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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen schaltbaren Nockenfolger eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, insbesondere einen Schlepphebel, bestehend aus einem Außenhebel mit zwei Armen, zwischen denen ein Innenhebel relativ hierzu schwenkbeweglich über eine Schwenkachse gelagert ist, wobei zumindest der Innenhebel auf seiner Oberseite eine Nockenanlauffläche für mindestens einen Nocken einer Nockenwelle aufweist und der Nockenfolger an einem Ende an seiner Unterseite eine Anlagefläche, die mit einem Gaswechselventil zusammenwirkt, und an seinem anderen Ende eine Kontaktfläche für ein Abstützelement aufweist, weiterhin bestehend aus einem der Schwenkachse gegenüberliegenden topfförmigen Gehäuse am Außenhebel, in dem ein federbelasteten Verriegelungskolben im Wesentlichen senkrecht zur Schwenkachse verschiebbar gelagert ist, und der in einer entriegelten Stellung den Innenhebel bewegungsmäßig vom Außenhebel trennt und in einer verriegelten Stellung den Innenhebel mit dem Außenhebel verbindet und mit einem Betätigungsmittel zum Verschieben des Verriegelungskolbens.
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Stand der Technik
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Als Nockenfolger werden in Hubkolbenbrennkraftmaschinen in der Regel Kipphebel, Schlepphebel oder Tassen zum Betätigen der Gaswechselventile verwendet, die bei obenliegender Nockenwelle unmittelbar vom jeweiligen Nocken derselben betätigt werden. Mit einem einfachen Kipphebel, Schlepphebel oder Tasse lässt sich der Hub des damit gesteuerten Ventils nicht beeinflussen.
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Um Kraftstoff zu sparen und die Effizienz der Brennkraftmaschine zu steigern, ist es bereits seit längerem bekannt, schaltbare Nockenfolger einzusetzen. Diese werden bei Brennkraftmaschinen dazu verwendet, den Hub der Gaswechselventile zu beeinflussen. Im einfachsten Fall wird ein sogenannter Nullhub realisiert, d. h. das zugeordnete Gaswechselventil öffnet nicht, obwohl ein Nocken einer sich drehenden Nockenwelle den Nockenfolger betätigt. Auch sind - je nach Ausgestaltung der schaltbaren Nockenfolger und der Nocken der Nockenwelle - Änderungen des Ventilhubes und des Ventilhubverlaufes realisierbar.
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Aus der
DE 10 2007 029 465 A1 ist ein gattungsbildender, schaltbarer, aus einem Außen- und einem Innenhebel bestehender Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine bekannt. Hierbei weist der Außenhebel zwei Arme auf. Zwischen diesen Armen ist der Innenhebel angeordnet. Auf den Oberseiten beider Hebel ist jeweils eine Nockenanlauffläche vorgesehen. Auf der Unterseite des Schlepphebels ist an einem Ende eine Anlagefläche für ein Gaswechselventil der Brennkraftmaschine vorgesehen. Dieser Anlagefläche gegenüberliegend ist eine Kontaktfläche ausgebildet, an der ein Abstützelement angreift. Miteinander verbunden sind beide Hebel auf einer Seite über eine gemeinsame Schwenkachse. Auf dieser Schwenkachse ist eine Feder angebracht, die den Innenhebel in seine obere Position drückt. Außerdem weist der Außenhebel an seinem anderen Ende ein zylinderartiges Gehäuse auf, in dem ein federbelasteter Verriegelungskolben gleitend geführt ist. Der Verriegelungskolben kann in einer verriegelten Stellung den Innenhebel bewegungsmäßig mit dem Außenhebel verbinden, d.h. wenn der Nocken der Nockenwelle auf den Innenhebel drückt, so wird das Gaswechselventil geöffnet. In der entriegelten Stellung ist der Innenhebel bewegungsmäßig vom Außenhebel getrennt. Dadurch kann der Innenhebel nicht das am Außenhebel anliegende Gaswechselventil betätigen. Allenfalls kann - je nach Ausgestaltung des Nockens - über eine am Außenhebel angebrachte Nockenanlauffläche eine Öffnungsbewegung des Gaswechselventils erfolgen.
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Nachteilig ist es bei dieser Ausgestaltung, dass der Verriegelungskolben über den Öldruck in der Brennkraftmaschine aktiviert wird. Bei einem hohen Öldruck schaltet der Verriegelungskolben, bei einem Absinken des Öldruckes schiebt die Feder des Verriegelungskolbens ihn wieder in die andere Position. Während der Aktivierung des Verriegelungskolbens muss der Öldruck konstant anliegen. Dies verlangt eine höhere Pumpenleistung der Öldruckpumpe als diese für einen Ventiltrieb ohne schaltbare Schlepphebel vorgesehen ist. Durch andere Verbraucher im Ölkreislauf können starke Druckeinbrüche erfolgen, was zu einem ungewollten Schalten des Verriegelungskolbens führen kann. Bei Vorhandensein einer Star-Stopp-Automatik für die Brennkraftmaschine ist der Schaltzustand vor dem Abschalten nicht speicherbar. Der Verriegelungskolben steht beim Starten immer in seiner entriegelten Stellung.
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Aus der
WO 2016/197088 A1 ist es bekannt, bei schaltbaren Nockenfolgern anstelle einer hydraulischen Betätigung des Verriegelungskolbens einen elektromagnetisch arbeitenden Aktuator in Form einer Spule vorzusehen, die im bestromten Zustand den Verriegelungskolben in seine entriegelte Stellung gegen die Kraft einer Druckfeder hält. Bei stromloser Spule verschiebt die Druckfeder den Verriegelungskolben in die verriegelte Stellung. Die Anordnung ist so aufgebaut, dass ein Teil des Verriegelungskolbens direkt mit der Spule zusammenwirkt. Deshalb verlangt diese Anordnung eine Bestromung der Spule solange wie der Verriegelungskolben in seiner entriegelten Stellung verharren soll.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden und ein Betätigungsmittel für einen schaltbaren Nockenfolger, insbesondere einen Schlepphebel, vorzuschlagen, das unabhängig vom Aufrechterhalten eines Öldruckes/einer Betätigungskraft bei einer Schaltposition ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den von diesem abhängigen Patentansprüchen wiedergegeben, welche jeweils für sich genommen oder in verschiedenen Kombinationen miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Danach geht die Erfindung von einem schaltbaren Nockenfolger eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, insbesondere einem Schlepphebel, aus. Der Nockenfolger besteht aus einem Außenhebel mit zwei Armen, zwischen denen ein Innenhebel schwenkbeweglich gegenüber dem Außenhebel über eine Schwenkachse gelagert ist. Zumindest der Innenhebel weist auf seiner Oberseite eine Nockenanlauffläche für mindestens einen Nocken einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine auf. Der Nockenfolger weist an seiner Unterseite an einem Ende eine Anlagefläche und an seinem anderen Ende eine Kontaktfläche auf. Mit der Anlagefläche wirkt ein Gaswechselventil der Brennkraftmaschine zusammen, während an der Kontaktfläche ein Abstützelement vorgesehen ist. Weiterhin weist der Nockenfolger an seinem Außenhebel ein der Schwenkachse gegenüberliegendes topfförmiges Gehäuse auf, in dem ein federbelasteter Verriegelungskolben im Wesentlichen senkrecht zur Schwenkachse verschiebbar gelagert ist und der in einer entriegelten Position den Innenhebel von dem Außenhebel bewegungsmäßig trennt und der in einer verriegelbaren Position den Innenhebel mit dem Außenhebel verbindet. Weiterhin ist ein Betätigungsmittel zum Verschieben des Verriegelungskolbens vorgesehen.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Betätigungsmittel einen elektrisch arbeitender Aktuator und eine Steuerwelle umfasst, wobei die Steuerwelle parallel zur Schwenkachse an dem topfförmigen Gehäuse gelagert ist und den Verriegelungskolben in die verriegelte oder entriegelte Stellung bewegt.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung kann ein klein bauendes elektrisch arbeitende Betätigungsmittel geschaffen werden, wobei nur geringe bauliche Veränderungen an bestehenden Nockenfolgern verlangt werden, aber deren Bauraum nicht vergrößert wird. Dies gilt umso mehr als die beiden notwendigen Rückholfedern (Lost-Motion-Drehfedern), mit denen der Innenhebel im entriegelten Zustand immer in seiner höchsten Position gehalten wird, in vorteilhafter Weise koaxial um das Gehäuse der Steuerwelle herum angeordnet werden können. Die Steuerwelle kann im Sinne der Erfindung zum Erreichen der beiden Stellungen verdreht oder verschoben werden. Hierzu sind nur geringe Stellwege notwendig.
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Als elektrisch arbeitender Aktuator kann ein Elektromagnet vorgesehen werden. Genauso gut denkbar ist die Verwendung eines Elektromotors, evtl. mit einem zusätzlichen Getriebe. Bei Verwendung einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und/oder Hubventile und damit mehrerer schaltbarer Nockenfolger kann durch den elektrisch arbeitenden Aktuator eine gezielte Ansteuerung einzelner Aktuatoren zum Erreichen einer gemeinsamen Ausgangslage aller schaltbarer Nockenfolger vorgenommen werden.
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Zum Verfahren des Verriegelungskolbens in seine beiden Positionen kann die Steuerwelle mit einer in sich geschlossenen Steuerkurve ausgerüstet sein, die gewährleistet, dass der Verriegelungskolben seine verriegelte und entriegelte Position erreichen kann. Hierzu kann die Steuerkurve auf dem Umfang der Steuerwelle verlaufen, so dass durch ein Verdrehen der Steuerwelle die beiden Positionen des Verriegelungskolbens erreichbar sind. Die Steuerkurve selbst kann hierzu in ihrer Tiefe variieren, ähnlich einem Nocken einer Nockenwelle.
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Baulich einfacher ist es, wenn die Steuerkurve durch Änderung des Durchmessers der Steuerwelle auf einem Teil ihrer axialen Länge erzeugt wird, wobei sie einen durchmesserkleineren und durchmessergrößeren Bereich, also ein Minimum und ein Maximum aufweist. Die Größe des Minimums und des Maximums der Steuerkurve auf dem Umfang der Steuerwelle sind dabei so angeordnet, dass durch ein axiales Verschieben der Steuerwelle der Verriegelungskolben jeweils eine seiner beiden Positionen erreichen kann.
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Um in diesem Fall ein Verdrehen der Steuerwelle um ihre Längsachse zu verhindern, weist der Verriegelungskolben an seinem der Steuerkurve zugewandten vorderen Bereich eine Rippe mit einer Gleitfläche auf, wobei die Rippe in ihrer Länge der Breite der Steuerkurve entspricht.
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Damit in den beiden Stellungen des Verriegelungskolbens keine Haltekräfte durch den elektrisch arbeitenden Aktuator erforderlich sind, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass im Minimum und Maximum der Hubkurve eine Arretiereinrichtung vorgesehen ist, die den Verriegelungskolben an diesen Stelle hält. Damit wird auch sichergestellt, dass bei einem Einschalten der Brennkraftmaschine die Nockenfolger und damit die dadurch gesteuerten Hubventile immer ihre beim Ausschalten eingenommene Stellung aufweisen.
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Eine einfach aufgebaute Arretiereinrichtung besteht aus je einer Rastmulde an dem Minimum und Maximum der Steuerkurve, in die das der Steuerkurve zugewandte Ende des Verriegelungskolbens durch die Kraft seiner Feder einrasten kann. Dann muss der elektrisch arbeitende Aktuator so ausgelegt sein, dass er gegen die Kraft der Feder des Verriegelungskolbens die Steuerwelle verschieben kann.
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Als vorteilhaft aufgrund ihrer Baugröße hat sich als elektrisch arbeitender Aktuator eine elektrische Ringspule erwiesen. In diesem Fall ist es sinnvoll, die oben genannte Arretiereinrichtung an dem entsprechenden Minimum und Maximum der Steuerkurve vorzusehen. Dadurch kann die Ringspule beim Halten der Steuerwelle in der verriegelten bzw. entriegelten Stellung des Verriegelungskolbens stromlos bleiben.
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Alternativ hierzu kann es sinnvoll sein, eine elektrische Ringspule mit einem rundstabförmigen Magneten in ihrem Zentrum vorzusehen. Der Magnet dient dazu, die Steuerwelle in ihrer Position zu halten, wenn die Ringspule stromlos ist. Dadurch kann auf eine separate Arretiereinrichtung verzichtet werden. Als Magnet kann ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet verwendet werden. Der Permanentmagnet hat den Vorteil, dass er keine Energie zum Halten der Steuerwelle benötigt.
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Vorteilhaft ist es, wenn an jedem Ende der Steuerwelle ein elektrisch arbeitender Aktuator vorgesehen wird. Selbstverständlich kann auch nur ein Aktuator vorgesehen werden, wenn die Steuerwelle durch andere Mittel, beispielsweise eine Druckfeder, im Minimum oder Maximum gehalten wird. Dann muss der elektrisch arbeitende Aktuator so ausgelegt sein, dass der die Steuerwelle gegen die Kraft der Druckfeder in die andere Position verstellen kann.
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Um die von dem elektrisch arbeitenden Aktuator ausgeübte Magnetkraft zu unterstützen, ist es vorteilhaft, wenn die Steuerwelle an ihren beiden Stirnseiten jeweils eine Druckfeder aufweist. Um den Bauraum hierfür klein zu halten, umschließt ein Federende der Druckfeder den jeweiligen elektrisch arbeitenden Aktuator.
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Als bauraumsparende Lösung für die Feder des Verriegelungskolbens hat sich eine Blattfeder herausgestellt, die senkrecht zum Verschiebeweg des Verriegelungskolbens angeordnet ist. Sie stützt sich hierbei zum Einen an einem Absatz an dem Verriegelungskolben und zum Anderen an dem topfförmigen Gehäuse ab. Durch diese Feder wird sichergestellt, dass der Verriegelungskolben immer an der Steuerkurve der Steuerwelle anliegt und ihr folgen kann.
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Sinnvoll ist eine Ansteuerung des elektrisch arbeitenden Aktuators durch die Motorsteuerung der zugehörigen Brennkraftmaschine.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des unabhängigen Patenanspruches 1 und den von diesem abhängigen Patentansprüchen beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus weitere Möglichkeiten, einzelne Merkmale, insbesondere dann, wenn sie sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele oder unmittelbar aus den Figuren ergeben, miteinander zu kombinieren. Außerdem soll die Bezugnahme der Patentansprüche auf die Figuren durch die Verwendung von Bezugszeichen den Schutzumfang der Patentansprüche auf keinen Fall auf die dargestellten Ausgestaltungsbeispiele beschränken.
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Figurenliste
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen mehrere Ausführungsbeispiele vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines schaltbaren Schlepphebels,
- 2 als Seitenansicht einen Längsschnitt durch den Schlepphebel nach 1, mit einem Verriegelungskolben in der entriegelten Position und einer Steuerwelle nach der Erfindung,
- 3a als Draufsicht einen Querschnitt durch den Schlepphebels nach 2 mit je einer elektrischen Spule als elektrisch arbeitender Aktuator an beiden Enden der Steuerwelle und dem Verriegelungskolben in der entriegelten Position,
- 3b eine perspektivische Ansicht des Schlepphebels nach 3a mit einer Spule und einer Druckfeder, wobei das topfförmige Gehäuse im Schnitt dargestellt ist,
- 4a die gleiche Draufsicht auf den Schlepphebel wie in 3a, wobei der Verriegelungskolben und die Steuerwelle in der verriegelten Stellung stehen,
- 4b die gleiche perspektivische Ansicht auf den Schlepphebel wie in 3b, wobei der Verriegelungskolben und die Steuerwelle in der verriegelten Stellung stehen,
- 5a eine schematisierte Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Hubkurve auf der Steuerwelle,
- 5b eine schematisierte Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Hubkurve auf der Steuerwelle.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt in perspektivischer Ansicht einen schaltbaren Schlepphebel 1 als Nockenfolger für eine Brennkraftmaschine. Er besteht aus einem Außenhebel 2, dessen Mittelteil sich zu zwei Armen 3 erweitert. Zwischen diesen Armen 3 verläuft relativ verschwenkbeweglich hierzu ein Innenhebel 4. Dieser hat an seinem Mittelabschnitt 5 eine Rolle 6 als Anlauffläche für eine nicht näher dargestellten Nocken einer ebenfalls nicht näher dargestellten Nockenwelle. Je nach Ausgestaltung der Nockenwelle kann auch ein Nocken vorgesehen werden, der eine mit einer Nockenanlauffläche auf einem oder beiden Armen 3 des Außenhebels 2 zusammenwirkt, wenn der Innenhebel 4 vom Außenhebel 2 entriegelt ist.
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Der Innenhebel 4 weist an einem Ende ein Querjoch 16 auf, an dem sich der kastenartig geöffnete Mittelabschnitt 5 anschließt, der durch zwei balkenartige Arme 17 begrenzt ist. Die Arme 17 gehen in Richtung zu dem dem Querjoch gegenüberliegenden Ende 15 stark aufeinander zu einem gekröpften Steg 7 über, der nahezu orthogonal auf einer Längsmittelebene des Schlepphebel 1 angestellt ist. In diesem Endbereich ist eine Schwenkachse 10 im Außenhebel 2 angeordnet, die auch den Innenhebel 4 durchquert, so dass der Innenhebel 4 mit dem Außenhebel 2 verschwenkbar verbunden ist. Auf einer Unterseite 8 des Außenhebels 2 ist an diesem Ende 15 eine Anlagefläche 9 für ein ebenfalls nicht dargestelltes Gaswechselventil der Brennkraftmaschine vorgesehen (2). Der Außenhebel 2 umschmiegt den Innenhebel 4 soweit wie möglich, so dass ein sehr kompakter Schlepphebel 1 entsteht. Auch weist er damit ein geringes Massenträgheitsmoment auf.
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An einem dem Querjoch 16 benachbarten Ende 18 ist der Außenhebel 2 mit einem topfförmigen Gehäuse 13 versehen, in dem ein noch weiter unten zu beschreibender Verriegelungskolben 20 und sein Betätigungsmittel 19 angeordnet sind. Das topfförmige Gehäuse 13 weist an diesem Ende an seiner Unterseite 8 eine kalottenartig ausgebildete Kontaktfläche 14 für ein nicht näher gargestelltes Abstützelement auf (2).
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Rechtwinklig abstehend ist an gegenüberliegenden Außenseiten an dem topfförmigen Gehäuse 13 jeweils ein zylinderartiger Zapfen 11 angebracht, der von je einer Torsionsfeder 12 umschlossen wird. Diese Torsionsfeder 12 (auch Lost-Motion-Feder genannt) stützt sich einerseits an dem Außenhebel 2 und andererseits an dem Innenhebel 4 ab. Dadurch ist sichergestellt, dass der Innenhebel 4 mit seiner Rolle 6 immer in seiner obersten Endstellung steht, wenn er nicht von dem Nocken betätigt wird.
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In der Ansicht nach 2 ist der Verriegelungskolben 20 und ein Teil des Betätigungsmittels 19 näher zu sehen. Der Verriegelungskolben 20 steht hier in seiner entriegelten Position, d.h. der Innenhebel 4 ist hier nicht mit dem Außenhebel 2 verbunden. Der Verriegelungskolben 20 ist axial beweglich in einer Bohrung 21 im topfförmigen Gehäuse 13 gelagert. Er weist an einen vorderen Bereich 22 eine Rippe mit einer Gleitfläche 23 auf. An dem der Gleitfläche 23 abgewandten Ende weist der Verriegelungskolben 20 einen stufenförmigen Absatz 24 auf. An diesem Absatz 24 ist eine Blattfeder 25 angeordnet, die den Verriegelungskolben 20 in seiner entriegelten Position hält. Gleichzeitig dient die Blattfeder 25 dazu, den Verriegelungskolben mit seiner Gleitfläche 23 immer in Kontakt mit einer Steuerwelle 27 zu halten, wie in den folgenden 3 und 4 zu sehen ist. Die Blattfeder 25 liegt mit ihrer Längserstreckung senkrecht zur Verfahrrichtung des Verriegelungskolbens 20. Weiterhin ist der Absatz 24 so angeordnet, dass er die Unterseite des Querjochs 16 untergreifen kann, wenn er axial in Richtung auf das Querjoch 16 verschoben wird. Dies ist immer dann möglich, wenn die Rolle 6 nicht von einem Nocken betätigt wird, weil dann die Torsionsfedern 12 dafür sorgen, dass der Innenhebel in seiner höchsten Stellung steht, so dass der Absatz 24 des Verriegelungskolbens das Querjoch 16 untergreifen kann.
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Die Gleitfläche 23 des Verriegelungskolbens 20 liegt linienartig an einer Steuerkurve 26 an, die im Umfang der Steuerwelle 27 eingearbeitet ist. Die Steuerwelle 27 ist kreiszylinderförmig ausgebildet und in den beiden Zapfen 11 gelagert, wie weiter unten noch beschrieben wird.
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In der Draufsicht auf den Querschnitt nach 3a wird der gesamte Aufbau des Betätigungsmittels 19, bestehend aus der Steuerwelle 27 mit Steuerkurve 26 und einemelektrisch arbeitenden Aktuator, der weiter unten noch beschrieben wird, sichtbar. Die Steuerwelle 27 ist in den beiden Zapfen 11 gelagert, die seitlich senkrecht abstehend am freien Ende des topfförmigen Gehäuses 13 ausgebildet sind. Um den Außenumfang dieser Zapfen 11 sind die beiden Torsionsfedern 12 angeordnet, die dafür Sorge tragen, dass der unbetätigte Innenhebel 4 immer in seiner höchsten Position steht. Auch sieht man hier den Lagerbolzen der Rolle 6, der ausschließlich im Innenhebel 4 angeordnet ist, um eine Verschwenkbewegung bei entriegelter Stellung des Verriegelungskolbens 20 zu gewährleisten. Die Rolle 6 wurde wegen der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
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Wie hier besonders gut sichtbar ist, ist auf dem Umfang der Steuerwelle 27 die sich in ihrer axialer Richtung erstreckende Steuerkurve 26 eingearbeitet. Sie weist ein Minimum 28 und ein Maximum 29 auf, in dem der Durchmesser der Steuerwelle 27 im Minimum 28 am geringsten ist und im Maximum 29 nahezu dem Außendurchmesser der Steuerwelle entspricht.
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An den beiden Enden der Steuerwelle 27 ist je eine elektrische Ringspule 30, 30' als elektrisch arbeitender Aktuator angeordnet. Im Inneren jeder Ringspule befindet sich ein rundstabförmiger Magnet 31, 31', der bevorzugt als Permanentmagnet ausgebildet ist. Gehalten werden beide von einem ringförmigen Stopfen 32, 32' in jedem Zapfen 11, der auch gleichzeitig die Zapfen 11verschließt. Je eine Druckfeder 33, 33' stützt sich einerseits an der der Ringspule zugewandten Stirnseite der Steuerwelle 27 und an dem Stopfen 32, 32' ab. Um Bauraum zu sparen, umschließt die Druckfeder 33 konzentrisch die Ringspule 30 und den Magneten 31 und die Druckfeder 33' die Ringspule 30' und den Magneten 31'. Die Steuerwelle 27 mit ihren Ringspulen 30 und 30' und den Magneten 31 und 31' sowie die Druckfedern 33 und 33' bilden in diesem Ausführungsbeispiel das Betätigungsmittel 19.
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In 3a ist die entkoppelte Position des Verriegelungskolbens 20 dargestellt. Damit der Verriegelungskolben 20 diese Stellung einnehmen kann, muss sich seine Rippe mit ihrer Gleitfläche 23 im Minimum 28 der Steuerkurve 26 befinden. Dies bedeutet, dass eine freie Stirnseite der Steuerwelle 27 an dem Magnet 31' anliegt. Die Druckfeder 33' ist dann stark zusammengedrückt, die Druckfeder 33 weist ihre größte Länge auf. Aufgrund des Magnet 31' kann die Spule 30' stromlos bleiben.
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Weiterhin ist in 3a die Lage und Anordnung der Blattfeder 25 sichtbar. Sie ist als w-förmig gebogene Blattfeder ausgebildet, deren Mittelteil 34 sich an dem stufenförmigen Absatz 24 abstützt. Ihre beiden freien Enden stützen sich unter Zuhilfenahme eines Halters 35 an gegenüber liegenden Öffnungen im topfförmigen Gehäuse 13 ab.
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3b verdeutlicht nochmals die Anordnung der Steuerwelle 27 in den beiden Zapfen 11 bzw. die Lage des Verriegelungskolbens 20 im topfförmigen Gehäuse 13 und die Lage der Blattfeder 25. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, wobei wegen der besseren Übersichtlichkeit nicht alle Bauteile mit Bezugsziffern versehen wurden. Hier sieht man besonders deutlich, dass der stufenförmige Absatz 24 nicht unter der Unterseite des Querjoches 16 liegt, der Verriegelungskolben 20 also in seiner entriegelten Position steht.
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In den 4a und 4b sind die gleichen Ansichten wie in den 3a und 3b dargestellt, mit dem einzigen Unterschied, dass hier der Innenhebel 4 mit dem Außenhebel 2 über den Verriegelungskolben 20 gekoppelt ist, d.h. der Absatz 24 des Verriegelungskolbens 20 untergreift das Querjoch 16 des Innenhebels 4. Auch hier sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen.
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Um in die verriegelte Position zu gelangen, muss der Verriegelungskolben 20 gegen die Kraft seiner Blattfeder 25 verschoben werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Steuerwelle 27 in ihre gegenüber der in den 3a und 3b gezeigten Stellung in ihre andere Endstellung verschoben wird. Dadurch bewegt sich die Gleitfläche 23 entlang der Steuerkurve 26 zum Maximum 29. Diese Bewegung der Steuerwelle 27 wird dadurch erreicht, dass durch Anlegen einer Spannung an der Ringspule 30' ein Magnetfeld erzeugt wird, das dem Magnetfeld des Magneten 31' entgegenwirkt. Dadurch kann sich aufgrund der Kraft der Druckfeder 33' die Steuerwelle 27 in Richtung auf die Ringspule 30 bewegen. Unterstützt werden diese Bewegung durch das Magnetfeld des Magneten 31 sowie durch Anlegen einer Spannung an die Ringspule 30 derart, dass sie ein Magnetfeld erzeugt, durch das die Steuerwelle 27 angezogen wird, auch gegen die Kraft der Druckfeder 33 und der Blattfeder 25. Sobald die Steuerwelle 27 an dem Magnet 32 anliegt, können die Ringspule 30 und 30' spannungslos geschaltet werden.
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In der 5a wird nochmals sehr stark vereinfacht die Steuerkurve 26 und die beiden Ringspulen 30 und 30' sowie die Druckfedern 33 und 33' zusammen mit dem skizziert dargestellten Verriegelungskolben 20 mit seiner Blattfeder 25 dargestellt. Man sieht hier sehr deutlich, wie die Gleitfläche 23 der Rippe des Verriegelungskolbens vom Maximum 29 zum Minimum 28 der Steuerkurve 26 und umgekehrt bewegt werden kann. Auch sieht man hier, dass keinerlei Arretierungsmittel an der Steuerkurve 26 angeordnet sind. Zum Halten der Steuerwelle 27 in ihren beiden Endpositionen bei spannungslosen Ringspulen 30 bzw. 30' dienen deshalb die beiden Magnete 31 und 31', die in 5a nicht separat dargestellt wurden.
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In 5b ist eine Weiterentwicklung der Steuerkurve 26 stark schematisiert dargestellt. Hier befindet sich am Minimum 28 und am Maximum 29 jeweils eine als Vertiefung 36 und 37 ausgebildete Rastmulde. Ihre Kontur entspricht der Gleitfläche 23 an der Rippe des Verriegelungskolbens 20. Dadurch kann der Verriegelungskolben 20 in seinen beiden Positionen arretiert werden, ohne dass an den Ringspulen rundstabförmige Magnete verwendet werden müssen. Auf diese Weise wird eine einfache bistabile Anordnung geschaffen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schlepphebel
- 2
- Außenhebel
- 3
- Arme von 2
- 4
- Innenhebel
- 5
- Mittelabschnitt von 4
- 6
- Rolle
- 7
- Steg
- 8
- Unterseite von 1
- 9
- Anlagefläche
- 10
- Achse
- 11
- Zapfen
- 12
- Torsionsfeder
- 13
- zylinderartiges Gehäuse
- 14
- kalottenartige Kontaktfläche
- 15
- Ende gegenüber von 18
- 16
- Querjoch
- 17
- Arme von 4
- 18
- Ende von 2 gegenüber 15
- 19
- Betätigungsmittel
- 20
- Verriegelungskolben
- 21
- Bohrung in 13
- 22
- vorderer Bereich von 20
- 23
- Gleitfläche
- 24
- stufenförmiger Absatz an 20
- 25
- Blattfeder
- 26
- Steuerkurve
- 27
- Steuerwelle
- 28
- Minimum
- 29
- Maximum
- 30, 30'
- Ringspule
- 31, 31'
- rundstabförmiger Magnet
- 32, 32'
- ringförmiger Stopfen
- 33, 33'
- Druckfeder
- 34
- Mittelteil von 25
- 35
- Halter
- 36
- Vertiefung
- 37
- Vertiefung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007029465 A1 [0004]
- WO 2016/197088 A1 [0006]
