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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung ist auf eine Ventilbrückenanordnung gerichtet und insbesondere auf eine Ventilbrückenanordnung mit einem Kartuscheneinsatz.
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Hintergrund
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Jeder Zylinder eines Verbrennungsmotors ist mit einem oder mehreren Gasaustauschventilen (beispielsweise Einlass- und Auslassventilen) ausgerüstet, welche während des normalen Betriebes zyklisch geöffnet werden. In einem herkömmlichen Motor werden die Ventile mittels einer Nockenwellen/Kipphebel-Konfiguration geöffnet. Die Nockenwelle weist ein oder mehrere Ansätze auf, die in speziellen Winkeln angeordnet sind, welche erwünschten Hubzeitsteuerungen bzw. Hubzeitpunkten und Hubgrößen der assoziierten Ventile entsprechen. Die Nockenansätze sind auch mit Schaftenden der assoziierten Ventile durch den Kipphebel und assoziierte Verbindungskomponenten verbunden. Wenn die Nockenwelle sich dreht, kommen die Nockenansätze mit einem ersten schwenkenden Ende des Kipphebels in Kontakt, wodurch ein zweites schwenkendes Ende des Kipphebels gegen die Schaftenden der Ventile gedrückt wird. Diese Schwenkbewegung bewirkt, dass die Ventile sich gegen eine Federvorspannung anheben oder öffnen. Wenn die Nockenansätze sich vom Kipphebel wegdrehen, werden die Ventile freigegeben und es wird gestattet, dass sie in ihre geschlossenen Positionen zurückkehren.
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Wenn ein Zylinder mit mehr als einem Gasaustauschventil der gleichen Art ausgestattet ist (beispielsweise mit mehr als einem Einlassventil und/oder mehr als einem Auslassventil), werden typischerweise alle Ventile der gleichen Art ungefähr zur gleichen Zeit geöffnet. Auch um eine Anzahl der Nockenwellen, Nockenansätze und/oder Kipphebel zu verringern, die erforderlich sind, um die mehreren Ventile zu öffnen, wird oft eine Ventilbrücke verwendet, um die gleiche Art von Ventilen mit einem gemeinsamen Kipphebel zu verbinden.
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Eine Ventilbrücke ist im Allgemeinen T-förmig, wobei sie Arme hat, die sich zwischen den Schaftenden von zwei gleichen Ventilen erstrecken. Das zweite Ende des Kipphebels steht mit einem mittigen Teil der Ventilbrücke zwischen den Armen in Eingriff. Bei dieser Konfiguration hat eine einzige Schwenkbewegung, die auf die Mitte der Ventilbrücke durch den Kipphebel aufgebracht wird, das Anheben der gepaarten Ventile ungefähr um die gleiche Größe und ungefähr zum gleichen Zeitpunkt zur Folge. Eine Spieleinstellvorrichtung kann mit der Ventilbrücke assoziiert sein und verwendet werden, um ein Spiel zu entfernen, welches zwischen den Ventilen und entsprechenden Sitzen (und/oder zwischen anderen Ventilstrangkomponenten) existiert, wenn das Ventil von dem Kipphebel freigegeben wird. Die Spieleinstellvorrichtung hilft dabei, eine Abdichtung des Zylinders während des folgenden Verbrennungsprozesses sicherzustellen.
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Eine beispielhafte Ventilbrücke ist im
US-Patent Nr. 8,210,144 offenbart, welches an Langewisch am 3. Juli 2012 erteilt wurde („das '144-Patent”). Insbesondere offenbart das '144-Patent eine T-förmige Ventilbrücke mit einem mittleren Teil und seitlichen Verlängerungen, die an gegenüberliegenden Seiten des mittleren Teils angeordnet sind. Ein Brückenhohlraum ist in dem mittleren Teil ausgeformt, um eine Spieleinstellvorrichtung aufzunehmen. Die Spieleinstellvorrichtung weist einen Stößel bzw. Kolben auf, der in dem Brückenhohlraum angeordnet ist, um eine Hydraulikkammer zu formen. Der Stößel ist so konfiguriert, dass er mit einem Knopfglied in Eingriff steht, welches an einem Ende eines Kipphebels angeordnet ist, und er ist hydraulisch mit dem Kipphebel über das Knopfglied verbunden. Ein Rückschlagventil ist in dem Stößel angeordnet und trennt eine Reservoirkammer von der Hydraulikkammer. Wenn ein Druck in der Hydraulikkammer zunimmt, schließt das Rückschlagventil eine Strömungsmittelverbindung zwischen den zwei Kammern ab. Wenn ein Druck in der Hydraulikkammer unter einen Druck der Reservoirkammer abfällt, bewegt sich das Rückschlagventil, um Strömungsmittel aus der Reservoirkammer in die Hydraulikkammer zu lassen. Eine Feder ist in der Hydraulikkammer angeordnet und ist konfiguriert, um den Stößel aus dem Brückenhohlraum vorzuspannen.
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Obwohl die Ventilbrücke des
'144-Patentes für viele Anwendungen geeignet sein mag, ist sie nicht ganz optimal. Beispielsweise kann der Brückenhohlraum einen großen Durchmesser haben, der entlang einer axialen Länge kontinuierlich ist, was erfordert, dass der mittlere Teil der Ventilbrücke groß ist, um den Brückenhohlraum aufzunehmen. Die Größe der Ventilbrücke am mittleren Teil kann in manchen Anwendungen Probleme mit Wechselwirkungen erzeugen. Außerdem muss die große Ventilbrücke möglicherweise sehr steif sein, um ein Einklemmen des Stößels in dem Brückenhohlraum zu vermeiden, was die Ventilbrücke teuer machen könnte. Schließlich können die unterschiedlichen Komponenten, die in dem Brückenhohlraum angeordnet sind, bei der Montage zeitaufwendig sein, was eine Reparatur der Ventilbrücke am Einsatzort schwierig macht.
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Die Ventilbrücke der vorliegenden Offenbarung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme und/oder andere Probleme des Standes der Technik zu überwinden.
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Zusammenfassung
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Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist auf eine Ventilbrücke gerichtet. Die Ventilbrücke kann einen Körper aufweisen, der einen mittleren Teil und gegenüberliegende seitliche Verlängerungen und eine Bohrung durch den mittleren Teil hat, und der eine erste Öffnung an einem ersten Ende und eine zweite Öffnung an einem zweiten Ende hat. Die zweite Öffnung kann einen Durchmesser von ungefähr 75–80% eines Durchmessers der ersten Öffnung haben.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist auf eine Ventilkartusche für eine Brückenanordnung gerichtet. Die Ventilkartusche kann ein zylindrisches Gehäuse mit einem Hauptteil, einem Spitzenteil mit einem kleineren Außendurchmesser als der Hauptteil und einen Positionierungsflansch aufweisen, der sich an einem offenen Ende des Hauptteils radial nach außen erstreckt. Die Ventilkartusche kann auch einen Stößel bzw. Kolben mit einem ersten Ende mit einer größeren Öffnung und einem zweiten Ende mit einer kleineren Öffnung aufweisen. Das erste Ende kann in dem Hauptteil des zylindrischen Gehäuses angeordnet sein.
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Die Ventilkartusche kann weiter eine Ventilanordnung aufweisen, die in der größeren Öffnung des Stößels angeordnet ist, und eine Feder, die konfiguriert ist, um die Ventilanordnung gegen den Stößel vorzuspannen.
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Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist auf eine Ventilbrückenanordnung gerichtet. Die Ventilbrückenanordnung kann eine Ventilbrücke mit einem mittleren Teil, mit gegenüberliegenden seitlichen Verlängerungen, mit einer Bohrung, die durch erste und zweite Enden des mittleren Teils verläuft, und mit einem inneren ringförmigen Absatz aufweisen, der in der Bohrung am ersten Ende angeordnet ist. Die Ventilbrückenanordnung kann auch ein zylindrisches Gehäuse mit einem Hauptteil aufweisen, der in der Bohrung der Ventilbrücke angeordnet ist, weiter einen Spitzenteil, der von dem zweiten Ende des mittleren Teils vorsteht, und einen Positionierungsflansch, der auf dem inneren ringförmigen Absatz ruht. Die Ventilbrückenanordnung kann weiter einen Stößel mit einem ersten Ende mit einer größeren Öffnung und einem zweiten Ende mit einer kleineren Öffnung aufweisen. Das erste Ende des Stößels kann in dem Hauptteil des zylindrischen Gehäuses angeordnet sein, und das zweite Ende kann von dem ersten Ende des mittleren Teils vorstehen. Die Ventilbrückenanordnung kann auch eine Ventilanordnung aufweisen, die in der größeren Öffnung des Stößels angeordnet ist, und eine Feder, die in dem zylindrischen Gehäuse angeordnet ist und konfiguriert ist, um die Ventilanordnung gegen den Stößel vorzuspannen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften offenbarten Motorventilbetätigungssystems;
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2 ist eine perspektivische Darstellung einer beispielhaften offenbarten Ventilbrückenanordnung, die in Verbindung mit dem Motorventilbetätigungssystem der 1 verwendet werden kann;
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3 ist eine Querschnittsdarstellung der Ventilbrückenanordnung der 2; und
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4 ist eine Querschnittsdarstellung eines beispielhaften offenbarten Rückschlagventils, welches einen Teil der Ventilbrückenanordnung der 2 bilden kann.
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Detaillierte Beschreibung
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1 veranschaulicht einen Motor, der mit einem beispielhaften offenbarten Ventilbetätigungssystem 12 ausgerüstet ist. Für die Zwecke dieser Offenbarung ist der Motor 10 als ein Vier-Takt-Dieselmotor abgebildet und beschrieben. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass der Motor 10 irgendeine Art von Verbrennungsmotor verkörpern könnte, beispielsweise ein Zwei- oder Vier-Takt-Motor, der mit Benzin oder gasförmigem Brennstoff versorgt wird. Wie genauer unten besprochen wird, kann das Ventilbetätigungssystem 12 dabei helfen, Strömungsmittelflüsse durch den Motor 10 zu regeln.
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Der Motor 10 kann einen Motorblock 14 aufweisen, der zumindest teilweise einen oder mehrere Zylinder 16 definiert. Ein Kolben 18 und ein Zylinderkopf 20 können mit jedem Zylinder 16 assoziiert sein, um eine Brennkammer 22 zu formen. Insbesondere kann der Kolben 18 verschiebbar in jedem Zylinder 16 angeordnet sein, um sich zwischen einer oberen Totpunktposition (OT; TDC = Top Dead Center) und einer unteren Totpunktposition (UT; BDC = Bottom Dead Center) hin und her zu bewegen, und der Zylinderkopf 20 kann so positioniert sein, dass er eine Kappe an einem Ende eines Zylinders 16 bildet, um dadurch die Brennkammer 22 zu formen. Der Motor 10 kann irgendeine Anzahl von Brennkammern 22 aufweisen, und die Brennkammern 22 können in einer „Reihenkonfiguration”, in einer „V-Konfiguration”, in einer Konfiguration mit gegenüberstehenden Kolben bzw. Boxerkonfiguration, oder in irgendeiner anderen geeigneten Konfiguration angeordnet sein.
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Der Motor 10 kann auch eine Kurbelwelle 24 aufweisen, die drehbar in dem Motorblock 14 angeordnet ist. Eine Verbindungsstange bzw. Pleuelstange 26 kann jeden Kolben 18 mit der Kurbelwelle 24 verbinden, so dass eine Gleitbewegung des Kolbens 18 zwischen der oberen und der unteren Totpunktposition in jedem Zylinder 16 eine Drehung der Kurbelwelle 24 zur Folge hat. In ähnlicher Weise kann eine Drehung der Kurbelwelle 24 eine Gleitbewegung eines Kolbens 18 zwischen den oberen und unteren Totpunktpositionen zur Folge haben. In einem Vier-Takt-Motor kann der Kolben 18 sich zwischen den oberen und unteren Totpunktpositionen über einen Einlasshub, einen Kompressions- bzw. Verdichtungshub, einen Leistungshub und einen Auslasshub hin und her bewegen. In einem Zwei-Takt-Motor kann der Kolben 18 sich zwischen den oberen und unteren Totpunktpositionen über einen Leistungs-/Auslass-/Einlass-Hub, und einen Einlass-/Verdichtungs-Hub, hin und her bewegen.
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Der Zylinderkopf 20 kann einen oder mehrere Strömungsmitteldurchlässe 28 definieren, die mit jeder Brennkammer 22 assoziiert sind, die so konfiguriert sind, dass sie Gas (beispielsweise Luft und/oder Abgas) oder eine Mischung aus Gas und Strömungsmittel (beispielsweise Brennstoff) in die oder aus der assoziierten Kammer 22 leiten. In dem offenbarten Ausführungsbeispiel ist der Zylinderkopf 20 so gezeigt, dass er einen einzelnen Durchlass 28 definiert. Der Durchlass 28 kann in diesem Ausführungsbeispiel entweder einen Einlassdurchlass oder einen Auslassdurchlass darstellen. Es sei bemerkt, dass, während nur ein einziger Strömungsmitteldurchlass 28 gezeigt ist, so viele Einlass- und/oder Auslassdurchlässe in dem Zylinderkopf 20 vorgesehen werden können, wie erwünscht. Als ein Einlassdurchlass wäre der Durchlass 28 so konfiguriert, dass er unter Druck gesetzte Luft und/oder eine Luft/Brennstoff-Mischung in ein oberes Ende der Brennkammer 22 liefert. Als ein Auslassdurchlass wäre der Durchlass 28 so konfiguriert, dass er Abgas und Restgase aus dem oberen Ende der Brennkammer 22 in die Atmosphäre leitet. Es wird in Betracht gezogen, dass in einigen Ausführungsbeispielen nur ein Auslassdurchlass in dem Zylinderkopf 20 geformt sein kann, und der entsprechende Einlassdurchlass stattdessen innerhalb des Motorblocks 14 ausgeformt sein kann. In diesen Konfigurationen wäre der Einlassdurchlass so konfiguriert, dass er Luft oder die Mischung aus Luft und Brennstoff radial nach innen zur Brennkammer 22 durch eine Seitenwand des Zylinders 16 leitet.
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Eine Vielzahl von Gasaustauschventilen 30 kann in den Öffnungen des Durchlasses 28 angeordnet sein und kann bewegbar sein, um selektiv mit entsprechenden Sitzen 32 in Eingriff zu kommen. Insbesondere kann jedes Ventil 30 zwischen einer ersten Position, in welcher das Ventil 30 mit dem Sitz 32 in Eingriff ist, um einen Fluss von Strömungsmittel durch die Öffnung zu verhindern, und einer zweiten Position bewegbar sein, in welcher das Ventil 30 vom Sitz 32 weg bewegt ist (d. h., abgehoben ist), um einen Fluss von Strömungsmittel durch die Öffnung zu gestatten. Der Zeitpunkt, zu dem das Ventil 30 vom Sitz 32 weg bewegt wird (relativ zu einer Position des Kolbens 18 zwischen den oberen und unteren Totpunktpositionen), genauso wie eine Hubhöhe des Ventils 30 zu dem speziellen Zeitpunkt, können einen Effekt auf den Betrieb des Motors 10 haben. Beispielsweise können der Zeitpunkt und die Hubhöhe die Erzeugung von Emissionen, die Erzeugung von Leistung, den Brennstoffverbrauch, die Effizienz, Temperatur, Druck usw. beeinflussen. Eine Feder 36 kann mit jedem Ventil 30 assoziiert sein und konfiguriert sein, um das Ventil 30 zur ersten Position und gegen den Sitz 32 vorzuspannen. Ein nicht gezeigter Federhalter kann die Feder 36 mit einem Schaftende von jedem Ventil 30 verbinden.
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Das Ventilbetätigungssystem 12 kann betriebsmäßig mit dem Zylinderkopf 20 in Eingriff sein und konfiguriert sein, um gleichzeitig die Ventile 30 gegen die Vorspannungen der Federn 36 aus ihren ersten Positionen zu ihren zweiten Positionen bei den erwünschten Zeitpunkten zu bewegen. Es sei bemerkt, dass, wenn jeder Zylinderkopf 20 mit sowohl Einlass- als auch Auslassdurchlässen und entsprechenden Einlass- und Auslassventilen versehen ist, der Motor 10 eine separate Ventilbetätigungsanordnung für jeden Satz von Einlass- und Auslassventilen aufweisen kann. Jedes Ventilbetätigungssystem 12 kann unter anderem eine gemeinsame Nockenwelle 38, eine extra vorgesehene bzw. dedizierte Nockenfolgeanordnung 40 (beispielsweise Nockenfolgevorrichtungen, Druckstangen usw.) und einen dedizierten Kipphebel 42 aufweisen.
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Die Nockenwelle 38 kann betriebsmäßig mit der Nockenwelle 24 in irgendeiner Weise in Eingriff kommen, die einem Fachmann leicht offensichtlich ist, wobei eine Drehung der Kurbelwelle 24 eine entsprechende Drehung der Nockenwelle 38 zur Folge hat. Beispielsweise kann die Nockenwelle 38 über einen Zahnradstrang (nicht gezeigt) mit der Kurbelwelle 24 verbunden sein, der die Drehzahl der Nockenwelle 38 auf ungefähr eine Hälfte der Drehzahl der Kurbelwelle 24 verringert (im Beispiel einer Vier-Takt-Anordnung). Alternativ kann die Nockenwelle 38 mit der Kurbelwelle 24 durch eine Kette, einen Riemen oder in irgendeiner anderen geeigneten Weise verbunden sein. Zumindest ein Nockenansatz 44 kann mit der Nockenwelle 38 verbunden sein und mit jeder Paarung von Ventilen 30 assoziiert sein. Ein äußeres Profil des Nockenansatzes 44 kann zumindest teilweise den Betätigungszeitpunkt und das Hubprofil der Ventile 30 während des Betriebs des Motors 10 bestimmen.
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Die Nockenfolgeanordnung 40 kann auf dem Profil des Nockenansatzes 44 laufen und sich gemäß diesem bewegen, wenn sich die Nockenwelle 38 dreht und sie kann eine entsprechende Hin- und Herbewegung eines ersten schwenkenden Endes des Kipphebels 42 übertragen. Diese Hin- und Herbewegung, die auf den Kipphebel 42 aufgebracht wird, kann bewirken, dass der Kipphebel 42 um einen Schwenkpunkt 46 schwenkt, wodurch eine entsprechende Hin- und Herbewegung an einem gegenüberliegenden zweiten Ende des Kipphebels 42 erzeugt wird, welches die Ventile 30 anhebt und freigibt. Somit kann die Drehung der Nockenwelle 38 bewirken, dass die Ventile 30 sich von der ersten Position zur zweiten Position bewegen, um ein spezielles Hubmuster entsprechend dem Profil des Nockenansatzes 44 zu erzeugen.
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Der Kipphebel 42 kann mit den Ventilen 30 durch eine Ventilbrückenanordnung 48 verbunden sein. Insbesondere kann der Kipphebel 42 einen Stift oder Knopf 45 aufweisen, der in einer (nicht gezeigten) Bohrung am zweiten Ende des Kipphebels 42 aufgenommen ist. Der Knopf 45 kann sich auch etwas in der Bohrung des Kipphebels 42 drehen und er kann eine im Allgemeinen flache Endfläche aufweisen, die so konfiguriert ist, dass sie entlang eines entsprechenden ebenen Teils der Ventilbrückenanordnung 48 gleitet. Die Fähigkeit des Knopfes 45, zu drehen und entlang des ebenen Teils der Ventilbrückenanordnung 48 zu gleiten, kann gestatten, dass der Kipphebel 42 in erster Linie vertikale (d. h., axiale) Kräfte in die Ventilbrückenanordnung 48 überträgt. Die einzigen horizontalen (d. h. quergerichteten) Kräfte, die zwischen dem Kipphebel 42 und der Ventilbrückenanordnung 48 übertragen werden, können relativ niedrig sein und nur auf Grund von Reibung an der Gleitschnittstelle zwischen dem Knopf 45 und der Brückenanordnung 48 verursacht werden. Diese Schnittstelle kann geschmiert und/oder poliert werden, um die assoziierte Reibung zu verringern.
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Eine beispielhafte Ventilbrückenanordnung 48 ist in den 2 und 3 gezeigt. Wie in diesen Figuren zu sehen ist, kann die Ventilbrückenanordnung 48 unter anderem eine Ventilbrücke 50 und eine Ventilkartusche 52 aufweisen, die entfernbar in einem mittigen Teil 54 der Ventilbrücke 50 angeordnet ist. Wie genauer unten beschrieben wird, kann die Ventilkartusche 52 als Spieleinstellvorrichtung wirken, die konfiguriert ist, um ein Spiel zwischen den Ventilen 30 und den Sitzen 32 (und/oder zwischen anderen Ventilstrangkomponenten) einzustellen, wenn der Nockenansatz 44 von der Nockenfolgeanordnung 40 weg gedreht wird.
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Die Ventilbrücke („Brücke”) 50 kann einen im Allgemeinen C-förmigen Körper haben, und zwar mit seitlichen Verlängerungen 58, die radial nach außen von gegenüberliegenden Seiten des mittigen Teils 54 vorstehen. Ein oberes Ende 62 der Brücke 50 (d. h., die Oberfläche, die zum Kipphebel 42 orientiert ist), kann sich zu den seitlichen Verlängerungen 58 nach unten neigen, so dass das obere Ende im Allgemeinen konvex ist. Im Gegensatz dazu kann ein unteres Ende 64 der Brücke 50 im Allgemeinen konkav sein (beispielsweise können die distalen bzw. ferngelegenen Enden der seitlichen Verlängerungen 58 niedriger vorstehen als der mittige Teil 54), und sie kann einen flachen Unterteil zwischen den unteren Vorsprüngen der seitlichen Verlängerungen 58 haben.
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Eine gestufte Bohrung 60 kann einen mittigen Hohlraum in dem mittigen Teil 54 der Brücke 50 formen und kann eine größere Öffnung am oberen Ende 62 und eine kleinere Öffnung am unteren Ende 64 aufweisen. In einem Ausführungsbeispiel kann die kleinere Öffnung einen Durchmesser haben, der ungefähr 75–80% (beispielsweise innerhalb Bearbeitungstoleranzen) des Durchmessers der größeren Öffnung ist. Ein innerer ringförmiger Absatz 66 (nur in 3 gezeigt) kann axial zwischen (beispielsweise ungefähr auf der Hälfte zwischen) dem oberen Ende 62 und dem unteren Ende 64 ausgeformt sein.
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Zusätzliche Bohrungen 70 können in der Ventilbrücke 50 an den seitlichen Verlängerungen 58 ausgeformt sein und als Schafttaschen wirken, um Schaftenden der Ventile 30 aufzunehmen. Ein im Allgemeinen zylindrisches Sammelreservoir 78 kann an jeder seitlichen Verlängerung 58 gegenüberliegend zur Bohrung 70 angeordnet sein und konfiguriert sein, um sich während des Betriebs des Motors 10 mit spritzendem Öl zu füllen. Ein axial orientierter Durchlass 80 kann das Sammelreservoir 78 mit der assoziierten und entgegengesetzt orientierten Bohrung 70 verbinden, wodurch eine Schmierung für die Bohrung 70 vorgesehen wird. Der Durchlass 80 kann einen geringeren Innendurchmesser haben als ein Innendurchmesser des Sammelreservoirs 78 (beispielsweise kann der Durchmesser des Durchlasses 80 ungefähr ein Drittel bis ein Viertel des Durchmessers des Sammelreservoirs 78 sein). Diese Durchmesserbeziehung kann dabei helfen, dass sich eine Strömungsmittellieferung in dem Sammelreservoir 78 aufbaut, während immer noch eine ausreichende Schmierung für die Bohrung 70 vorgesehen wird.
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Die Ventilkartusche 52 kann eine Unteranordnung von Komponenten sein, die als eine einzige integrale Einheit in der Ventilbrückenanordnung 48 entfernbar ersetzt werden können. Diese Komponenten können u. a. eine Einstellvorrichtungshülse oder ein Einstellvorrichtungsgehäuse 82, einen Stößel bzw. Kolben 84 und eine Rückschlagventilanordnung 86 aufweisen (nur in den 3 und 4 gezeigt). Das Gehäuse 82 kann ein hohler und im Allgemeinen zylindrischer Körper sein, der lose in die gestufte Bohrung 60 eingepasst ist. Der Stößel 84 kann verschiebbar in dem Gehäuse 82 angeordnet sein, und die Rückschlagventilanordnung 86 kann zwischen inneren Enden des Gehäuses 82 und des Stößels 84 angeordnet sein.
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Das Gehäuse 82 kann eine im Allgemeinen hohle und zylindrische Komponente sein, die einen offenen Hauptteil 88, einen geschlossenen Spitzenteil 90 und einen Positionierungsflansch 92 hat, der sich an einer Mündung des Hauptteils 88 radial nach außen erstreckt. In dem offenbarten Ausführungsbeispiel hat der Spitzenteil 90 einen kleineren Außendurchmesser als der Hauptteil 88, und eine Stufe 94 ist an einem Übergang zwischen diesen Teilen angeordnet. Wie genauer unten beschrieben wird, kann der Spitzenteil 90 mit kleinerem Durchmesser mehr Spiel für die Federn 36 und die assoziierten Federhalter (siehe 1) der Ventilbetätigungsanordnung 48 vorsehen. Der Positionierungsflansch 92 kann konfiguriert sein, um gegen den inneren ringförmigen Absatz 66 zu ruhen, um dadurch das Gehäuse 82 relativ zur Brücke 50 zu positionieren. Eine axiale Länge des Positionierungsflansches 92 kann ungefähr die Gleiche sein wie eine axiale Länge des Spitzenteils 90, und die axiale Länge des Spitzenteils 90 kann ungefähr 1/3–1/4 einer axialen Länge des Hauptteils 88 sein. Diese Längenbeziehungen können eine gewisse Verwerfung der Brücke 50 gestatten, während immer noch eine ordnungsgemäße Ausrichtung des Gehäuses 82 vorgesehen wird.
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Der Spitzenteil 90 kann vollständig durch die Brücke 50 laufen und vom unteren Ende 64 vorstehen, während die Mündung des Positionierungsflansches 92 gemeinsam mit einer Oberseite der Brücke 50 am oberen Ende 62 angeordnet ist (beispielsweise bündig damit ist). Das Äußere des Gehäuses 82 kann gestuft sein, so dass es im Allgemeinen zu dem gestuften Profil der Bohrung 60 passt, und das Innere des Gehäuses 82 kann dem Äußeren entsprechen. Der Stößel 84 kann verschiebbar in dem Hauptteil 88 des Gehäuses 82 aufgenommen sein, während die Rückschlagventilanordnung 86 in das innere Ende des Stößels 84 pressgepasst sein kann.
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Der Stößel 84 kann auch eine im Allgemeinen hohle und zylindrische Komponente sein, die ein größeres offenes Ende 95 und ein kleineres offenes Ende 96 hat, das gegenüberliegend zum Ende 95 angeordnet ist. Das Ende 95 des Stößels 84 kann zuerst in dem Hauptteil 88 des Gehäuses 82 aufgenommen sein, so dass der Stößel 84 im Allgemeinen bezüglich des Gehäuses 82 invertiert ist. Das Ende 96 kann eine Distanz aus dem Gehäuse 82 und der Ventilbrücke 50 vorstehen, und eine Außenfläche davon kann als die ebene Eingriffsfläche der Ventilbrückenanordnung 48 mit dem Knopf 45 des Kipphebels 42 wirken. Die kleinere Öffnung am Ende 96 kann als eine Hydraulikleitung von der Eingriffsfläche zu einem Inneren bzw. Innenraum des Stößels 84 wirken. Der größere Durchmesser des Stößels 84 am Ende 95 kann die Rückschlagventilanordnung 86 aufnehmen. Ein ringförmiges Spiel kann zwischen dem Stößel 84 und den Innenwänden des Gehäuses 82 vorhanden sein. Dieses Spiel kann eine Gleitpassung des Stößels 84 in dem Gehäuse 82 vorsehen. In einigen Fällen kann das Spiel groß genug sein, um eine Verwerfung der Brücke 50 und eine gewisse Verformung des Gehäuses 82 auszugleichen, ohne signifikant die Bewegung des Stößels 84 zu beeinflussen (beispielsweise ohne ein Einklemmen des Stößels 84 zu bewirken). Eine axiale Länge des Stößels 84 kann ungefähr die Gleiche sein wie eine axiale Länge des Hauptteils 88 des Gehäuses 82.
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Die Rückschlagventilanordnung 86 kann dahingehend wirken, dass sie selektiv gestattet, dass Strömungsmittel von innerhalb des Stößels 84 in eine untere Hydraulikkammer 87 des Gehäuses 82 unter einem Rand des Stößels 84 eintritt. Dieses Strömungsmittel kann dann in der Kammer 87 des Gehäuses 82 eingeschlossen werden und eine Lastübertragung vom Kipphebel 42 zu den Ventilen 30 ermöglichen (siehe 1). Wie in 4 gezeigt, kann die Rückschlagventilanordnung 86 unter anderem ein Gehäuse 89, einen Ventilsitz 91, der an einem Ende des Gehäuses 89 angeordnet ist (beispielsweise an einem oberen Ende in der Konfiguration der 3), ein Ventilelement 93, das in dem Gehäuse 89 angeordnet ist, und eine Feder 97 aufweisen, die konfiguriert ist, um das Ventilelement 93 gegen den Ventilsitz 91 vorzuspannen.
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Das Gehäuse 89 kann hohl und im Allgemeinen zylindrisch sein, wobei es ein offenes Ende 96, das zum Ventilsitz 91 hin orientiert ist, und ein gegenüberliegendes geschlossenes Ende 98 hat. Ein Zapfen 100 kann integral in dem Gehäuse 89 ausgeformt sein und sich vom geschlossenen Ende 98 über eine Distanz zum offenen Ende 96 hin erstrecken. Das Ventilelement 93 kann von dem Gehäuse 89 über das offene Ende 96 aufgenommen werden und durch den Zapfen 100 dagegen eingeschränkt bzw. davon abgehalten werden, das geschlossene Ende 98 zu berühren.
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Das Gehäuse 89 kann zumindest teilweise eine innere ringförmige Wand 102 definieren, die sich vom geschlossenen Ende 98 zum offenen Ende 96 erstreckt. Die Wand 102 kann in einen Elementführungsabschnitt 102a, der benachbart zum offenen Ende 96 gelegen ist, und einen Federführungsabschnitt 102b aufgeteilt werden, der den Abschnitt 102a mit dem geschlossenen Ende 98 verbindet. In dem offenbarten Ausführungsbeispiel kann der Abschnitt 102a gerade sein (d. h., die Wand 102 im Abschnitt 102b kann im Allgemeinen parallel zu einer Mittelachse 104 des Gehäuses 89 sein), während der Abschnitt 102b sich zum geschlossenen Ende 98 nach innen verjüngen kann. Der Abschnitt 102a, der gerade ist, kann als eine Führung für das Element 93 wirken, ohne eine Verbindung mit dem Element 93 zu verursachen. Der Verjüngungswinkel des Abschnittes 102b kann so ausgewählt werden, dass ein statischer Basisteil der Feder 97 geführt wird, ohne eine Wechselwirkung durch Reiben mit einem aktiven Mittelteil der Feder 97 zu bewirken. Der Innendurchmesser des Abschnittes 102b am geschlossenen Ende 98 kann so ausgewählt werden, dass er die Feder 97 zum Zapfen 100 zentriert, während verhindert wird, dass irgendein Teil der Feder 97 den Zapfen 100 berührt. Im offenbarten Ausführungsbeispiel kann ein Außendurchmesser des Zapfens 100 ungefähr gleich oder weniger als eine Hälfte eines Innendurchmessers des Abschnittes 102b sein. Wenn das Element 93 im Gehäuse 89 ist, kann die Distanz, über welche sich der Zapfen 100 zum offenen Ende 96 hin erstreckt, das Element 93 davon abhalten, die verjüngten Wände des Abschnittes 102 zu berühren.
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Eine Vielzahl von Anschlüssen bzw. Durchgängen 106 kann durch die Wand 102 des Gehäuses 98 an einer Stelle zwischen den offenen und geschlossenen Enden 96, 98 verlaufen (beispielsweise an einer Stelle zwischen dem offenen Ende 96 und dem Abschnitt 102a). Die Durchgänge 106 können in einem schrägen Winkel relativ zur Achse 104 orientiert sein und dahingehend wirken, dass sie einen Innenraum des Stößels 84 mit der Kammer 87 verbinden, wenn das Ventilelement 93 entfernt vom Sitz 91 ist. In dem offenbarten Ausführungsbeispiel ist das Ventilelement 93 ein Kugelelement. Wenn das Element 93 einem Strömungsmitteldruck in dem Stößel 84 ausgesetzt ist, der eine Kraft am Element 93 ausübt, die groß genug ist, um die aufwärts gerichtete Vorspannung der Feder 97 zu überwinden, kann das Element 93 axial nach unten gegen den Zapfen 100 gedrückt werden. Wenn dies geschieht, kann ein ringförmiger Raum zwischen dem Sitz 91 und dem Element 93 ausgeformt werden, wodurch gestattet wird, dass das unter Druck gesetzte Strömungsmittel in dem Stößel 84 in das Gehäuse 89 eintritt. Dieses Strömungsmittel kann dann durch die Durchgänge 106 zur Kammer 87 unten laufen. In einem Ausführungsbeispiel sind vier Durchgänge 106 in der Wand 102 des Gehäuses 89 ausgeformt und im Allgemeinen gleichmäßig um ihren Umfang beabstandet. Ein kombinierter Strömungsquerschnitt der Durchlässe 106 kann ungefähr gleich einem Strömungsquerschnitt des ringförmigen Raums sein, der geformt wird, wenn das Element 93 vollständig gegen den Zapfen 100 gedrückt wird. Diese Beziehung kann erzeugt werden, wenn eine axiale Distanz von einem distalen Ende des Zapfens 100 zu einem Schnittpunkt der Abschnitte 102a und 102b gleich oder kleiner als ein Radius des Abschnittes 102a ist.
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Eine Vielzahl von radialen Durchlässen 108 kann durch die Wand 102 des Gehäuses 89 am Abschnitt 102b laufen. Die Durchlässe 108 können im Allgemeinen senkrecht zur Achse 104 orientiert sein und als Leckpfade für irgendwelches Strömungsmittel wirken, welches in dem Gehäuse 89 zwischen dem Element 93 und dem geschlossenen Ende 98 eingeschlossen werden kann. In dem offenbarten Ausführungsbeispiel sind vier radiale Durchgänge 108 in dem Gehäuse 89 vorgesehen und im Allgemeinen gleichmäßig um ihren Umfang beabstandet.
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Das Gehäuse 89 kann weiter eine äußere ringförmige Oberfläche 110 aufweisen. Die Oberfläche 110 kann gestuft sein, um eine äußere Federführung 112 und einen Federanschlag 114 zu formen, der an einem Basisende der Führung 112 angeordnet ist. Insbesondere mit Bezug auf 3 kann eine Feder 116 in dem Gehäuse 82 angeordnet sein. Die Feder 116 kann ein unteres Ende haben, welches in dem Spitzenteil 90 des Gehäuses 82 aufgenommen ist, und ein oberes Ende, welches um die Führung 112 angeordnet ist und nach oben gegen den Anschlag 114 gedrückt wird. In dieser Konfiguration kann die Feder 116 über die Ventilanordnung 86 eine nach oben gerichtete Kraft auf den Stößel 84 ausüben.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die offenbarte Ventilbrückenanordnung kann bei Verbrennungsmotoren Anwendung finden. Die Ventilbrückenanordnung kann verwendet werden, um mehrere Gasaustauschventile (beispielsweise Einlassventile und/oder Auslassventile) zur gleichen Zeit und im selben Ausmaß anzuheben. Die Ventilbrückenanordnung kann leicht ersetzbare Komponenten haben, die geringere Zeit und Mühen bei einer Reparatur am Einsatzort zulassen. Außerdem kann die offenbarte Ventilbrückenanordnung sich zur Nachrüstung und zur erneuten Verwendung anbieten, was niedrigere Betriebskosten für den Eigentümer des Motors zur Folge hat.
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Die offenbarte Ventilbrückenanordnung kann auch breite Anwendung finden. Insbesondere kann die kompakte Konstruktion der offenbarten Anordnung gestatten, dass sie in Anwendungen mit engen Raumeinschränkungen verwendet wird. Insbesondere weil die Brücke 50 sich nicht nach unten erstreckt, um die Ventilkartusche 52 vollständig zu umschließen, kann weniger Raum durch die offenbarte Ventilbrückenanordnung eingenommen werden. Dieser Raum kann zur Verwendung durch Federn 36 (siehe 1) und andere assoziierte Komponenten offengelassen werden.
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Es wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an der Brückenanordnung der vorliegenden Offenbarung vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und einer praktischen Ausführung der hier offenbarten Ausführungsbeispiele offensichtlich werden. Die Beschreibung und die Beispiele sollen nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein wahrer Umfang der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche angezeigt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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