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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aktivieren eines Motorbremsbetriebs eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Aktivieren eines Motorbremsbetriebs eines Verbrennungsmotors, welches insbesondere geeignet und/oder vorgesehen ist, eine gattungsgemäße Vorrichtung zu betreiben.
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Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Ansätze bekannt, eine von Verbrennungsmotoren für PKW oder LKW erzeugte Bewegungsenergie während eines Motorbremsbetriebs zu reduzieren. Dabei ist es insbesondere im Zusammenhang mit Nutzfahrzeugen auch bekannt, das Bremsmoment des Verbrennungsmotors zu erhöhen, wenn die Verdichtungsarbeit eines Motortakts, insbesondere durch entsprechende Ventilbetätigung eines Auslassventils, ungenutzt bleibt. Zu diesem Zweck ist es bekannt, diese - gegenüber einem regulären Motor-Antriebsbetrieb veränderte - Ventilansteuerung durch eine entsprechend modifizierte Nockenstellung einer Nockenwelle zu realisieren, welche zum Motorbremsbetrieb in diese die Bremswirkung bewirkende Stellung verschoben wird, wobei für dieses Verschieben (ansonsten prinzipiell bekannte) Schiebenockensysteme, bevorzugt elektromagnetisch betätigt, eingesetzt werden.
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Bekannte elektromagnetische Aktuatoren zur Nockenwellenverstellung sind jedoch für den vorliegenden Anwendungsfall eines Motorbremsbetriebs nur bedingt geeignet, denn während etwa, in ansonsten im Hinblick mit Nockenwellenverstellung bekannter Weise, ein erster Aktuator beim Aktivieren und darauffolgenden Eingreifen in eine Verstellnut die Nockenwellenverstellung in die gewünschte Motorbremsposition bewirken würde, wäre es dann Aufgabe eines zweiten (typischerweise benachbarten) Aktuators, das Rückstellen zu bewirken, wenn das Fahrzeug wieder in einen normalen Motor-Antriebsbetrieb zurückversetzt werden soll. Kommt es jedoch aufgrund von Ansteuerproblemen, etwa einem Ausfall der Fahrzeugelektronik oder dergleichen Störzuständen, zu Problemen bei der notwendigen Aktivierung des zweiten elektromagnetischen Aktuators zum Zurückstellen in den Motor-Antriebsbetrieb, würde der Verbrennungsmotor unbeabsichtigt im Motorbremsbetrieb verbleiben, mit entsprechenden negativen und potenziell sicherheitsrelevanten Konsequenzen für die Fahrzeugsicherheit.
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Aus der
WO 2016/102042 A1 ist eine elektromagnetisch betätigte Vorrichtung zum Aktivieren eines Motorbremsbetriebs eines Verbrennungsmotors bekannt, welche insoweit als gattungsbildend und oberbegrifflich gelten kann. Hier wird zum Herstellen eines Motorbremsbetriebs eine Schiebenocke gegen eine Vorspannung gehalten, wobei dies beim gattungsbildenden Stand der Technik durch eine wippenartig gelagerte Baugruppe erreicht wird, welche gegen eine Federvorspannung wirkt. Während mit dieser bekannten Lösung das prinzipielle Problem einer (elektromagnetisch zu betätigenden) Nockenwellenrückstellung aus einer Motorbremsposition gelöst werden kann, ist gleichwohl auch diese bekannte Lösung potenziell nachteilig: Nicht nur benötigt hier das Halten gegen die (Feder-)Rückstellkraft eine hohe axiale Kraft beim Herausziehen des Aktors. Auch werden für die Betätigung der wippenartigen Baugruppe, insbesondere im unmittelbaren Vergleich mit einem einen axial bewegbaren Stößel aufweisenden Linearaktor, höhere Kräfte (für vergleichbare Schaltzeiten) benötigt, was wiederum entweder einen Geschwindigkeits- oder einen Bauraumnachteil bewirkt. Zudem ist die aus der
WO 2016/102042 A1 bekannte Vorrichtung mit hohen Querkräften belastet, die aufwändig in der Abstützung sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine elektromagnetische Aktormittel aufweisende Vorrichtung zum Aktivieren eines Motorbremsbetriebs eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs so zu verbessern, dass, insbesondere in einem Störzustand eines Strom- und/oder Betriebsspannungsausfalls, eine zuverlässige und schnelle Rückstellung der Nockenwelle zurück in den Motorantriebsbetrieb des Verbrennungsmotors erfolgen kann, ohne dass eine aufwändige mechanische Konstruktion erforderlich ist. Ferner ist die axiale Verstellbewegung der Nockenwelle in beide Richtungen mit geringem einzutragenden Kraftaufwand zu bewirken, so dass entsprechend geringe Anforderungen an eine elektromagnetische Kraftentfaltung und/oder ein Bauraumerfordernis der einzusetzenden elektromagnetischen Aktormittel gelten.
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Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung zum Aktivieren eines Motorbremsbetriebs eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Nutzfahrzeug-Verbrennungsmotors, mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Zusätzlicher Schutz im Rahmen der Erfindung wird beansprucht für ein Verfahren zum Aktivieren eines Motorbremsbetriebs eines Verbrennungsmotors nach dem unabhängigen Patentanspruch 9, wobei dieses Verfahren zwar bevorzugt zum Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen und geeignet ist, jedoch auch unabhängig von diesem Verwendungskontext Schutz entfalten soll.
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In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise sind separat von den ersten Aktormitteln, die als Reaktion auf die elektrische Ansteuerung die Nockenwelle des Verbrennungsmotors in die Motorbremsen-Verstellposition verbringen, zweite Aktormittel vorgesehen, bevorzugt den ersten Aktormittel axial bezogen auf die Nockenwelle benachbart, wobei die zweiten Aktormittel, ausgestaltet als monostabiler Aktuator, mit einer zweiten Verstellnut zusammenwirken, welche die Rückstellbewegung der Nockenwelle in den Motorantriebsbetrieb bewirken kann. Dabei sind die erfindungsgemäßen zweiten Aktormittel so vorgesehen und angesteuert bzw. anzusteuern, dass mit der Bestromung der ersten Aktormittel für das Bewirken der Motorbremsen-Verstellposition (oder zeitlich vor dieser Bestromung) außer Eingriff mit der zweiten Verstellnut treten kann, wobei diese Aktuatorbewegung der zweiten Aktormittel, heraus aus der zweiten Verstellnut, gegen eine Rückstellkraft mechanischer Kraftspeichermittel und damit monostabil in Richtung auf den Eingriff in die zweite Verstellnut erfolgt.
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Kommt es nunmehr zu einem Beenden der Bestromung der zweiten Aktormittel (genauer: der Bestromung der von den zweiten Aktormitteln umfassten stationären Spulenmittel), werden die zweiten Ankermittel, entsprechend der monostabilen Wirkung, mittels der mechanischen Kraftspeichermittel in die zweite Verstellnut verbracht, wobei etwa geeignet an einem Aktorstößel vorgesehene endseitige Eingriffsmittel in diese Nut eingreifen. Diese zweite Verstellnut ist erfindungsgemäß so ausgebildet, dass die fortgesetzte Drehung der Nockenwelle deren axiale Rückstellung (bei eingreifenden zweiten Aktormitteln) bewirkt.
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Auf diese Weise ist dann erfindungsgemäß vorteilhaft sichergestellt, dass das Ende der Bestromung der zweiten Aktormittel (wie es dann ja auch der Fall bei einem unbeabsichtigten Betriebsspannungsausfall wäre) durch die beschriebene erfindungsgemäße Funktionalität zu einer Rückstellung der Nockenwelle in den Motorantriebsbetrieb führt, so dass die vorliegende Erfindung eine sogenannte Fail-Safe-Funktionalität realisiert. Dabei ist die eingesetzte Elektromagnet-Aktor-Technologie, insbesondere zur Realisierung der ersten und der zweiten elektromagnetischen Aktormittel, konstruktiv einfach, kann insbesondere auf bekannte Standardkomponenten zugreifen, ermöglicht kurze Schalt- und Reaktionszeiten und ist im Hinblick auf Stellkräfte und Bau- bzw. Raumvolumina optimiert, so dass insbesondere gegenüber dem gattungsbildenden Stand der Technik gemäß
WO 2016/102042 A1 signifikante Vorteile in der konstruktiven Realisierung und im praktischen Betrieb ermöglicht sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die ersten Aktormittel als stromlos bistabiler Elektromagnetaktor realisiert, welcher einen eingeschobenen und einen ausgeschobenen Stellzustand der ersten Aktormittel realisiert, in welchen die Aktormittel verbleiben, ohne dass (stationäre) Spulenmittel bestromt bleiben müssen. Besonders bevorzugt und in ansonsten bekannter Weise wird diese Bistabilität mithilfe von Permanentmagnetmitteln erreicht, welche weiter bevorzugt an oder in einen Anker des Elektromagnetaktors eingebracht sind. Diese Bistabilität ermöglicht dann das Halten der Motorbremsen-Verstellposition (im ausgeschobenen Stellzustand) ohne fortgesetzte Bestromung, damit energiesparend und störsicher. Um eine Rückstellung dieses bistabilen Elektromagnetaktors zur Realisierung der ersten Aktormittel zu ermöglichen, weist vorteilhaft die erste Verstellnut an einem Nutabschnitt eine Rückwurfkontur auf, an welcher (bei Drehung der Nockenwelle) die ersten Ankermittel vom ausgeschobenen in Richtung auf den eingeschobenen Stellzustand bewegt werden können - etwa beim zusätzlich bevorzugten Einsatz ankerseitiger Permanentmagnetmittel ist eine vollständige Abdeckung des Rückhubs durch die Rückwurfkontur nicht notwendig, der verbleibende Rückstellweg würde vielmehr durch entsprechende (permanent-)magnetische Kraft zurück in den eingeschobenen Stellzustand erfolgen können.
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In vorteilhafter Weiterbildung der zweiten, monostabilen Aktormittel sind deren Ankermittel so ausgebildet, dass endseitig dieser (zweiten) Ankermittel vorgesehene zweite Eingriffsmittel in dem unbestromten Zustand der stationären Spulenmittel zumindest abschnittsweise in der zweiten Verstellnut (in diese eingreifend) umlaufen können, bevorzugt in der Art einer umlaufenden Ringnut an der Nockenwelle. Dieses Umlaufen würde dann dem Motorantriebsbetrieb entsprechen.
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Eine besonders elegante und sowohl im Hinblick auf Elektromagnetkräfte als auch als Aktor-Dynamikverhalten (sowie elektromagnetische Stellwege) optimierte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, den zweiten Ankermitteln weiterbildungsgemäße Dreh-Rastmittel zuzuordnen, welche zum Realisieren einer (weiter bevorzugt stromlos stabilen) Anker-Zwischenposition zwischen einer eingeschobenen und einer ausgeschobenen Endposition als Stellzustand der zweiten Ankermittel ausgebildet sind. Durch diese (bezogen auf eine Axialrichtung der zweiten Ankermittel axial zwischenliegende) Zwischenposition ist es erfindungsgemäß vorteilhaft und weiterbildend ermöglicht, dass die Bestromung der zweiten Aktormittel deren zweite Ankermittel von der Anker-Zwischenposition in die eingeschobene und durch Wirkung der mechanischen Kraftspeichermittel stromlos instabile Endposition verbracht wird, an welcher die weitere, fortgesetzte Bestromung die zweiten Ankermittel hält, bis die Bestromung beendet wird. Diese Beendigung verbringt dann, durch Wirkung der mechanischen Kraftspeichermittel, die zweiten Ankermittel stromlos in die ausgeschobene Endposition, damit zurück in Eingriff in die zweite Verstellnut, so dass die weitere Nockenwellendrehung dann mittels dieser zweiten Verstellnut die Rückstellung in den Motorantriebsbetrieb bewirken kann.
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Vorteilhafte Wirkung dieser Weiterbildung ist, dass der elektromagnetisch zu bewirkende Ankerpfad der zweiten Ankermittel von der Anker-Zwischenposition in die eingeschobene Endposition kürzer ist als ein Gesamthub zwischen beiden Endpositionen, mit anderen Worten, nicht nur eine elektromagnetische Kraftoptimierung ermöglicht ist, sondern auch das Dynamikverhalten der Vorrichtung verbessert werden kann. In der konstruktiven Realisierung dieser Weiterbildung ist es dabei besonders bevorzugt, analog zum Funktionsbetrieb eines durch Druckbetätigung funktionierenden Kugelschreibers, die Drehrastmittel mit (weiter bevorzugt gebogenen bzw. ringartigen) Kulissenmitteln zu versehen, an welchen dann die zweiten Ankermittel geführt werden, und welche insbesondere auch durch entsprechende Kulissenbahn-Ausgestaltung die (bevorzugt stromlos stabile) Anker-Zwischenposition bestimmen können.
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Die Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aktivieren eines Motorbremsbetriebs eines Verbrennungsmotors wird weiterbildend dadurch erhöht, dass, bei bevorzugter Ausbildung der ersten und zweiten Ankermittel jeweils mit bevorzugt parallel zueinander geführten Stößeln, die jeweils endseitig zum Eingreifen in die zugehörigen Nuten ausgebildet sind, hebel- und/oder klinkenartige Sperrmittel vorgesehen sind und die Stößel so verbinden, dass ein gemeinsames Ausfahren der Stößel verhindert ist. Dies führt durch eine vergleichsweise einfache mechanische Maßnahme dazu, dass das zu einem Störbetrieb der Nockenwellenverstellung führende gemeinsame Ausfahren der Stößel nicht mehr möglich ist, vielmehr werden nur mechanisch taugliche Stellzustände der Stößel zugelassen.
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Auch ist es erfindungsgemäß weiterbildend (mit Bezug auf beliebige Kombinationen der Weiterbildungen der Erfindung) vorgesehen, die erste und die zweite Verstellnut so auszubilden, dass es, entsprechend einer regulären Umdrehungsrichtung der Nockenwelle, zu einem zeitlichen Abstand zwischen einem Auswerfen (Rückwerfen) der ersten Aktormittel (bzw. der zugehörigen ersten Eingriffsmittel) und der durch die zweiten Ankermittel bewirkten Rückstellbewegung kommt. Konstruktiv realisiert wird dies insbesondere durch einen in Umfangsrichtung vorzusehenden Versatz zwischen der (weiterbildungsgemäßen) Rückwurfkontur für die ersten Aktormittel und einer die Nockenwellen-Rückstellung bewirkenden Nutkontur (insbesondere Kerbung) der zweiten Verstellnut.
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Im Ergebnis ermöglicht die vorliegende Erfindung in überraschend einfacher und leistungsfähiger Weise die betriebssichere Realisierung einer Nockenwellenverstellung zum Aktivieren eines Motorbremsbetriebs, bei welcher insbesondere durch einen Spannungs- bzw. Stromausfall bedingte Probleme beim (notwendigen) Beenden des Motorbremsbetriebs (durch entsprechendes Zurückstellen der Nockenwelle) wirksam verhindert werden können.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in
- 1 eine Schemadarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aktivieren eines Motorbremsbetriebs eines Verbrennungsmotors gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform als Abwicklung eines die erste und die zweite Verstellnut aufweisenden Nockenwellenabschnitts mit schematisch diesem gegenüber gezeigten ersten und zweiten Aktormitteln;
- 2 in Teilansichten (a) und (b) Schemaansichten der weiterbildungsgemäß vorgesehenen und hier im abgewickelten Zustand (b) dargestellten Dreh-Rastmitteln zum Ermöglichen einer stromlos stabilen Anker-Zwischenposition und
- 3 in Teilansichten (a) bis (c) die schematische Funktionalität von weiterbildungsgemäß vorgesehenen Sperrmitteln, welche ein gemeinsames Ausfahren der schematisch gezeigten Stößelmittel der ersten bzw. zweiten Aktormittel verhindern können.
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Die 1 zeigt in der Schemadarstellung und als Abwicklung von einem Endabschnitt einer Nutzfahrzeug-Verbrennungsmotornockenwelle eine erste Verstellnut 10 sowie eine parallel dazu verlaufende zweite Verstellnut 12, welche, in der schematischen Gegenüberstellung gezeigt, zum Zusammenwirken mit ersten (14) bzw. zweiten (16) Aktormitteln ausgebildet sind. Genauer gesagt sind die Aktormittel 14, 16 jeweils als Elektromagnet-Aktoren ausgebildet, aufweisend jeweils relativ zu stationären Spulenmitteln 18 und von diesen umschlossen vorgesehenen stationären Kernmitteln 20 entlang einer axialen Bewegungsrichtung (in der Figurenebene der 1 vertikal) ausgebildete Ankermittel, wobei die ersten Ankermittel 22 der ersten Aktormittel 14 einen langgestreckten, sich axial durch die Kernmittel 20 erstreckenden Ankerabschnitt 24, einen eine Permanentmagnetscheibe 26, axial beidends eingefasst von Flussleitscheiben, aufweisenden Scheibenabschnitt 28 sowie einen durch Magnetkraft der Permanentmittel 26 haftend auf der Baugruppe 28 aufsitzenden Stößelabschnitt 30 aufweisen, welcher wiederum endseitig einen zum Eingreifen in die erste Verstellnut 10 ausgebildeten Eingriffsabschnitt 32 aufweist.
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Im beschriebenen Ausführungsbeispiel weitgehend analog aufgebaut, weisen die zweiten Aktormittel 16 stationäre Spulenmittel 34 und stationäre Kernmittel 36 auf, in welchen wiederum ein Ankerstößelabschnitt 38 axial bewegbar geführt ist. Der Ankerstößelabschnitt 38 ist an einer Ankerscheibenbaugruppe 40 festgelegt, welche wiederum, korrespondierend zur Baugruppe 28, eine Permanentmagnetscheibe 42 aufweist. Ein Stößelabschnitt 44, permanentmagnetisch haftend auf dem Ankerabschnitt 40 aufsitzend, weist endseitig einen zum Zusammenwirken mit der zweiten Verstellnut 12 ausgebildeten zweiten Eingriffsabschnitt 46 auf. Während durch Wirkung der Permanentmagnetscheibe 26 die ersten Aktormittel 22 stromlos bistabil ausgebildet sind, indem - in ansonsten bekannter Weise - die Ankerscheibe 28 einends an der Kernbaugruppe 20 und, in einem ausgefahrenen Zustand, axial andernends an einem (in der 1 nicht gezeigten) endseitigen Gehäuseabschnitt haften kann, sind die zweiten Aktormittel 23 monostabil ausgestaltet, dergestalt, dass in der 1 nicht gezeigte Federmittel die zweiten Ankermittel 38, 42, 44 in Richtung auf einen Eingriffszustand in die zweite Verstellnut 12 vorspannen (und insoweit eine etwaige Haftkraft der Permanentmagnetscheibe 42 am Kern 36 aufheben). Insoweit zeigt der Betriebszustand der zweiten Aktormittel 16 einen bestromten Zustand der Spulenmittel 34, bei welchem die zweiten Ankermittel 23 angezogen sind und entsprechend am Kern 36 anliegen; in dieser Betriebsposition steht der zweite Eingriffsabschnitt 46 des Stößels 44 außer Eingriff mit der zweiten Verstellnut 12.
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Wie zudem die Schemadarstellung der 1 verdeutlicht, sind beide Verstellnuten 10, 12 zweispurig ausgestaltet, d.h. weisen eine Nutweite auf, welche breiter ist als eine Eingriffsbreite der jeweiligen stößelseitigen Eingriffsenden 32 bzw. 46. Konkret ist etwa in der ersten Verstellnut 14 eine die Nutweite bzw. Nutbreite verjüngende Profilierung 50 vorgesehen, an welche sich, entlang der Umdrehungsrichtung in der gezeigten Abwicklung (also in der 1 entlang der Figurenebene abwärts) ein rampenartiger Auswurfabschnitt 52 anschließt. Der Abschnitt „Einspurzeit“ in 1 beschreibt den Bereich der Abwicklung, in welchem, als Reaktion auf eine Bestromung der ersten Spulenmittel 18, die ersten Aktormittel 14 zum Betätigen aktiviert werden und entsprechend die ersten Ankermittel 22 durch Ausfahren (und entsprechend Entfernen vom Kernabschnitt 20) in Eingriff mit der ersten Verstellnut gebracht werden.
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Dagegen weist die zweite Verstellnut eine mit der Kennzeichnung „Durchlauf“ markierte umlaufende Spur auf, in welcher die zweiten Stößelmittel 44 (mit ihrem endseitigen zweiten Eingriffsabschnitt 46) im unbestromten Zustand der zweiten Aktormittel 16 eingreifen und kontinuierlich durchlaufen. Eine profilierte Einkerbung 44 verjüngt die Weite (Breite) der zweiten Verstellnut 12 auf die Weite der Durchlaufspur.
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Die Funktionsweise des in 1 schematisch gezeigten ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist wie folgt:
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Im Motorantriebsbetrieb, d.h. der (in den Figuren nicht gezeigten) Verbrennungsmotor läuft ungebremst und Kraftstoff verbrennt in der üblichen krafterzeugenden Weise, stehen die ersten Stößelmittel 30 der ersten Aktormittel 14 außer Eingriff mit der ersten Verstellnut; die ersten Aktormittel sind unbestromt. Gleichermaßen sind die zweiten Aktormittel 16 (genauer: deren Spurmittel 34) unbestromt, jedoch sorgen die (in der 1 nicht gezeigten) Federmittel dafür, dass die zweite Ankereinheit 23 und somit die zweiten Stößelmittel 44 in einer bezogen auf die zweiten Kernmittel 36 ausgefahrenen Position stehen, mithin die Stößeleinheit 44 mit ihrem zweiten Eingriffsabschnitt 46 in die Nut 12 eingreift. Bei sich kontinuierlich drehender Nockenwelle läuft dieser Eingriffsabschnitt entlang der mit „Durchlauf“ bezeichneten Spur.
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Wird nunmehr, etwa durch entsprechende Gaswegnahme oder ein anderes, den Motorbremsbetrieb auslösendes Ereignis (welches dann durch nicht gezeigte Detektormittel detektiert und durch Steuermittel weiterverarbeitet wird) der Motorbremsbetrieb eingeleitet, erfolgt zunächst eine Bestromung der zweiten Spulenmittel 34. Dies führt zu einem Anziehen der Ankermittel 23 in die in 1 links gezeigte Position (entgegen die mechanische Rückstellkraft der nicht gezeigten Federmittel). Zeitlich simultan mit der Bestromung der Spule 34 oder kurz danach erfolgt die Bestromung der ersten Spule 18 der ersten Aktormittel 14. Durch diese Bestromung werden die ersten Aktormittel 22 aus der (durch permanentmagnetische Haftwirkung stromlos stabilen) Anschlagposition der 1 am Kern 20 ausgefahren, mit der Wirkung, dass die ersten Stößelmittel 30 mit ihrem endseitigen ersten Eingriffsabschnitt 32 in die Nut 10 eingreifen. Die Ankereinheit 22 erreicht eine von einem (in der Figur nicht gezeigten) endseitigen Gehäuseabschnitt bestimmte Endanschlagsposition, an welcher, wiederum durch Haftwirkung der Permanentmagnetscheibe 26, eine weitere stromlos stabile Endposition erreicht wird. Durch die vorgeschalteten Steuermittel erfolgt dabei die Ansteuerung bzw. Bestromung der Spule 18 so, dass der Stößel 30 im Bereich des mit „Einspurzeit“ in der Abwicklung markierten Nutabschnitts eintritt.
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Der damit in die Nut eingreifende Endabschnitt 32 gleitet bei weiterer Umdrehung der Nockenwelle entlang des Profilabschnitts 32 ab, wodurch sich die erste Verstellnut 10 in der Breite verjüngt; es erfolgt mithin eine Axialverstellung der Nockenwelle entlang der Pfeilrichtung 56 (in der Figurenebene nach rechts). Bei weiterer Umdrehung erreicht dann der Eingriffsabschnitt 32 den rampenförmigen Auswurfabschnitt 52, an welchem sich die Nuttiefe - rampenartig - reduziert und mithin den Stößel 30 samt ansetzenden weiteren Ankerbaugruppen 28, 24 zurückstellt („Rückwurf“). Entsprechend erreicht durch diese Funktionalität die Vorrichtung eine Rückstellung der ersten Aktormittel 14 durch mechanische Wirkung der Nut 10, ohne dass es etwa eines weiteren Bestromungsimpulses oder dergleichen bedarf. Durch die permanentmagnetische Haftwirkung der Permanentmagnetscheibe 26 haftet dann wiederum die erste Ankereinheit 22 in der Anschlagposition der 1 stromlos stabil.
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Da durch Wirkung der beschriebenen Funktionalität der ersten Aktormittel 14 die Nockenwelle entlang Pfeilrichtung 56 um eine halbe Nutbreite axial (d.h. in der Figurenebene der 1 nach rechts) verschoben wurde, kann entsprechend eine dieser verschobenen Nockenwellenposition zugeordnete, geänderte Nockenkonfiguration den Motorbremsmodus realisieren, etwa dadurch, dass Auslassventile geeignet leistungsreduzierend geöffnet werden. Da zudem während dieses Betriebs durch fortgesetzte Bestromung der Spulenmittel 34 der zweiten Aktormittel 16 sich die zweiten Stößelmittel 44 in einem von der zweiten Verstellnut 12 gelösten Position befinden (allerdings, gegenüber der Darstellung der 1, um eine halbe Nutbreite nach links verschoben), verläuft die Nockenwellenumdrehung nach Auswurf der ersten Stößelmittel 30 unbeeinträchtigt von beiden Stößeln der beiden Aktoren.
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Soll dann der Motorbremsbetrieb beendet werden, oder aber kommt es zu einem störungsbedingten Ausfall der Bestromung der Spulenmittel 34 (etwa bei einem störungsbedingten Ausfall einer Fahrzeugversorgungsspannung), fallen die zweiten Ankermittel 23 ab und werden entsprechend durch Wirkung der (nicht gezeigten) Federmittel aus ihrer Anzugposition der 1 zurück in einen Eingriffszustand in die zweite Verstellnut gebracht, dergestalt, dass die zweiten Stößelmittel 44 mit ihrem endseitigen zweiten Stößel-Eingriffsabschnitt 46, welcher nunmehr der bezogen auf die Figurenebene linken Spur der zweiten Verstellnut 12 gegenübersteht, in diese hineingebracht wird. Bei fortgesetzter Rotation der Nockenwelle greift damit der Eingriffsabschnitt 46 auf den die Spur verjüngenden Profilabschnitt 54, entsprechend erfolgt eine Mitnahme, und die Nockenwelle wird axial entlang der Richtung des Pfeils 58 zurückgestellt, in der Figurenebene nach links, bis wiederum der Eingriffsabschnitt 46 im „Durchlauf“-Nutabschnitt der zweiten Verstellnut unbeeinträchtigt laufen kann.
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Es wird deutlich, dass durch diese Funktionalität, in der Art eines Fail-Safe-Betriebsmodus, jegliche Beendigung einer Bestromung der Spule 34 das Zurückstellen der Nockenwelle in den Motorantriebsbetrieb bewirkt, ohne dass es einer weiteren Bestromung oder eines sonstigen elektrischen Signals bedarf. Damit eignet sich diese Funktionalität insbesondere auch für die sicherheitsrelevante Funktionalität einer Umschaltung zwischen Nockenwellen-Stellpositionen, mit definierter Stromausfall-Verstellposition bei Stromausfall.
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Die Schemadarstellung der 2 verdeutlicht eine Variante und konstruktive Weiterentwicklung der im Zusammenhang mit der Schemadarstellung der 1 beschriebenen monostabilen Antriebsbewegung der zweiten Ankermittel 23 der zweiten Aktormittel 16 zwischen einem (stromlos instabilen) Anschlagzustand am Kern 36 (gezeigt in 1) und einem durch (nicht gezeigte) Federwirkung stromlos stabilen ausgeschobenen bzw. ausgezogenen Zustand, bei welchem die Stößelmittel 44 in die Nut 12 eingreifen.
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Genauer gesagt nutzt die Erfindungsvariante der
2 eine Funktionalität von Dreh-Rastmitteln, welche entlang einer schematisch in
2(b) abgewickelt dargestellten Kulissenmittel nutzen. Es wird insoweit Bezug genommen auf die deutsche Patentveröffentlichung
DE 10 2014 102 426 B4 der Anmelderin, welche ein derartiges Verstellsystem mit konstruktiven Details zeigt, welche, insoweit zur ergänzenden Erläuterung und zum Betriebskontext der
2, als zur Erfindung gehörig in die vorliegende Offenbarung einbezogen gelten soll.
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Konkret zeigen die in die (abgewickelt dargestellte) Kulissenbahn der 2(b) eingezeichneten, mit den Bezugszeichen 1, 1', 2 sowie 2' bezeichneten Positionen, wie, neben Anker-Endpositionen 1', 2' einerseits und 2 andererseits eine zusätzliche Anker-Zwischenposition 1 geschaffen werden kann, welche entlang eines Ankerhubs der Ankermittel 23 zwischen diesen Endpositionen liegt. Genauer gesagt beschreiben die Kulissen-Endpositionen 1' und 2' den durch Bestromung der Spulenmittel 34 erreichbaren (allerdings stromlos instabilen) Anschlagzustand der Ankermittel 23 am Kern 36, gegen eine Rückstellkraft hier komprimierter Federmittel. Allerdings erfolgt das Anziehen (als Reaktion auf eine Bestromung der Spule 34, zeitlich mit oder vor der Aktivierung der ersten Aktormittel 14, s.o.) aus der axialen Anker-Zwischenposition 1, so dass, zum Erreichen der Anschlagposition 1', ein kürzerer axialer Verfahrweg (entsprechend des Kulissenverlaufs 1-1') absolviert werden muss.
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Erfolgt dann, etwa beim Beenden des Motorbremsbetriebs, insoweit entsprechend auch einem Stromausfall-Zustand, das Beenden der Bestromung 34, fällt die Ankereinheit 23 ab, und die Vorspann-Federmittel bewegen entlang des Kulissenverlaufs einen in der Kulissenbahn bewegbaren Mitnehmer bzw. Schlitten 60 von der Position 1' in eine (einem Eingriffszustand in die Nut 12 entsprechende) Abfallsposition 2. Aus dieser würde dann, bei erneuter Bestromung der Spurmittel 34, die Ankereinheit 32 (bzw. der damit verbundene Mitnehmerschlitten 60) zunächst ein eine gegenüberliegende Anschlagposition 2' verbracht werden, was prinzipiell zu beliebigen Zeitpunkten geschehen kann. Eine Unterbrechung der Bestromung lässt dann jedoch die Ankereinheit lediglich wiederum auf die Zwischenposition 1 abfallen, von welcher aus dann der vorbeschriebene Anzugbetrieb auf 1' (vor bzw. mit dem Aktivieren des Motorbremsbetriebs) erfolgen kann.
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Die 3 verdeutlicht in der Schemaansicht eine zusätzliche Variante und Ergänzung der Erfindung, etwa ergänzend zur Schemadarstellung der 1, bei welcher das zueinander parallel verlaufende Paar von Stößeleinheiten 44 bzw. 30 (der zweiten bzw. ersten Aktormittel) miteinander durch klinkenartig ausgebildete und um einen fixen Drehpunkt 62 schwenkbar gelagerte Klinkenmittel 64 als Sperrmittel wirken, mit welchen ein gemeinsames Ausfahren beider Stößel 44 bzw. 30 in die jeweils zugehörigen Nuten 10 bzw. 12 verhindert ist. Die weiteren Teilfiguren (b) bzw. (c) der 3 erläutern diese prinzipielle Funktionalität; ermöglicht ist lediglich, dass eine von beiden Stößeleinheiten in eine jeweils zugeordnete Nut abgesenkt sein kann, so dass auch diesbezüglich Fehlfunktionen der Nockenwellenverstellung vermieden können.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt; vielmehr sind von der Erfindung jegliche Varianten und Ausführungsbeispiele umfasst, welche in der erfindungsgemäßen Weise durch stromlose Bistabilität eine Rückstellung der Nockenwelle in den Motorantriebsbetrieb bei nicht (mehr) erfolgender Bestromung der zweiten Aktormittel bewirken.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2016/102042 A1 [0004, 0009]
- DE 102014102426 B4 [0030]
