmählich gekrümmte Fläche haben, um leicht betrieben zu werden.
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Das Normalhubbetätigungselement 30, das Hochhubbetätigungselement 50 und das Verriegelungselement 70 weisen Führungsbahnen 32, 52, und 72 auf.
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Die Führungsbahn 72 des Verriegelungselements 70 kontaktiert den ersten Bolzen 24 oder den zweiten Bolzen 25, der aus dem Gehäuse 21 herausragt, durch den Betrieb der Bolzenfixiereinheit 27 und die Führungsbewegung des Verriegelungselements 70. Das heißt, wenn sich die Nockenwelle 100 dreht, während der erste Bolzen 24 oder der zweite Bolzen 25 in die Führungsbahn 72 des Verriegelungselements 70 eingesetzt ist, bewegt sich das Verriegelungselement 70 entlang der Achse der Nockenwelle 100 entsprechend der Führungsbahn 72, welche die Relativbewegung des ersten Bolzens 24 oder des zweiten Bolzens 25 zu der Drehung des Verriegelungselements 70 derart führt, dass sich der erste Bolzen 24 oder der zweite Bolzen 25 entlang dem Außenumfang des Verriegelungselements 70 bewegt.
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Das Normalhubsolenoid 12 weist einen Verbindungsbolzen 16 auf, der in einer Stangenform vorsteht und die Führungsbahn 32 des Normalhubbetätigungselements 30 entsprechend dem Betrieb des Normalhubsolenoids 12 kontaktiert. Außerdem kontaktiert die Führungsbahn 32 des Normalhubbetätigungselements 30 den Verbindungsbolzen 16 und führt die Bewegung des Normalhubbetätigungselements 30. Das heißt, wenn sich die Nockenwelle 100 dreht, während der Verbindungsbolzen 16 in die Führungsbahn 32 des Normalhubbetätigungselements 30 eingesetzt ist, bewegt sich das Normalhubbetätigungselement 30 in der Vorwärtsrichtung entlang der Achse der Nockenwelle 100 entsprechend der Führungsbahn 32, welche die Relativbewegung des Verbindungsbolzens 16 zu der Drehung des Normalhubbetätigungselements 30 derart führt, dass sich der Verbindungsbolzen 16 entlang dem Außenumfang des Normalhubbetätigungselements 30 bewegt.
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Das Hochhubsolenoid 14 weist einen Verbindungsbolzen 18 auf, der in einer Stangenform vorsteht und die Führungsbahn 52 des Hochhubbetätigungselements 50 entsprechend dem Betrieb des Hochhubsolenoids 14 kontaktiert. Außerdem kontaktiert die Führungsbahn 52 des Hochhubbetätigungselements 50 den Verbindungsbolzen 18 und führt die Bewegung des Hochhubbetätigungselements 50. Das heißt, wenn sich die Nockenwelle 100 dreht, während der Verbindungsbolzen 18 in die Führungsbahn 52 des Hochhubbetätigungselements 50 eingesetzt ist, bewegt sich das Hochhubbetätigungselement 50 in der Rückwärtsrichtung entlang der Achse der Nockenwelle 100 entsprechend der Führungsbahn 52, welche die Relativbewegung des Verbindungsbolzens 18 zu der Drehung des Hochhubbetätigungselements 50 derart führt, dass sich der Verbindungsbolzen 18 entlang dem Außenumfang des Hochhubbetätigungselements 50 bewegt.
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Die Führungsbahnen 32, 52 und 72 können eine Nutform haben, die von dem Außenumfang der Betätigungselemente 30 und 50 und des Verriegelungselements 70 ausgespart ist. Außerdem sind die nutförmigen Führungsbahnen 32, 52 und 72 entlang dem Umfang der Betätigungselemente 30 und 50 und des Verriegelungselements 70 längs ausgebildet.
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Mit Bezug auf 2 weist eine Zylinderabschaltungsvorrichtung 200 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung einen Außenkörper 210, einen Innenkörper 220, eine Rolle 230, eine Verbindungsachse 240 und eine Totgangfeder 250 auf.
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Der Außenkörper 210 führt durch wahlweises Aufnehmen des Drehmoments einer Nockenwelle (nicht gezeigt) eine Hebelbewegung aus und öffnet/schließt ein Ventil. Außerdem ist ein Nocken (nicht gezeigt) an der Nockenwelle derart angeordnet, dass er eine Drehbewegung der Nockenwelle in eine Hebelbewegung des Außenkörpers 210 umwandelt. Hierin ist das Ventil ein Einlassventil oder ein Auslassventil eines Motors. Ferner ist ein Innenraum 212, von dem der Außenkörper 210 in einer Vertikalrichtung durchdrungen wird, innerhalb des Außenkörpers 210 ausgebildet. Das heißt, der Außenkörper 210 hat eine festgelegte Länge derart, dass er eine Hebelbewegung ausführen kann, und eine festgelegte Breite und eine festgelegte Dicke derart, dass er den Innenraum 212 des Außenkörpers 210 bilden kann.
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Das Ventil ist mit dem einen Ende des Außenkörpers 210 verbunden, und eine Drehachse der Hebelbewegung ist an dem anderen Ende davon angeordnet.
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Obwohl in 2 gezeigt ist, dass der Innenraum 212 des Außenkörpers 210 in Richtung zu dem einen Ende des Außenkörpers 210 geöffnet ist, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt.
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In der nachfolgenden Beschreibung bedeuten die Enden jedes Elements, die mit dem Außenkörper 210 verbunden oder an diesem angeordnet sind, ein Abschnitt an derselben Seite wie das eine und das andere Ende des Außenkörpers 210.
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Der Innenkörper 220 ist in dem Innenraum 212 des Außenkörpers 210 angeordnet. Außerdem ist das eine Ende des Innenkörpers 220 mit dem einen Ende des Außenkörpers 210 drehbar verbunden. Ferner führt der Innenkörper 220 durch Aufnehmen des Drehmoments der Nockenwelle die Hebelbewegung aus und öffnet/schließt wahlweise das Ventil. Darüber hinaus ist ein Innenraum 224, von dem der Innenkörper 220 in einer Vertikalrichtung durchdrungen wird, innerhalb des Innenkörpers 220 ausgebildet. Das heißt, der Innenkörper 220 hat eine festgelegte Länge derart, dass er die Hebelbewegung ausführen kann, und eine festgelegte Breite und eine festgelegte Dicke derart, dass er den Innenraum 224 des Innenkörpers 220 bilden kann.
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Die Rolle 230 ist in dem Innenraum 224 des Innenkörpers 220 angeordnet. Außerdem ist die Rolle 230 mit dem Innenkörper 220 drehbar verbunden. Ferner verbindet eine Rollendrehachse 235 die Rolle 230 drehbar mit dem Innenkörper 220. Das heißt, die Rolle 230 dreht sich um die Rollendrehachse 235. Darüber hinaus steht die Rolle 230 im Rollkontakt mit dem Nocken derart, dass sie die Drehbewegung der Nockenwelle in die Hebelbewegung des Außenkörpers 210 oder des Innenkörpers 220 umwandelt.
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Ein Ventilkontaktabschnitt 216 ist an dem einen Ende des Außenkörpers 210 angeordnet. Außerdem drückt der Ventilkontaktabschnitt 216, der das Ventil kontaktiert, das Ventil entsprechend der Hebelbewegung des Außenkörpers 210.
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Der Innenkörper 220 ist wahlweise an dem Außenkörper 210 derart fixiert, dass er die Hebelbewegung zusammen mit dem Außenkörper 210 ausführt, oder ist wahlweise von dem Außenkörper 210 derart freigegeben, dass er eigenständig die Hebelbewegung ausführt.
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Wenn der Innenkörper 220 von dem Außenkörper 210 freigegeben ist, bringt die Totgangfeder 250 den Innenkörper 220 mit dem Außenkörper 210 durch die eigenständige Hebelbewegung zurück.
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Mit Bezug auf 3 weist der Innenkörper 220 ferner eine Rastbolzenöffnung 229 auf, und der Außenkörper 210 weist einen Rastbolzen 260, einen Stopper 267 und eine Rastfeder 265 auf.
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Die Rastbolzenöffnung 229 ist derart ausgebildet, dass der Rastbolzen 260 darin eingesetzt ist. Der Rastbolzen 260 wird mittels Hydraulikdruck betrieben und kann an dem anderen Ende des Außenkörpers 210 zum Aufnehmen von Hydraulikdruck angeordnet sein. Ein hydraulischer Spielsteller (HLA) zum Zuführen von Hydraulikdruck kann an dem anderen Ende des Außenkörpers 210 montiert sein.
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Der Stopper 267 verhindert, dass der Rastbolzen 260 in Richtung zu dem anderen Ende des Außenkörpers 210 entweicht.
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Der Rastbolzen 260 ist durch Federkraft der Rastfeder 265 in die Rastbolzenöffnung 229 derart eingesetzt, dass der Innenkörper 220 an dem Außenkörper 210 fixiert sein kann. Das heißt, die Rastfeder 265 ist zwischen dem Stopper 267 und dem Rastbolzen 260 derart angeordnet, dass das eine Ende der Rastfeder 265 den Rastbolzen 260 in Richtung zu dem Innenkörper 220 drückt. Außerdem ist eine Hydraulikdruckkammer 269, welche von dem Außenkörper 210 und dem Rastbolzen 260 umschlossen ist, an dem einen Ende des Rastbolzens 260 ausgebildet. Ferner wird der Rastbolzen 260 durch den Hydraulikdruck, welcher der Hydraulikdruckkammer 269 zugeführt wird, in Richtung zu dem anderen Ende des Außenkörpers 210 derart gedrückt, dass der Innenkörper 220 von dem Außenkörper 210 freigegeben wird. Mit anderen Worten kehrt der Rastbolzen 260 durch die Rastfeder 265 wieder zurück, um in die Rastbolzenöffnung 229 eingesetzt zu werden, so dass der Innenkörper 220 an dem Außenkörper 210 fixiert wird, wenn der Hydraulikdruck, welcher der Hydraulikdruckkammer 269 zugeführt wird, freigegeben wird.
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Wenn der Innenkörper 220 an dem Außenkörper 210 fixiert ist, führen der Innenkörper 220 und der Außenkörper 210 durch die Drehung des mit der Rolle 230 im Rollkontakt stehenden Nockens zusammen die Hebelbewegung um eine Drehachse des Außenkörpers 210 aus. Außerdem führt, wenn der Innenkörper 220 von dem Außenkörper 210 freigegeben ist, nur der Innenkörper 220 durch die Drehung des Nockens die Hebelbewegung um die Verbindungsachse 240 aus.
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Hierbei kann ein Nullhub des Ventils realisiert werden, um die Abschaltung eines Zylinders durchzuführen, wenn die Zylinderabschaltungsvorrichtung 200 als die Ventil-Öffnungs/Schließeinheit 5 verwendet wird.
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Im Detail wird der Ventilhub durch den normalen Hub oder den hohen Hub realisiert, der entsprechend dem Betrieb der mehrfach variablen Ventilhubvorrichtung 1 in dem Falle ausgewählt wird, dass der Außenkörper 210 die Hebelbewegung zusammen mit dem Innenkörper 220 ausführt, und der Ventilhub wird durch den Nullhub realisiert, wenn nur der Innenkörper 220 die Hebelbewegung ausführt.
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Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann die mehrfach variable Ventilhubvorrichtung 1 einen einfachen Aufbau haben und effizient arbeiten, da das Bolzenbetätigungselement 20 und das Verriegelungselement 70 vorgesehen sind, das sich durch den Betrieb des Bolzenbetätigungselements 20 entlang einer Axialrichtung der Nockenwelle 100 bewegt.
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Außerdem kann eine Beeinträchtigung zwischen Bauteilen verhindert werden, da die Nockenabschnitte 40 und 60, die an jedem Zylinder angeordnet sind, durch das Verriegelungselement 70 stufenweise betrieben werden.
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Ferner kann die Raumausnutzung verbessert werden, und die Kosten können gleichzeitig reduziert werden, da die Anzahl der Solenoide 10 minimiert wird.
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Darüber hinaus kann der Nullhub des Ventils realisiert werden, da die Zylinderabschaltungsvorrichtung 200 bei der Ventil-Öffnungs/Schließeinheit 5 verwendet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2014-0175833 [0001]
