DE102019133661A1

DE102019133661A1 - Gleitende nockenwellenanordnung

Info

Publication number: DE102019133661A1
Application number: DE102019133661.9A
Authority: DE
Inventors: Hong Wai Nguyen; Domenic Certo; Bradley R. KAAN; Joseph J. Moon
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2019-01-17
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2020-07-23
Also published as: US20200232348A1; CN111441839A

Abstract

Eine Nockenwellenanordnung beinhaltet ein Stellglied und eine axial bewegbare Struktur, die an einer Basiswelle montiert ist, wobei die axial bewegbare Struktur eine Vielzahl von Nockenpaketen und ein Zylindernocken beinhaltet. Die axial bewegbare Struktur bewegt sich entlang der Basiswelle in axialer Richtung entlang einer Längsachse der Basiswelle, ist aber drehbar an der Basiswelle befestigt. Der Zylindernocken beinhaltet eine Innenwand und eine Außenwand, die eine Kontrollnut dazwischen definiert. Die Kontrollnut definiert ferner erste und zweite Bereiche, wobei der erste Bereich eine feste schmale Kontrollrillenbreite beinhaltet und der zweite Bereich eine progressiv abnehmende Kontrollrillenbreite beinhaltet. Das Stellglied verschiebt die axial bewegbare Struktur relativ zur Basiswelle zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position. In der Außenwand ist eine Aussparung definiert, so dass die Aussparung angrenzend an den ersten Bereich angeordnet ist.

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine gleitende Nockenwelle für einen Fahrzeugmotor.
HINTERGRUND
In modernen Verbrennungsmotoren werden zur Optimierung der Ladungsbewegung im Brennraum variable Ventilantriebe eingesetzt, mit denen an den Gaswechselventilen des Verbrennungsmotors unterschiedliche Ventilhübe eingestellt werden können. Durch die axiale Verschiebung der Nocke wird am jeweiligen Gaswechselventil ein anderer Ventilhub eingestellt. Der traditionelle Ventilantrieb beinhaltet einen gleitenden Nocken, der drehfest, aber axial verschiebbar auf einer Nockenwelle montiert ist, wobei der gleitende Nocken ferner einen Zylindernocken mit einer Vielzahl von Nuten beinhalten kann und bei dem zur axialen Verschiebung des gleitenden Nockens ein Stellglied mit einer Vielzahl von Stiften vorgesehen ist, die aktiviert werden können. Der Zylindernocken kann eine erste, rechtsseitige Nut und eine zweite, linksseitige Nut aufweisen, die am Umfang des Zylindernockens nebeneinander angeordnet sind und mit einer gemeinsamen Auslaufnut verschmelzen. Die Stifte des Stellglieds wirken mit den Nuten des Zylindernockens zusammen.
Darüber hinaus ist bereits ein Ventilantrieb bekannt, bei dem die Nuten des Zylindernockens am Umfang des Zylindernockens hintereinander angeordnet sind, insbesondere eine erste Nut zur axialen Verschiebung des gleitenden Nockens in eine erste Richtung und eine zweite Nut zur axialen Verschiebung des gleitenden Nockens in eine entgegengesetzte zweite Richtung. In diesem Ventilantrieb weist das Stellglied auch eine Vielzahl von Stiften auf, die aktiviert werden können, um eine axiale Verschiebung des gleitenden Nockens herbeizuführen, insbesondere einen ersten Stift zur axialen Verschiebung des gleitender Nockens in die beiden Richtungen um ein erstes Axialsegment und einen zweiten Stift zur axialen Verschiebung des gleitender Nockens in die beiden Richtungen um ein zweites Axialsegment.
Für die Motorsteuerung eines Verbrennungsmotors mit einem solchen Ventilantrieb, der mindestens einen verschiebbaren gleitenden Nocken aufweist, ist es notwendig, die relative Position des gleitenden Nockens auf der Nockenwelle und damit der Nocken gegenüber dem zu aktivierenden Gaswechselventil des Verbrennungsmotors zu kennen. Bisher war es schwierig, die Relativposition des gleitenden Nockens auf der Nockenwelle und damit die Relativposition der Nockenbahnen zum zu aktivierenden Gaswechselventil sicher und zuverlässig zu erfassen.
BESCHREIBUNG
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist eine Nockenwellenanordnung vorgesehen, wobei die Nockenwellenanordnung ein Stellglied und eine axial bewegbare Struktur beinhaltet, die an einer Basiswelle montiert ist, wobei die axial bewegbare Struktur eine Vielzahl von Nockenpaketen und einen Zylindernocken beinhaltet. Die axial bewegbare Struktur bewegt sich entlang der Basiswelle in axialer Richtung entlang einer Längsachse der Basiswelle, ist aber drehbar an der Basiswelle befestigt. Der Zylindernocken beinhaltet eine Innenwand und eine Außenwand, die eine Kontrollnut dazwischen definiert. Die Kontrollnut beinhaltet ferner erste und zweite Bereiche, wobei der zweite Bereich eine feste schmale Kontrollrillenbreite definiert und der erste Bereich eine sich progressiv ändernde Kontrollrillenbreite beinhaltet. Das Stellglied verschiebt die axial bewegbare Struktur relativ zur Basiswelle zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position. In der Außenwand des Laufes ist eine Aussparung definiert, so dass die Aussparung angrenzend an den zweiten Bereich der Kontrollnut angeordnet ist.
Die Nockenwellenanordnung kann ferner einen Sensor beinhalten, der eingerichtet ist, um mit der axial bewegbaren Struktur entlang eines ersten Sensorpfades auszurichten, wenn sich die axial bewegbare Struktur in die erste Position bewegt. Der vorgenannte Sensor kann auch eingerichtet werden, um mit der axial bewegbaren Struktur entlang eines zweiten Sensorpfades auszurichten, wenn sich die axial bewegbare Struktur in die zweite Position bewegt. Der erste Sensorpfad überlagert die Außenwand und die in der Außenwand definierte Aussparung. Der zweite Sensorpfad überlagert die Kontrollnut und die Außenwand. Es versteht sich jedoch, dass die Aussparung außerhalb des zweiten Sensorpfades angeordnet ist. Somit kann die vorgenannte Nockenwellenanordnung der vorliegenden Offenbarung auch ein Motorsteuermodul in Verbindung mit dem Stellglied und dem Sensor beinhalten.
Die Aussparung und die Außenwand können eingerichtet werden, um über einen Sensor mit einem Motorsteuergerät zu kommunizieren, um die erste Position der axial bewegbaren Struktur zu erfassen/bestätigen, wenn die Aussparung und die Außenwand in einem ersten Sensorpfad mit dem Sensor ausgerichtet sind. Der Sensor ist eingerichtet, um Rückmeldesignale (in Form eines ersten Datensatzes) an das Motorsteuermodul entsprechend der Struktur der Zylindernocke entlang des ersten Sensorpfades zu übertragen. Genauer gesagt, sind die Aussparung und die Außenwand eingerichtet, um mit einem Motorsteuermodul über einen Sensor zu kommunizieren, um die erste Position der axial bewegbaren Struktur zu erfassen/bestätigen, wenn die Aussparung und die Außenwand in einem ersten Sensorpfad mit dem Sensor ausgerichtet sind.
Ebenso können die Kontrollnut und die Außenwand auch eingerichtet werden, um über den Sensor mit einem Motorsteuermodul zu kommunizieren, um die zweite Position der axial bewegbaren Struktur zu erfassen/bestätigen, wenn die Kontrollnut und die Außenwand in einem zweiten Sensorpfad mit dem Sensor ausgerichtet sind. Der Sensor ist eingerichtet, um Rückmeldesignale (in Form eines zweiten Datensatzes) an das Motorsteuermodul entsprechend der Struktur der Zylindernocke entlang des zweiten Sensorpfades zu übertragen.
Jedes Nockenpaket in der Vielzahl von Nockenpaketen beinhaltet eine erste Nockenwelle, die in axialer Richtung an eine zweite Nockenwelle angrenzt. Der erste Nocken ist eingerichtet, um mit dem Motorventil in Eingriff zu kommen, wenn sich die axial bewegbare Struktur in der ersten Position befindet. Ebenso ist der zweite Nocken eingerichtet, um mit dem Motorventil in Eingriff zu kommen, wenn sich die axial bewegbare Struktur in der zweiten Position befindet.
In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine Motoranordnung ein Motorsteuerungsmodul, einen Verbrennungsmotor, eine Nockenwellenanordnung, ein Stellglied und einen Sensor. Der Verbrennungsmotor beinhaltet einen ersten Zylinder, einen zweiten Zylinder, ein erstes Ventil, das funktional mit dem ersten Zylinder gekoppelt ist, und ein zweites Ventil, das funktional mit dem zweiten Zylinder gekoppelt ist. Die Nockenwellenanordnung kann mit dem ersten und zweiten Ventil des Verbrennungsmotors gekoppelt werden. Die Nockenwellenanordnung beinhaltet weiterhin eine Basiswelle und eine axial bewegbare Struktur, die auf der Basiswelle montiert ist. Die Basiswelle kann sich entlang einer Längsachse erstrecken und ist so eingerichtet, dass sie sich um die Längsachse dreht. Die axial bewegbare Struktur ist eingerichtet, um sich zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position auf der Basiswelle zu bewegen, während die axial bewegbare Struktur drehbar an der Basiswelle befestigt ist. Die vorgenannte axial bewegbare Struktur beinhaltet einen Zylindernocken mit einer zwischen einer Innenwand und einer Außenwand des Zylindernockens definierten Kontrollnut. Die Kontrollnut kann eine feste schmale Nutbreite über einen zweiten Bereich definieren und eine vergrößerte Nutbreite definieren, die sich in mindestens einem Abschnitt eines ersten Bereichs des Zylindernockens progressiv ändert.
Das Stellglied ist eingerichtet, um die axial bewegbare Struktur zwischen der ersten und zweiten Position über einen Stift des Stellglieds in Eingriff mit der Kontrollnut im Zylindernocken gemäß einem Ausgangssignal des Motorsteuermoduls zu bewegen. Der Sensor ist eingerichtet, um einen ersten Datensatz (Rückmeldesignal) an das Motorsteuermodul zu senden, wenn sich die axial bewegbare Struktur in der ersten Position befindet. Der Sensor ist auch eingerichtet, um einen zweiten Datensatz (Rückmeldesignal) an das Motorsteuermodul zu senden, wenn sich die axial bewegbare Struktur in der zweiten Position befindet. Es versteht sich, dass eine Aussparung in der Außenwand des Zylindernockens definiert ist und mit dem Sensor ausgerichtet ist, wenn sich die axial bewegbare Struktur in der ersten Position befindet.
In Bezug auf die vorgenannte Motoranordnung kann die vergrößerte Nutbreite des ersten Bereichs größer sein als die feste schmale Nutbreite des zweiten Bereichs. Wie angegeben, kann das Stellglied mindestens einen Stift beinhalten, der eingerichtet ist, um sich als Reaktion auf das Ausgangssignal des Motorsteuermoduls zwischen der eingefahrenen und der ausgefahrenen Position (wo der Stift in die Kontrollnut eingreift) zu bewegen. Darüber hinaus kann die axial bewegbare Struktur weiterhin eine Vielzahl von Nockenpaketen beinhalten, die eingerichtet sind, um sich synchron mit dem Zylindernocken zu drehen, wenn sich die axial bewegbare Struktur zusammen mit der Basiswelle dreht. Jedes Nockenpaket in der Vielzahl von Nockenpaketen beinhaltet eine erste Nockenwelle, die an eine zweite Nockenwelle angrenzt. Die erste Nocke hat eine erste maximale Nockenhöhe, die zweite Nocke hat eine zweite maximale Nockenhöhe, und die erste maximale Nockenhöhe unterscheidet sich von der zweiten maximalen Nockenhöhe.
Die vorliegende Offenbarung und ihre besonderen Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren betrachtet wird, ersichtlich.
Figurenliste
Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung, dem besten Modus, den Ansprüchen und den dazugehörigen Figuren:

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Motoranordnung.
2A ist eine isometrische Ansicht eines Zylindernockens für eine erste Ausführungsform der Nockenwellenanordnung in einer ersten Position.
2B ist eine isometrische Ansicht des Zylindernockens von 2A für die erste Ausführungsform der Nockenwellenanordnung in einer zweiten Position.
2C ist eine schematische Ansicht einer Nockenwellenbaugruppe der Motorbaugruppe von 2A-2B (da sich die Nockenwellenbaugruppe relativ zu einem Stellgliedstift dreht) gemäß einem Beispiel, einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2D ist eine schematische Darstellung einer Zylindernocke für eine weitere exemplarische Nockenwellenanordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung.
3 ist eine schematische Ansicht der exemplarischen, nicht einschränkenden Nockenwellenanordnung in 2A-2C, wobei sich die Nockenwellenanordnung in einer ersten Position befindet.
4 ist eine schematische Ansicht der exemplarischen, nicht einschränkenden Nockenwellenanordnung in 2A-2C, wobei sich die Nockenwellenanordnung in einer zweiten Position befindet.

Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf gleiche Teile in der Beschreibung mehrerer Ansichten der Figuren.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es wird nun ausführlich auf die derzeit bevorzugten Kompositionen, Ausführungsformen und Methoden der vorliegenden Offenbarung verwiesen, die die bevorzugten Ausführungsformen zur Ausübung der derzeit den Erfindern bekannten Offenbarung darstellen. Die Zahlen sind nicht unbedingt skalierbar. Es ist jedoch zu verstehen, dass die offenbarten Ausführungsformen nur exemplarisch für die vorliegende Offenbarung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert sein kann. Daher sind die hierin offenbarten spezifischen Details nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als repräsentative Grundlage für jeden Aspekt der vorliegenden Offenbarung und/oder als repräsentative Grundlage für die Unterweisung eines Fachmanns, die vorliegende Offenbarung unterschiedlich anzuwenden.
Mit Ausnahme der Beispiele oder, wenn nicht ausdrücklich anders angegeben, sind alle numerischen Größen in dieser Beschreibung, die Materialmengen oder Reaktions- und/oder Verwendungsbedingungen angeben, als durch das Wort „etwa“ modifiziert zu verstehen, um den größtmöglichen Umfang der vorliegenden Offenbarung zu beschreiben. Im Allgemeinen wird die Praxis innerhalb der angegebenen numerischen Grenzen bevorzugt. Auch, wenn nicht ausdrücklich anders angegeben: Prozent, „Teile von“ und Verhältniswerte sind Gewichtsangaben; die Beschreibung einer Gruppe oder Klasse von Materialien, die für einen bestimmten Zweck im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung geeignet oder bevorzugt sind, impliziert, dass Mischungen von zwei oder mehr der Mitglieder der Gruppe oder Klasse gleichermaßen geeignet oder bevorzugt sind; die erste Definition eines Akronyms oder einer anderen Abkürzung gilt für alle nachfolgenden Verwendungen derselben Abkürzung und gilt entsprechend für normale grammatikalische Variationen der ursprünglich definierten Abkürzung; und, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, wird die Messung einer Eigenschaft durch dieselbe Technik bestimmt, auf die zuvor oder später für dieselbe Eigenschaft Bezug genommen wurde.
Es ist auch zu verstehen, dass diese vorliegende Offenbarung nicht auf die im Folgenden beschriebenen spezifischen Ausführungsformen und Methoden beschränkt ist, da spezifische Komponenten und/oder Bedingungen natürlich variieren können. Darüber hinaus wird die hier verwendete Terminologie nur zur Beschreibung bestimmter Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendet und soll in keiner Weise eingeschränkt werden.
Es ist auch zu beachten, dass die Singularform „ein“, „eine(r)(s)“ und „der, die, das“, wie sie in der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen verwendet wird, mehrere Referenzen umfasst, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes anzeigt. So ist beispielsweise vorgesehen, dass die Referenz auf eine Komponente im Singular eine Vielzahl von Komponenten umfasst.
Der Begriff „umfassend“ ist gleichbedeutend mit „einschließend“, „habend“, „enthaltend“ oder „gekennzeichnet durch“. Diese Bedingungen sind inklusive und unbefristet und schließen zusätzliche, nicht erwähnte Elemente oder Verfahrensschritte nicht aus.
Der Ausdruck „bestehend aus“ schließt jedes Element, jeden Schritt oder jede Zutat aus, die nicht im Anspruch angegeben ist. Der Ausdruck „im Wesentlichen bestehend aus“ beschränkt den Umfang eines Anspruchs auf die spezifizierten Materialien oder Schritte sowie auf solche, die die grundlegenden und neuartigen Eigenschaften des beanspruchten Gegenstands nicht wesentlich beeinträchtigen.
Die Begriffe „umfassend“, „bestehend aus“ und „im Wesentlichen bestehend aus“ können alternativ verwendet werden. Wird einer dieser drei Begriffe verwendet, kann der derzeit offenbarte und beanspruchte Gegenstand die Verwendung eines der beiden anderen Begriffe beinhalten.
Während dieser Anwendung, in der auf Veröffentlichungen verwiesen wird, werden die Offenlegungen dieser Veröffentlichungen in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme in diese Anwendung aufgenommen, um den Stand der Technik, auf den sich diese vorliegende Offenbarung bezieht, besser zu beschreiben.
Die nachfolgende detaillierte Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und soll weder die vorliegende Offenbarung noch die Anwendung und Verwendung der vorliegenden Offenbarung einschränken. Darüber hinaus besteht keine Absicht, an eine Theorie gebunden zu sein, die im vorstehenden Hintergrund oder in der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt wird.
Unter Bezugnahme auf die Figuren, wobei gleiche Bezugszeichen gleichartigen oder ähnlichen Komponenten in den einzelnen Figuren entsprechen, veranschaulicht 1 schematisch ein Fahrzeug 10, wie beispielsweise ein Auto, Lastwagen oder Motorrad. Das Fahrzeug 10 beinhaltet eine Motoranordnung 12. Die Motoranordnung 12 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 14 und ein Steuermodul 16, ein solches Motorsteuermodul (ECU), in elektronischer Verbindung mit dem Verbrennungsmotor 14. Die Begriffe „Steuermodul“, „Modul“, „Steuerung“, „Steuereinheit“, „Prozessor“ und ähnliche Begriffe bedeuten eine oder mehrere Kombinationen aus einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASIC), elektronischen Schaltungen, Zentraleinheit(en) (vorzugsweise Mikroprozessor(en)) und zugehörigem Speicher und Speicher (nur lesend, programmierbar, nur lesend, wahlfrei, Festplatte, etc.).) Ausführen eines oder mehrerer Software- oder Firmwareprogramme oder -routinen, kombinatorischer Logikschaltung(en), sequentieller Logikschaltung(en), Ein-/Ausgabeschaltung(en) und Vorrichtungen, geeigneter Signalkonditionierung und Pufferschaltung und anderer Komponenten, um die beschriebene Funktionalität bereitzustellen. „Software“, „Firmware“, „Programme“, „Anweisungen“, „Routinen“, „Code“, „Algorithmen“ und ähnliche Begriffe bedeuten alle ausführbaren Befehlssätze der Steuerung, einschließlich Kalibrierungen und Nachschlagetabellen. Das Steuermodul 16 kann eine Reihe von Steuerroutinen ausführen lassen, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen. Routinen werden ausgeführt, beispielsweise durch eine zentrale Verarbeitungseinheit, und sind betreibbar, um Eingänge von Abtastvorrichtungen und anderen vernetzten Steuermodulen zu überwachen und Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb von Stellgliedern zu steuern. Routinen können ereignisgesteuert oder in regelmäßigen Abständen ausgeführt werden.
Der Verbrennungsmotor 14 beinhaltet einen Motorblock 18, der eine Vielzahl von Zylindern 20A, 20B, 20C und 20D definiert. Mit anderen Worten, der Motorblock 18 beinhaltet einen ersten Zylinder 20A, einen zweiten Zylinder 20B, einen dritten Zylinder 20C und einen vierten Zylinder 20D. Obwohl 1 vier Zylinder schematisch darstellt, kann der Verbrennungsmotor 14 mehr oder weniger Zylinder beinhalten. Die Zylinder 20A, 20B, 20C und 20D sind voneinander beabstandet, können aber im Wesentlichen entlang einer Motorachse E ausgerichtet sein. Jeder der Zylinder 20A, 20B, 20C und 20D ist eingerichtet, geformt und bemessen, um einen Kolben aufzunehmen (nicht dargestellt). Die Kolben sind so eingerichtet, dass sie sich innerhalb der Zylinder 20A, 20B, 20C und 20D hin- und herbewegen. Jeder Zylinder 20A, 20B, 20C, 20D definiert eine entsprechende Brennkammer 22A, 22B, 22C, 22D. Während des Betriebs des Verbrennungsmotors 14 wird in den Brennkammern 22A, 22B, 22C und 22D ein Luft-Kraftstoff-Gemisch verbrannt, um die Kolben hin- und hergehend anzutreiben. Die Hin- und Herbewegung der Kolben treibt eine Kurbelwelle (nicht dargestellt) an, die funktional mit den Rädern (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 10 verbunden ist. Die Drehung der Kurbelwelle kann dazu führen, dass sich die Räder drehen und dadurch das Fahrzeug 10 antreiben.
Um das Fahrzeug 10 anzutreiben, sollte ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in die Brennkammern 22A, 22B, 22C und 22D eingebracht werden. Zu diesem Zweck beinhaltet der Verbrennungsmotor 14 eine Vielzahl von Einlassöffnungen 24, die in Fluidverbindung mit einem Ansaugkrümmer gekoppelt sind (nicht dargestellt). In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet der Verbrennungsmotor 14 zwei Einlassöffnungen 24 in Fluidverbindung mit jeder Brennkammer 22A, 22B, 22C und 22D. Der Verbrennungsmotor 14 kann jedoch mehr oder weniger Einlassöffnungen 24 pro Brennkammer 22A, 22B, 22C und 22D beinhalten. Der Verbrennungsmotor 14 beinhaltet mindestens eine Ansaugöffnung 24 pro Zylinder 20A, 20B, 20C, 20D.
Der Verbrennungsmotor 14 beinhaltet ferner eine Vielzahl von Einlassventilen 26, die eingerichtet sind, um den Fluss der Einlassladung durch die Einlassöffnungen 24 zu steuern. Die Anzahl der Einlassventile 26 entspricht der Anzahl der Einlassöffnungen 24. Jedes Einlassventil 26 ist zumindest teilweise in einer entsprechenden Einlassöffnung 24 angeordnet. Insbesondere ist jedes Einlassventil 26 eingerichtet, um sich entlang der entsprechenden Einlassöffnung 24 zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position zu bewegen. In der geöffneten Position ermöglicht das Einlassventil 26, dass die Einlassladung über die entsprechende Einlassöffnung 24 in eine entsprechende Brennkammer 22A, 22B, 22C oder 22D gelangt. Umgekehrt verhindert das Einlassventil 26 in geschlossener Stellung, dass die Einlassladung über die Einlassöffnung 24 in die entsprechende Brennkammer 22A, 22B, 22C oder 22D gelangt.
Wie vorstehend erläutert, kann der Verbrennungsmotor 14 das Luft-/Kraftstoffgemisch verbrennen, sobald das Luft-/Kraftstoffgemisch in die Brennkammer 22A, 22B, 22C oder 22D gelangt. So kann beispielsweise der Verbrennungsmotor 14 das Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Brennkammer 22A, 22B, 22C oder 22D mit einer Zündanlage verbrennen (nicht dargestellt). Bei dieser Verbrennung entstehen Abgase. Um diese Abgase auszustoßen, definiert der Verbrennungsmotor 14 eine Vielzahl von Abgasöffnungen 28. Die Auslassöffnungen 28 stehen in Fluidverbindung mit den Brennkammern 22A, 22B, 22C oder 22D. In der dargestellten Ausführungsform stehen zwei Auslassöffnungen 28 mit jeder Brennkammer 22A, 22B, 22C oder 22D in Fluidverbindung. Es können jedoch mehr oder weniger Auslassöffnungen 28 mit jeder Brennkammer 22A, 22B, 22C oder 22D in Fluidverbindung gekoppelt sein. Der Verbrennungsmotor 14 beinhaltet mindestens eine Abgasöffnung 28 pro Zylinder 20A, 20B, 20C oder 20D.
Der Verbrennungsmotor 14 beinhaltet ferner eine Vielzahl von Auslassventilen 30 in Fluidverbindung mit den Brennkammern 22A, 22B, 22C oder 22D. Jedes Auslassventil 30 ist zumindest teilweise in einer entsprechenden Auslassöffnung 28 angeordnet. Insbesondere ist jedes Auslassventil 30 eingerichtet, um sich entlang der entsprechenden Auslassöffnung 28 zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position zu bewegen. In der geöffneten Position lässt das Auslassventil 30 die Abgase über die entsprechende Abgasöffnung 28 aus der entsprechenden Brennkammer 22A, 22B, 22C oder 22D entweichen. Das Fahrzeug 10 kann ein Abgassystem (nicht dargestellt) beinhalten, das eingerichtet ist, um Abgase aus dem Verbrennungsmotor 14 aufzunehmen und zu behandeln. In der geschlossenen Position verhindert das Auslassventil 30, dass die Abgase die entsprechende Brennkammer 22A, 22B, 22C oder 22D über die entsprechende Auslassöffnung 28 verlassen.
Wie im Folgenden ausführlich erläutert, können Einlassventil 26 und Auslassventil 30 ( 1) auch allgemein als Motorventile 66 (3-4) oder einfach Ventile bezeichnet werden. Jedes Ventil 66 (3-4) ist funktional gekoppelt oder mit einem Zylinder 20A, 20B, 20C oder 20D verbunden. Dementsprechend sind die Ventile 66 (3-4) eingerichtet, um den Fluidstrom (d.h. Luft-Kraftstoffgemisch für Einlassventile 26 und Abgas für Auslassventil 30) zum entsprechenden Zylinder 20A, 20B, 20C oder 20D zu steuern.
Mit weiterem Bezug auf 1A beinhaltet die Motorbaugruppe 12 ferner ein Ventilsystem 32, das eingerichtet ist, um die Funktion der Einlassventile 26 und Auslassventile 30 zu steuern. Insbesondere kann das Ventiltrieb-System 32 die Einlassventile 26 und die Auslassventile 30 zwischen der offenen und der geschlossenen Position bewegen, basierend zumindest teilweise auf den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 14 (z.B. Motordrehzahl). Das Ventiltrieb-System 32 beinhaltet eine oder mehrere Nockenwellenanordnungen 33 (siehe 3-4) im Wesentlichen parallel zur Motorachse E. In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet das Ventiltrieb-System 32 zwei Nockenwellenanordnungen 33. Eine Nockenwellenanordnung 33 ist eingerichtet, um den Betrieb der Einlassventile 26 zu steuern, und die andere Nockenwellenanordnung 33 kann den Betrieb der Auslassventile 30 steuern.
Unter Bezugnahme auf 1B ist nun eine Darstellung eines gleitenden Nockenwellendeckels 40 mit Positionsverstellgliedern (34A - 34D) und Positionserfassungssensoren 52 gemäß den Aspekten der exemplarischen Ausführungsform dargestellt. Der gleitende Nockenwellendeckel 40 umhüllt den Einlass 82 und den Auslass 84 der gleitenden Nockenwellen als Schutz vor äußeren Umgebungseinschlüssen und hält Ölspritzer zurück, die durch den Betrieb des Motors entstehen. Die Positionserkennungssensoren 52 sind im gleitenden Nockenwellendeckel 40 benachbart zu mindestens einem Positionsverschiebeschlitz so angeordnet, dass die Position mindestens eines Zylindernockens 56, z.B. Nockenwellenzylinder (56), von dem/den Positionserkennungssensor(en) 52 wie hierin beschrieben erfasst werden kann. Die Positionserkennungssensoren 52 können von dem Typ sein, der zur Positionserkennung verwendet wird, die für eine Motorumgebung geeignet ist, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, einen Halleffekt-Sensor.
Mit Bezug auf 1 beinhaltet die Ventiltriebs-Anordnung 32 zusätzlich zu den Nockenwellenanordnungen 33 eine Vielzahl von Stellgliedern 34A, 34B, wie beispielsweise Magnete, in Verbindung mit dem Steuermodul 16. Die Stellglieder 34A, 34B können elektronisch mit dem Steuermodul 16 verbunden sein und stehen somit in elektronischer Verbindung mit dem Steuermodul 16. Das Steuermodul 16 kann Teil des Ventiltrieb-Systems 32 sein. In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet das Ventiltrieb-System 32 erste, zweite Stellglieder 34A, 34B. Die Stellglieder 34A und 34B sind dem ersten und zweiten Zylinder 20A, 20B funktional zugeordnet, wobei das Stellglied 34A die Nocken in Vorwärtsrichtung verschiebt und das Stellglied 34B die Nocken in Rückwärtsrichtung zurück verschiebt. Ebenso sind die Stellglieder 34C und 34D dem dritten und vierten Zylinder 20C, 20D funktional zugeordnet, wobei das Stellglied 34C die Nocken zwei Schritte in Vorwärtsrichtung verschiebt und das Stellglied 34D die Nocken in Rückwärtsrichtung zurück verschiebt.
Unter Bezugnahme auf die 3-4 beinhaltet eine Nockenwellenanordnung 33 ein Stellglied 34A, 34B (3-4) und eine axial bewegbare Struktur 44, die an einer Basiswelle 35 montiert ist, wobei die axial bewegbare Struktur 44 eine Vielzahl von Nockenpaketen 46 und einen Zylindernocken 56 beinhaltet. Die axial bewegbare Struktur 44 bewegt sich entlang der Basiswelle 35 in axialer Richtung entlang einer Längsachse x, 37 der Basiswelle 35, ist aber drehbar an der Basiswelle 35 befestigt. Der Zylindernocken 56 beinhaltet eine Innenwand 94 und eine Außenwand 90, die eine Kontrollnut 60 dazwischen definiert. Die Kontrollnut 60 beinhaltet ferner erste und zweite Bereiche, wobei der zweite Bereich 69 eine feste schmale Kontrollnutbreite 72 definiert und der erste Bereich 67 eine sich progressiv ändernde Kontrollnutbreite 70 beinhaltet. Das Stellglied 34A, 34B (3-4) verschiebt die axial bewegbare Struktur 44 in Bezug auf die Basiswelle 35 zwischen einer ersten Position 75 und einer zweiten Position 77. In der Außenwand 90 des Zylindernockens 56 ist eine Aussparung 92 definiert, so dass die Aussparung 92 angrenzend an den zweiten Bereich 69 der Kontrollnut 60 angeordnet ist (2A-2C).
Die Nockenwellenanordnung 33 kann ferner einen Sensor 52 beinhalten, der eingerichtet ist, um mit der axial bewegbaren Struktur 44 entlang eines ersten Sensorpfades 88 (2A) auszurichten, wenn sich die axial bewegbare Struktur 44 in die erste Position 75 bewegt ( 3). Der vorgenannte Sensor 52 kann auch eingerichtet werden, um mit der axial bewegbaren Struktur 44 entlang eines zweiten Sensorpfades 86 (2B) auszurichten, wenn sich die axial bewegbare Struktur 44 in die zweite Position 77 bewegt (4). Wie in 2A dargestellt, überlagert der erste Sensorpfad 88 die Außenwand 90 und die in der Außenwand 90 definierte Aussparung 92. Der zweite Sensorpfad 86 überlagert die Kontrollnut 60 und die Außenwand 90. (siehe 2B). Es versteht sich jedoch, dass die Aussparung 92 außerhalb des zweiten Sensorpfades 86 angeordnet ist.
Das Motorsteuermodul 16 von 1A ist in Verbindung mit dem Stellglied 34A, 34B ( 3-4) und dem Sensor 52. Das Motorsteuermodul 16 ist jedoch auch über einen Sensor 52 mit der Aussparung 92 und der Außenwand 90 verbunden, um die erste Position 75 der axial bewegbaren Struktur zu erfassen/bestätigen, wenn sich die axial bewegbare Struktur in der ersten Position 75 befindet (3). In der in 3 dargestellten Anordnung sind die Aussparung 92 und die Außenwand 90 in einem ersten Sensorpfad 88 (siehe 2A) mit dem Sensor 52 ausgerichtet. Der Sensor 52 ist eingerichtet, um Rückmeldesignale 79 (in Form eines ersten Datensatzes 81) an das Motorsteuermodul 16 entsprechend der Struktur des Zylindernockens 56 entlang des ersten Sensorpfades 88 zu übertragen. Insbesondere sind die Aussparung 92 und die Außenwand 90 eingerichtet, um mit einem Motorsteuermodul 16 über einen Sensor 52 zu kommunizieren, um die erste Position 75 der axial bewegbaren Struktur 44 zu erfassen/bestätigen, wenn die Aussparung 92 und die Außenwand 90 mit dem Sensor 52 in einem ersten Sensorpfad 88 ausgerichtet sind.
Ebenso können die Kontrollnut 60 und die Außenwand 90 auch eingerichtet werden, um über den Sensor 52 mit dem Motorsteuermodul 16 zu kommunizieren, um die zweite Position 77 der axial bewegbaren Struktur 44 zu erfassen/bestätigen, wenn die Kontrollnut 60 und die Außenwand 90 mit dem Sensor 52 in einem zweiten Sensorpfad 86 ausgerichtet sind. (Siehe 2B, 4). Der Sensor 52 ist eingerichtet, um Rückmeldesignale 79 (in Form eines zweiten Datensatzes 83) an das Motorsteuermodul 16 gemäß der Struktur des Zylindernockens 56 entlang des zweiten Sensorpfades 86 zu übertragen.
Wie in den 3-4 dargestellt, beinhaltet jedes Nockenpaket 46 in der Vielzahl der Nockenpakete 46 einen ersten Nocken 54B, der an einen zweiten Nocken 54A in Axialrichtung X, 37 angrenzt. Der erste Nocken 54B ist eingerichtet, um mit dem Motorventil 66 in Eingriff zu kommen, wenn sich die axial bewegbare Struktur 44 in der ersten Position 75 befindet. Ebenso ist der zweite Nocken 54A eingerichtet, um mit dem Motorventil 66 in Eingriff zu kommen, wenn sich die axial bewegbare Struktur 44 in der zweiten Position 77 befindet. Der erste Nocken 54B weist eine erste maximale Nockenhöhe 78 auf (siehe 4), der zweite Nocken 54A weist eine zweite maximale Nockenhöhe 76 auf (siehe 4), wobei die erste maximale Nockenhöhe 78 von der zweiten maximalen Nockenhöhe 76 verschieden ist.
In noch einer weiteren Ausführungsform der in 1 dargestellten vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine Motoranordnung 12 ein Motorsteuermodul 16, einen Verbrennungsmotor 14, eine Nockenwellenanordnung 33, ein Stellglied 34A, 34B und einen Sensor 52. Der Verbrennungsmotor 14 beinhaltet einen ersten Zylinder 20A, einen zweiten Zylinder 20B, ein erstes Ventil 66, das funktional mit dem ersten Zylinder 20A gekoppelt ist, und ein zweites Ventil 66, das funktional mit dem zweiten Zylinder 20B gekoppelt ist. Die Nockenwellenanordnung 33 kann mit dem ersten und zweiten Ventil 66 des Verbrennungsmotors 14 gekoppelt werden. Die Nockenwellenanordnung 33 beinhaltet weiterhin eine Basiswelle 35 und eine axial bewegbare Struktur 44, die auf der Basiswelle 35 montiert ist. Die Basiswelle 35 kann sich entlang einer Längsachse x, 37 erstrecken und ist eingerichtet, um die Längsachse x, 37 zu drehen. Die axial bewegbare Struktur 44 ist eingerichtet, um sich zwischen einer ersten Position 75 und einer zweiten Position 77 auf der Basiswelle 35 zu bewegen, wobei die axial bewegbare Struktur 44 drehbar an der Basiswelle 35 befestigt ist. Die vorgenannte axial bewegbare Struktur 44 beinhaltet einen Zylindernocken 56 mit einer Kontrollnut 60, die zwischen einer Innenwand 94 und einer Außenwand 90 des Zylindernockens 56 definiert ist. Die Kontrollnut 60 kann eine feste schmale Nutbreite 72 über einen zweiten Bereich 69 und eine vergrößerte Nutbreite 70 definieren, die sich in mindestens einem Abschnitt eines ersten Bereichs 67 des Zylindernockens 56 progressiv ändert.
Unter Bezugnahme auf die 3-4 ist das Stellglied 34A, 34B eingerichtet, um die axial bewegbare Struktur 44 zwischen der ersten und zweiten Position 75, 77 zu bewegen, wenn ein Stift 64A, 64B des Stellglieds in Eingriff mit der Kontrollnut 60 im Zylindernocken 56 steht - - gemäß einem Ausgangssignal 74, das vom Motorsteuermodul 16 empfangen wird. Der Sensor 52 ist eingerichtet, um einen ersten Datensatz 81 (Rückmeldesignal(e) 79) an das Motorsteuermodul 16 zu senden, wenn die axial bewegbare Struktur eine erste Position 75 ist. (siehe 3). Der Sensor 52 ist auch eingerichtet, um einen zweiten Datensatz 83 (Rückmeldesignal(e) 79) an das Motorsteuermodul 16 zu senden, wenn sich die axial bewegbare Struktur 44 in der zweiten Position 77 befindet. (siehe 4) Es versteht sich, dass in der Außenwand 90 des Zylindernockens 56 eine Aussparung 92 definiert ist, die mit dem Sensor 52 ausgerichtet ist, wenn sich die axial bewegbare Struktur 44 in der ersten Position 75 befindet, unabhängig von einer Stapeltoleranz 42.
In Bezug auf den exemplarischen Zylindernocken 56 der 2A-2C und 3-4 kann die vergrößerte Nutbreite 70 des ersten Bereichs 67 größer sein als die feste schmale Nutbreite 72 des zweiten Bereichs 69. Unabhängig von der Konfiguration der Kontrollnut ist die Vielzahl der Nockenpakete 46 so eingerichtet, dass sie sich synchron mit dem Zylindernocken 56 dreht, wenn sich die axial bewegbare Struktur 44 zusammen mit der Basiswelle 35 dreht. Wie in 2D dargestellt, ist ein weiteres Beispiel für die Kontrollnut 60 mit Außenwand 90 und Aussparung 92 dargestellt.
Insbesondere in Bezug auf das in den 3-4 dargestellte Beispiel beinhaltet die Nockenwellenanordnung 33 eine oder mehrere (zwei in den 3-4) axial bewegbare Strukturen 44, die auf der Basiswelle 35 montiert sind. Die Basiswelle 35 erstreckt sich entlang einer Längsachse X, 37. Die Basiswelle 35 kann einen ersten Wellenendabschnitt 36 und einen zweiten Wellenendabschnitt 38 gegenüber dem ersten Wellenendabschnitt 36 beinhalten. Jede axial bewegbare Struktur 44 im nicht einschränkenden Beispiel der 3-4 beinhaltet die Nockenpakete 46A-46D und den Zylindernocken 56, die in die Nockenpakete 46A-46D integriert oder an diesen befestigt sind. Die axial bewegbaren Strukturen 44 sind eingerichtet, um sich axial relativ zur Basiswelle 35 entlang der Längsachse X, 37 zu bewegen. Die axial bewegbaren Strukturen 44 sind jedoch drehbar an der Basiswelle 35 befestigt. Somit drehen sich die axial bewegbaren Strukturen 44 synchron mit der Basiswelle 35. Die Basiswelle 35 kann eine Verzahnung 48 zum Aufrechterhalten der Winkelausrichtung der axial bewegbaren Strukturen 44 auf die Basiswelle 35 sowie zur Übertragung des Antriebsmoments zwischen der Basiswelle 35 und den axial bewegbaren Strukturen 44 beinhalten.
In dem in den 3-4 dargestellten Beispiel sind die axial bewegbaren Strukturen 44 entlang der Längsachse X, 37 axial voneinander beabstandet. Jedoch, wie hierin beschrieben, kann es in der Nockenwellenanordnung zu einer Stapeltoleranz 41, 42 (siehe 2A-2B) kommen, da die axial bewegbaren Strukturen 44 und optionale Zapfen axial auf der Basiswelle 35 montiert sind. Unabhängig davon, welche Stapeltoleranzen (oder Bauabweichungen) auftreten können, kann der Sensor 52 für die Nockenwellenbaugruppe der vorliegenden Offenbarung die axiale Position (der axial bewegbaren Strukturen 44 auf) der Nockenwellenbaugruppe sowie die Drehposition (der axial bewegbaren Strukturen auf) der Nockenwellenbaugruppe genau erfassen.
Wie in 3 dargestellt, ist die axial bewegbare Struktur 44 in der ersten Position 75 dargestellt. In der ersten Position 75 kann der Sensor 52 mit dem Zylindernocken 56 der vorliegenden Offenbarung in Verbindung stehen, wobei der Sensor 52 mit dem Zylindernocken 56 im Wesentlichen entlang des ersten Sensorpfades 88 (dargestellt in 2A) ausgerichtet werden kann, wobei der erste Sensorpfad 88 die Außenwand 90 und die Aussparung in der Außenwand 90 des Zylindernockens 56 überlagert - wenn die axial bewegbare Struktur in die in 3 dargestellte erste Position 75 bewegt wurde. In dieser Position ist der Sensor 52 eingerichtet, um Rückmeldesignale 79 (siehe 1 und 3) an das Steuermodul 16 zurückzugeben, um die Axial- und Drehposition der Nockenwellenbaugruppe zu identifizieren. Insbesondere kann der Algorithmus im Steuermodul 16 Daten (über Rückmeldesignale 79 vom Sensor 52) benötigen, die erkennen, ob sich die axial bewegbare Struktur 44 in der ersten Position 75 befindet (dargestellt in 3). Dabei werden die Rückmeldesignale 79 mit einem Modell im Steuermodul verglichen, um zu bestimmen, ob Aussparung 92 und Außenwand 90 mit Sensor 52 ausgerichtet sind. Wenn sich die axial bewegbare Struktur 44 in der ersten Position 75 befindet (dargestellt in 3), sollte der Zylindernocken 56 mit dem Sensor 52 im Wesentlichen entlang des ersten Sensorpfades 88 ausgerichtet werden, so dass die Aussparung 92 und die Außenwand 90 mit dem Sensor 52 ausgerichtet sind (und die Rückmeldesignale 79 reflektieren, dass die Aussparung 92 und die Außenwand 90 mit dem Sensor 52 kommunizieren und mit diesem ausgerichtet sind). Wenn die Rückmeldesignale 79 mit dem erwarteten Muster für die erste Position übereinstimmen, kann das Steuermodul genau bestätigen oder bestimmen, dass sich die axial bewegbare Struktur 44 in der ersten Position 75 befindet (3), weil (wie in 2A) der Sensor 52 in der Lage sein wird, konsistente und zuverlässige Messwerte zu erhalten, unabhängig davon, ob der erste Sensorpfad 88 durch die erste Stapeltoleranz 42 entlang der Längsachse x, 37 in einer positiven oder negativen Richtung variiert, da die Struktur des Zylindernockens 56 (Außenwand 90 und Aussparung 92) am ersten Sensorpfad 88 in den Bereichen, die unmittelbar um den ersten Sensorpfad 88 herum liegen, konsistent (variiert nicht) ist.
Neben dem Bestimmen oder Bestätigen der axialen Bewegung der axial bewegbaren Struktur 44, wenn sich die Struktur 44 in der ersten Position 75 befindet, benötigt der Algorithmus 25 im Steuermodul 16 auch Daten (über Rückmeldesignale 79 vom Sensor), um die Drehposition der axial bewegbaren Struktur 44 und der entsprechenden Nockenpakete (Drehposition der mit dem Ventil in Eingriff stehenden Nocken) zu bestimmen/bestätigen. Da sich die Aussparung 92 und die Außenwand 90 in einer festen Winkelposition zu den Nocken befinden, ist das Steuermodul 16 (und der zugehörige Algorithmus) auch in der Lage, die genaue Drehposition der Nocken 54B zu bestimmen oder zu bestätigen, die mit den Ventilen 66 in Eingriff stehen, wenn sich die axial bewegbare(n) Struktur(en) 44 in der ersten Position befindet.
Jede axial bewegbare Struktur 44 kann eine monolithische Struktur sein. Dementsprechend können sich die Nockenpakete 46A, 46B, 46C, 46C, 46D und der Zylindernocken 56 der gleichen axial bewegbaren Struktur 44 gleichzeitig in Bezug auf die Basiswelle 35 bewegen/drehen. Obwohl die Figuren zeigen, dass jede axial bewegbare Struktur 44 vier Nockenpakete 46A, 46B, 46C, 46D beinhaltet, versteht es sich, dass jede axial bewegbare Struktur 44 mehr oder weniger Nockenpakete beinhalten kann.
Unter besonderer Bezugnahme auf 4 ist/sind die axial bewegbare(n) Struktur(en) in der zweiten Position 77 dargestellt. Wenn sich die Struktur(en) 44 in der zweiten Position 77 befinden, sind die Kontrollnut 60 und die Außenwand 90 eingerichtet, um mit dem Sensor 52 am zweiten Sensorpfad 86 zu kommunizieren (2B). Die exemplarische Kontrollrille 60 der 3-4 kann optional eine zentrale Halbinsel (dargestellt als Element 47 im Phantom) im ersten Bereich 67 beinhalten, die zwei Wege 61 in der Kontrollrille 60 im Zylindernocken 56 erzeugt. Wenn sich die axial bewegbare Struktur 44 in der zweiten Position 77 befindet, wie in 4 dargestellt, kann der Sensor 52 mit dem Zylindernocken 56 der vorliegenden Offenbarung in Verbindung stehen, wobei der Sensor 52 mit dem Zylindernocken 56 im Wesentlichen entlang des zweiten Sensorpfades 86 (dargestellt in 2B) ausgerichtet werden kann, wobei der zweite Sensorpfad 86 die Kontrollnut 60 und die Außenwand 90 des Zylindernockens 56 überlagert. In dieser Position ist der Sensor 52 eingerichtet, um auch Rückmeldesignale 79 oder den zweiten Datensatz 83 (siehe 1A und 4) an das Steuermodul 16 zurückzugeben, um die Axial- und Drehposition der Nockenwellenanordnung zu identifizieren. Insbesondere kann der Algorithmus 25 im Steuermodul 16 Daten (über Rückmeldesignale 79 vom Sensor 52) benötigen, die erkennen, ob sich die axial bewegbare Struktur 44 in der zweiten Position 77 befindet (dargestellt in 4). Dabei werden die Rückmeldesignale 79 (zweiter Datensatz 83) mit einem Modell 27 im Steuermodul 16 verglichen, um zu erkennen/bestätigen, ob die Kontrollnut 60 und die Außenwand 90 mit dem Sensor 52 ausgerichtet sind (am zweiten Sensorpfad 86 in 2B).
Wenn die Rückmeldesignale 79 (zweiter Datensatz 83) mit dem erwarteten Muster für die zweite Position 77 übereinstimmen, kann das Steuermodul 16 genau bestätigen oder bestimmen, dass sich die axial bewegbare Struktur 44 tatsächlich in der zweiten Position 77 befindet (4). Es versteht sich, dass sich der zweite Datensatz 83 deutlich von dem ersten Datensatz 81 unterscheidet, der entlang des ersten Sensorpfades 88 erhalten wird. Durch diesen signifikanten Unterschied zwischen den Datenwerten auf dem ersten Sensorpfad 88 und dem zweiten Sensorpfad 86 entfällt die Mehrdeutigkeit bezüglich der Position der axial bewegbaren Struktur(en) in der Nockenwellenanordnung und es entsteht ein genaueres System - unabhängig von Stapeltoleranzen 41, 42 oder Fertigungsvarianten 41, 42.
Der Algorithmus im Steuermodul 16 kann auch Daten (über Rückmeldesignale 79 vom Sensor) benötigen, um die Drehposition der axial bewegbaren Struktur und der zugehörigen Nockenpakete (Drehposition der mit dem Ventil in Eingriff stehenden Nocken) zu bestimmen/bestätigen, wenn sich die axial bewegbare Struktur in der zweiten Position 77 befindet. Das Steuermodul 16 (und sein zugehöriger Algorithmus) ist auch in der Lage, die genaue Drehposition der Nocken 54B zu bestimmen oder zu bestätigen, die mit den Ventilen 66 in Eingriff stehen, wenn sich die axial bewegbare(n) Struktur(en) 44 in der zweiten Position befinden, da das Steuermodul weiß: (1) die feste Winkellage der Kontrollnut 60 und der Außenwand 90 in Bezug auf den Nocken 54A (der mit Ventil 66 in Eingriff steht) in der zweiten Position; und (2) die genaue Drehposition der Kontrollnut 60 und der Außenwand 90 (über die Rückmeldesignale 79 von Sensor 52).
Daher beinhaltet der Zylindernocken 56 in allen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine Außenwand 90, wobei die Außenwand 90 eine Nutwandoberfläche 98 (die Teil der Kontrollnut 60 ist), eine Oberseite 100 und eine Seitenfläche 102 beinhaltet (siehe 2A-2C). Die Außenwand 90 ist auf dem Zylindernocken 56 definiert und definiert die Hälfte der Kontrollnut(en) 60, wie in 2A-2C dargestellt. Wie angegeben, definiert die Außenwand 90 ferner eine Aussparung 92, wobei die Aussparung 92 wahlweise in der Nähe oder angrenzend an einen zweiten Bereich 69 der Kontrollnut 60 angeordnet werden kann, der eine feste, engere Nutbreite 72 definiert, (siehe 2A-2C). Es versteht sich, dass das Modell 27 und der Algorithmus 25 im Steuermodul 16 entsprechend der eindeutig gewählten Konfiguration der Außenwand 90 und der Aussparung 92 in Bezug auf den ersten Bereich 69 der Kontrollnut 60 kalibriert werden.
Es versteht sich, dass der zweite Sensorpfad 86 entlang der Achse X, 37 variieren kann, wie durch die Stapeltoleranz (Element 42) in 2B dargestellt, während der erste Sensorpfad 88 entlang der Achse X, 37 variieren kann, wie durch die Stapeltoleranz (Element 41) in 2A dargestellt. Darüber hinaus würde der Sensor 52 im zweiten Bereich 69 nur dann Materialmangel (Aussparung 90 in 2A) erkennen, wenn der Sensor 52 im ersten Sensorpfad 88 (in der ersten Position 75) ausgerichtet ist. Im Gegensatz dazu würde Material (Außenwand 90) nur im zweiten Bereich 69 erfasst, wenn der Sensor 52 auf den zweiten Sensorpfad 86 (zweite Position 77) ausgerichtet ist. Auch hier eliminiert die Nockenwellenanordnung 33 der vorliegenden Offenbarung aufgrund der signifikanten Unterschiede zwischen den Rückmeldesignalen 79 des ersten und zweiten Sensorpfades 86, 88 im zweiten Bereich des Beispiels die Mehrdeutigkeit beim Bestimmen der axialen Position der Struktur 44 relativ zur Basiswelle 35 signifikant - unabhängig von den Stapeltoleranzen 41, 42.
Das Steuermodul 16 und/oder der Sensor ist eingerichtet, um die Abwesenheit des Materials (in Form der vergrößerten Breite der Kontrollnut 70) entlang des zweiten Sensorpfades 86 in (siehe 2B) zu erfassen, wenn der Sensor 52 über den zweiten Bereich 69 fährt. Die Signale 79 (siehe 1A) der Sensoren 52 werden kontinuierlich vom Sensor 52 zum Steuermodul 16 (siehe 1A) übertragen, so dass der Algorithmus 25 im Steuermodul 16 die Axial- und/oder Drehposition der Nockenwellenbaugruppe genau bestimmen kann - unabhängig von Stapeltoleranzen 41, 42.
In Bezug auf die exemplarischen Stellglieder der 3-4 sind die Stellglieder 34A, 34B eingerichtet, um die axial bewegbare Struktur zwischen der ersten Position (dargestellt in 2A und 3) und der zweiten Position (dargestellt in 2B und 4) zu bewegen. Jedes Stellglied 34A, 34B beinhaltet einen Stellgliedkörper 62A, 62B, wobei der erste und zweite Stift 64A, 64B bewegbar mit jedem Stellglied 62A, 62B gekoppelt sind. Die ersten und zweiten Stifte 64A, 64B jedes Stellglieds 34A, 34B sind axial voneinander beabstandet und können sich unabhängig voneinander bewegen. Insbesondere kann sich jeder der ersten und zweiten Stifte 64A, 64B relativ zum entsprechenden Stellgliedgehäuse 62A, 62B zwischen einer eingefahrenen Position 71 und einer ausgefahrenen Position 73 als Reaktion auf einen Eingang oder Befehl des Steuermoduls 16 bewegen (1). In der eingefahrenen Position 71 ist der erste oder zweite Stift 64A oder 64B nicht in der Kontrollnut 60 angeordnet. Umgekehrt kann in der ausgefahrenen Position 73 der erste oder zweite Stift 64A oder 64B zumindest teilweise in der Kontrollnut 60 angeordnet sein. Dementsprechend können sich der erste und der zweite Stift 64A, 64B als Reaktion auf eine Eingabe oder einen Befehl des Steuermoduls 16 (1) in Richtung der Kontrollnut 60 des Zylindernockens 56 bewegen und von dieser weggehen. Somit können sich die ersten und zweiten Stifte 64A, 64B jedes Stellglieds 34A, 34B relativ zu einem entsprechenden Zylindernocken 56 in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse X, 37 bewegen. Wenn sich die axial bewegbare Struktur 44 in der zweiten Position 77 befindet, wie in 4 dargestellt, ist der Sensor 52 daher mit dem in 2B dargestellten Pfad 86 ausgerichtet. Ebenso, wenn sich die axial bewegbare Struktur in der ersten Position 75 befindet, wie in 3 dargestellt, wird der Sensor 52 mit dem in 2A dargestellten ersten Sensorpfad 88 ausgerichtet.
Es versteht sich, dass die axial bewegbare Struktur 44 in Bezug auf die Basiswelle 35 von einer ersten Position 75 (3) in eine zweite Position 77 (4) axial bewegbar ist, wenn sich die Basiswelle 35 um die Längsachse 37 dreht, während sich der zweite Stift 64B in der ausgefahrenen Position 73 befindet. Der zweite Stift 64B ist zumindest teilweise in der Kontrollnut 60 angeordnet, und der zweite Stift 64B ist eingerichtet, um zumindest einen Abschnitt 85 einer zweiten Seite 80B des ersten Bereichs 67 in der Kontrollnut 60 entlang zu fahren, bevor er in den zweiten Bereich 69 der Kontrollnut 60 eintritt. Darüber hinaus ist es auch ähnlich zu verstehen, dass die axial bewegbare Struktur 44 in Bezug auf die Basiswelle 35 aus der zweiten Position 77 (4) in eine erste Position 75 (3) axial bewegbar ist, wenn sich die Basiswelle 35 um die Längsachse 37 dreht, der erste Stift 64A in der ausgefahrenen Position 73 ist, da der erste Stift 64A zumindest teilweise in der Kontrollnut 60 angeordnet ist, und der erste Stift 64A mindestens einen Abschnitt 85 einer ersten Seite 80A des ersten Bereichs 67 in der Kontrollnut 60 entlangfährt, bevor er in den zweiten Bereich 69 der Kontrollnut 60 eintritt. Die vergrößerte Breite 70 (progressive Breite 70) variiert innerhalb des ersten Bereichs 67 schrittweise. Unabhängig von der sich ändernden erweiterten Breite 70 (progressive Breite 70) der Kontrollnut 60 im ersten Bereich 67 ist jede im ersten Bereich 67 definierte vergrößerte Breite 70 oder progressive Breite 70 größer als die schmale feste Breite 72, die im zweiten Bereich 69 konstant bleibt.
Wie bereits erwähnt, beinhaltet jedes Nockenpaket 46A-46D in mehreren Nockenpaketen 46A, 46B, 46C, 46D in der axial bewegbaren Struktur 44 eine Vielzahl von Nocken 54A, 54B. Der Zylindernocken 56 in der axial bewegbaren Struktur 44 definiert eine Kontrollnut 60, die durch mindestens einen Weg 61 um einen Umfang 63 des Zylindernockens 56 definiert ist, so dass der mindestens eine Weg 61 durch einen ersten Bereich 67 und einen zweiten Bereich 69 definiert ist. Das Stellglied 34A, 34B mit einem Stellgliedgehäuse 62A, 62B zusammen mit ersten und zweiten Stiften 64A, 64B, die jeweils bewegbar mit dem Stellgliedgehäuse 62A, 62B gekoppelt sind, so dass jeder der ersten und zweiten Stifte 64A, 64B relativ zum Stellgliedgehäuse 62A, 62B zwischen einer eingefahrenen Position 71 und einer ausgefahrenen Position 73 bewegbar ist. Die ersten und zweiten Stifte 64A, 64B sind eingerichtet, um entlang mindestens eines Pfades 61 zu fahren, der durch die Kontrollnut 60 definiert ist. Die axial bewegbare Struktur 44 ist jedoch axial relativ zur Basiswelle 35 von einer ersten Position (3) 75 in eine zweite Position 77 (4) bewegbar, wenn sich die Basiswelle 35 um die Längsachse 37 dreht, und der zweite Stift 64B befindet sich in der ausgefahrenen Position 73, wobei der zweite Stift 64B zumindest teilweise in der Kontrollnut 60 angeordnet ist. Unter dieser Anordnung ist der zweite Stift 64B eingerichtet, um mindestens einen Abschnitt 85 einer zweiten Seite 80B des ersten Bereichs 67 in der Kontrollnut 60 entlang zu fahren, bevor er in den zweiten Bereich 69 der Kontrollnut 60 eintritt. Ebenso ist die axial bewegbare Struktur 44 in Bezug auf die Basiswelle 35 von einer zweiten Position 77 (4) in eine erste Position 75 (3) axial bewegbar, wenn sich die Basiswelle 35 um die Längsachse 37 dreht, und der erste Stift 64A in der ausgefahrenen Position 73 ist, so dass der erste Stift 64A zumindest teilweise in der Kontrollnut 60 angeordnet ist. Unter dieser Anordnung ist der erste Stift 64A eingerichtet, um mindestens einen Abschnitt 85 einer ersten Seite 80A des ersten Bereichs 67 in der Kontrollnut 60 entlang zu fahren, bevor er in den zweiten Bereich 69 der Kontrollnut 60 eintritt. Wie in 2A dargestellt, versteht es sich, dass der erste Bereich 67 der Kontrollnut 60 eine vergrößerte Breite 70 in der Kontrollnut 60 und der zweite Bereich 69 der Kontrollnut 60 eine schmale Breite 72 in der Kontrollnut 60 definiert, wobei die schmale Breite 72 kleiner ist als die vergrößerte Breite 70. Die vergrößerte Breite 70 variiert stufenweise innerhalb des ersten Bereichs 67.
Obwohl in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung mindestens eine exemplarische Ausführungsform vorgestellt wurde, ist zu beachten, dass es eine Vielzahl von Varianten gibt. Es ist auch zu beachten, dass die exemplarische Ausführungsform oder die exemplarischen Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu dienen, den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Offenbarung in irgendeiner Weise einzuschränken. Vielmehr wird den Fachleuten durch die vorstehende detaillierte Beschreibung eine komfortable Roadmap zur Umsetzung der exemplarischen Ausführungsform oder der exemplarischen Ausführungsformen zur Verfügung gestellt. Es ist zu verstehen, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen und deren rechtlichen Entsprechungen dargelegt sind, abzuweichen.

Claims

Eine Nockenwellenanordnung, umfassend: eine Basiswelle, die sich entlang einer Längsachse erstreckt; eine axial bewegbare Struktur, die auf der Basiswelle montiert ist und in Bezug auf die Basiswelle zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position über ein Stellgliedbewegbar, während die axial bewegbare Struktur gleichzeitig drehbar an der Basiswelle befestigt ist, wobei die axial bewegbare Struktur Folgendes beinhaltet: eine Vielzahl von Nockenpaketen, wobei jedes der Nockenpakete eine Vielzahl von Nocken aufweist, und einen Zylindernocken mit einer Kontrollnut, die zwischen einer Innenwand und einer Außenwand des Zylindernockens definiert ist, so dass die Kontrollnut ferner einen ersten Bereich mit einer festen schmalen Rillenbreite zwischen der Innen- und Außenwand und einen zweiten Bereich mit einer vergrößerten Rillenbreite zwischen der Innenwand und den Außenwänden beinhaltet; und eine Aussparung in der Außenwand des Zylindernockens definiert ist, so dass die Aussparung angrenzend an den ersten Bereich angeordnet ist; wobei die Aussparung im ersten Bereich des Zylindernockens definiert ist.
Die Nockenwellenanordnung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Sensor, der eingerichtet ist, um mit der axial bewegbaren Struktur entlang eines ersten Sensorpfades auszurichten, wenn sich die axial bewegbare Struktur in die erste Position bewegt, und der Sensor eingerichtet ist, um mit der axial bewegbaren Struktur entlang eines zweiten Sensorpfades auszurichten, wenn sich die axial bewegbare Struktur in die zweite Position bewegt.
Die Nockenwellenanordnung nach Anspruch 2, wobei der erste Sensorpfad die Außenwand und die in der Außenwand definierte Aussparung überlagert.
Die Nockenwellenanordnung nach Anspruch 3, wobei der zweite Sensorpfad die Kontrollnut und die Außenwand überlagert.
Die Nockenwellenanordnung nach Anspruch 4, ferner umfassend ein Steuermodul in Verbindung mit dem Stellglied und dem Sensor.
Die Nockenwellenanordnung nach Anspruch 5, wobei jedes Nockenpaket in der Vielzahl von Nockenpaketen eine erste Nocke benachbart zu einer zweiten Nocke beinhaltet.
Die Nockenwellenanordnung nach Anspruch 6, wobei die erste Nocke eingerichtet ist, um mit einem Motorventil in Eingriff zu kommen, wenn sich die axial bewegbare Struktur in der ersten Position befindet.
Die Nockenwellenanordnung nach Anspruch 7, wobei die Aussparung und die Außenwand eingerichtet sind, um über einen Sensor mit einem Motorsteuermodul zu kommunizieren, um die erste Position der axial bewegbaren Struktur zu erfassen, wenn die Aussparung und die Außenwand mit dem Sensor in einem ersten Sensorpfad ausgerichtet sind.
Die Nockenwellenanordnung nach Anspruch 8, wobei die Kontrollnut und die Außenwand eingerichtet sind, um über den Sensor mit einem Motorsteuermodul zu kommunizieren, um die zweite Position der axial bewegbaren Struktur zu erfassen, wenn die Kontrollnut und die Außenwand mit dem Sensor in einem zweiten Sensorpfad ausgerichtet sind.
Eine Motoranordnung, umfassend: einen Verbrennungsmotor mit einem ersten Zylinder, einem zweiten Zylinder, einem ersten Ventil, das funktional mit dem ersten Zylinder gekoppelt ist, und einem zweiten Ventil, das funktional mit dem zweiten Zylinder gekoppelt ist; ein Motorsteuergerät; eine Nockenwellenanordnung, die funktional mit dem ersten und zweiten Ventil gekoppelt ist, wobei die Nockenwellenanordnung Folgendes beinhaltet: eine Basiswelle, die sich entlang einer Längsachse erstreckt, wobei die Basiswelle eingerichtet ist, sich um die Längsachse zu drehen; eine axial bewegbare Struktur, die axial zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position auf der Basiswelle bewegbar ist und drehbar an der Basiswelle befestigt ist, wobei die axial bewegbare Struktur ferner beinhaltet; einen Zylindernocken mit einer Kontrollnut, die zwischen einer Innenwand und einer Außenwand des Zylindernockens definiert ist, wobei die Kontrollnut eine feste schmale Rillenbreite über einen ersten Bereich und eine vergrößerte Rillenbreite definiert, die sich in mindestens einem Abschnitt eines zweiten Bereichs des Zylindernockens progressiv ändert; und ein Stellglied, das eingerichtet ist, die axial bewegbare Struktur zwischen der ersten und zweiten Position über die Kontrollnut im Zylindernocken gemäß einem Ausgangssignal des Motorsteuermoduls zu bewegen; und einen Sensor, der eingerichtet ist, um einen ersten Datensatz an das Motorsteuermodul zu senden, wenn die axial bewegbare Struktur an der erste Position ist, und eingerichtet ist, einen zweiten Datensatz an das Motorsteuermodul zu senden, wenn sich die axial bewegbare Struktur in der zweiten Position befindet, wobei eine Aussparung in der Außenwand des Zylindernockens definiert ist und mit dem Sensor ausgerichtet ist, wenn sich die axial bewegbare Struktur in der ersten Position befindet.