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VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Rechte an der am 7. Mai 2015 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 62/158,528, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein eine Ventiltriebbaugruppe für einen Verbrennungsmotor, und genauer eine Ventiltriebbaugruppe mit Komponenten, welche die Steifigkeit erhöhen und Ventilbewegungen deaktivieren.
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HINTERGRUND
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In Verbrennungsmotoren, die mehrere Ventile für die einzelnen Zylinder verwenden, werden typischerweise Kipphebel verwendet, die auf einem gemeinsamen Drehzapfen oder einer gemeinsamen Schwenkachse montiert sind. Die Kipphebel können eine hydraulische Spieleinstellungs(HLA)-Baugruppe aufweisen, die nahe einer Ventilspitze des Kipphebels montiert ist, um einen Leergang im Ventiltrieb auszugleichen. Die HLA-Baugruppe weist typischerweise eine ölgefüllte Kammer auf, die zwischen einem äußeren Körper und einer Stößelbaugruppe definiert ist, die gleitfähig innerhalb des äußeren Körpers montiert ist. Eine Feder ist so angeordnet, dass sie durch Auswärtschieben der Stößelbaugruppe aus dem Außenkörper, wodurch die HLA erweitert wird, die Kammer vergrößert. Öl strömt über ein Einwegventil in die Kammer, kann aber langsam aus der Kammer entweichen, beispielsweise entlang von eng beabstandeten Ablaufoberflächen. Die HLA kann erweitert werden, um einen etwaigen Leergang in der Ventiltriebbaugruppe, beispielsweise zwischen einem Nocken und einer Rolle des Kipphebels, auszugleichen.
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Die hierin angegebene Beschreibung des technischen Hintergrunds dient dem Zweck der Darstellung des Kontextes der Offenbarung. Arbeiten der hierin genannte Erfinder, soweit sie in diesem Abschnitt über den technischen Hintergrund beschrieben werden, sind ebenso wie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung nicht anderweitig als Stand der Technik gelten können, weder ausdrücklich noch stillschweigend als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung anerkannt.
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KURZFASSUNG
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In einem Aspekt wird eine deaktivierende hydraulische Spieleinstellungs(HLA)-Baugruppe angegeben. Die HLA-Baugruppe weist auf: einen äußeren Körper, der dafür ausgelegt ist, in einem Einsatz für einen Ventiltriebträger aufgenommen zu werden, einen Stößel, der zumindest zum Teil innerhalb des äußeren Körpers angeordnet ist, wobei der Stößel einen ausgehöhlten inneren Bereich aufweist, und einen inneren Körper, der zumindest zum Teil innerhalb des äußeren Körpers und zumindest zum Teil innerhalb des ausgehöhlten inneren Bereichs angeordnet ist. Im inneren Körper ist eine Niederdruckkammer definiert und enthalten, und zwischen dem Stößel und dem inneren Körper innerhalb des ausgehöhlten inneren Bereichs ist eine Hochdruckkammer definiert. Der Stößel ist relativ zum äußeren Körper und zum inneren Körper bewegbar.
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Zusätzlich zu den oben genannten kann das beschriebene System eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen: einen Lost-Motion- bzw. Totgang-Vorspannmechanismus, der zumindest zum Teil innerhalb des äußeren Körpers angeordnet ist, wobei der Totgang-Vorspannmechanismus dafür ausgelegt ist, eine Bewegung, die von einer Kipphebelbaugruppe auf die HLA-Baugruppe übertragen wird, selektiv zu absorbieren, wobei der Totgang-Vorspannmechanismus in einer oberen Kammer angeordnet ist, die im äußeren Körper definiert ist; einen Dichtungssitz, der in der oberen Kammer zwischen dem Totgang-Vorspannmechanismus und dem äußeren Körper und zwischen dem Totgang-Vorspannmechanismus und dem inneren Körper angeordnet ist; wobei der innere Körper kraftschlüssig in den Dichtungssitz eingepasst ist; wobei der äußere Körper eine obere Kammer und eine untere Kammer definiert, die durch einen Durchlass verbunden sind, wobei der Stößel zumindest zum Teil innerhalb des unteren Durchlasses angeordnet ist und der innere Körper in dem Durchlass, der oberen Kammer und der unteren Kammer angeordnet ist; eine Dichtung, die zwischen dem inneren Körper und dem äußeren Körper angeordnet ist, um die obere Kammer fluiddicht gegenüber der unteren Kammer abzuschließen; und wobei der äußere Körper eine Nut umfasst, die dafür ausgelegt ist, eine Sperrbaugruppe selektiv aufzunehmen, so dass die HLA-Baugruppe zwischen einer aktivierten Position und einer deaktivierten Position bewegt wird, wobei die Sperrbaugruppe in der aktivierten Position innerhalb der Nut aufgenommen ist und die Sperrbaugruppe in der deaktivierten Position nicht in der Nut angeordnet ist, so dass sie eine Aufwärtsbewegung des äußeren Körpers in Bezug auf den Einsatz, die eine Bewegung von einer Kipphebelbaugruppe absorbiert, zulässt.
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Zusätzlich zu den oben genannten kann das beschriebene System eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen: wobei eine obere Begrenzung der Hochdruckkammer vom äußeren Körper definiert wird; wobei eine Ablaufoberfläche zwischen dem Stößel und dem äußeren Körper definiert ist, wobei die Ablaufoberfläche dafür ausgelegt ist, ein Fluid aus der Hochdruckkammer aufzunehmen; wobei die Ablaufoberfläche durch Hartdrehen eingestellt wird, so dass ein Nachschleifen nicht erforderlich ist, wodurch ein Volumen der Hochdruckkammer verringert ist; eine Halteklammer, die im äußeren Körper angeordnet ist, wobei die Halteklammer dafür ausgelegt ist, den Stößel im äußeren Körper zu halten; einen Stößelvorspannmechanismus, der innerhalb des ausgehöhlten inneren Bereichs zwischen dem Stößel und dem inneren Körper sitzt; und eine Rückschlagkugelbaugruppe, die innerhalb des ausgehöhlten inneren Bereich zwischen dem Stößel und dem inneren Körper angeordnet ist, wobei die Rückschlagkugelbaugruppe dafür ausgelegt ist, ein Hydraulikfluid selektiv von der Niederdruckkammer zur Hochdruckkammer durchzulassen, aber zu verhindern, dass das Hydraulikfluid von der Hochdruckkammer zur Niederdruckkammer strömt.
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Zusätzlich zu den oben genannten kann das beschriebene System eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen: wobei ein Reservevolumenverhältnis zwischen der Niederdruckkammer und der Hochdruckkammer ungefähr 1,4:1 beträgt; wobei der Stößel einen Verbindungszapfen mit einer allgemein halbkugeligen Oberfläche aufweist, der dafür ausgelegt ist, mit einer Kipphebelbaugruppe in Eingriff zu kommen; eine Hülse, die innerhalb der Niederdruckkammer angeordnet ist, wobei die Hülse einen Fluidkanal zwischen der Hülse und einer Wand des inneren Körpers definiert, wobei der Fluidkanal fluidtechnisch von der Niederdruckkammer getrennt ist; wobei der Fluidkanal vertikal verläuft; einen Fluidspeisezugang, der im äußeren Körper ausgebildet ist, wobei der Fluidspeisezugang dafür ausgelegt ist, ein Hydraulikdfluid durch den Fluidkanal nach oben und in die Niederdruckkammer zu liefern; einen Dichtungssitz, der in der oberen Kammer zwischen dem äußeren Körper und dem inneren Körper angeordnet ist, wobei der Dichtungssitz dafür ausgelegt ist, den Fluidspeisezugang zumindest zum Teil abzudichten; wobei die Hülse ferner einen Einlasszugang aufweist, der den Fluidkanal und die Niederdruckkammer fluidtechnisch verbindet; wobei der Fluidspeisezugang an einer Stelle angeordnet ist, die tiefer liegt als der Einlasszugang; wobei der Einlasszugang oberhalb der Niederdruckkammer angeordnet ist, so dass Fluid in der Niederdruckkammer bleibt, wenn der Fluidstrom zum Stillstand kommt, und daran gehindert wird, rückwärts in den Fluidkanal und den Fluidspeisezugang zurückzuströmen; wobei ein Durchmesser der unteren Kammer ungefähr 21 mm beträgt; und wobei ein Abschnitt der Unterdruckkammer innerhalb des ausgehöhlten inneren Bereichs in der Hochdruckkammer versenkt ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:
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Die vorliegende Offenbarung wird aus der ausführlichen Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen vollständiger verständlich werden:
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1 ist eine Explosionsansicht einer Ventiltriebbaugruppe, die gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist;
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2 ist eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Baugruppe entlang einer Linie 2-2;
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3 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für eine Kipphebelbaugruppe, die mit der in 1 gezeigten Ventiltriebbaugruppe verwendet werden kann;
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4 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der Unterseite der in 3 gezeigten Kipphebelbaugruppe;
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5 ist eine partielle seitliche Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Ventiltriebbaugruppe;
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6 ist eine Explosionsansicht eines Beispiels für einen modularen Einsatz und eine deaktivierende hydraulische Spieleinstellungs(HLA)-Baugruppe, die mit der in 1 gezeigten Ventiltriebbaugruppe verwendet werden können;
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7 ist eine perspektivische Ansicht des modularen Einsatzes und der HLA-Baugruppe, die in 6 gezeigt sind; und
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8 ist eine Querschnittsansicht des modularen Einsatzes und der HLA-Baugruppe, in 7 gezeigt sind, entlang einer Linie 8-8.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Es wird zunächst auf 1 und 2 Bezug genommen, wo eine Ventiltriebbaugruppe gezeigt ist, die gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist und allgemein mit der Bezugszahl 10 benannt ist. In dem dargestellten Beispiel ist die gezeigte Ventiltriebbaugruppe 10 zur Verwendung in einem Achtzylindermotor ausgelegt. Es sei jedoch klargestellt, dass die vorliegenden Lehren nicht darauf beschränkt sind. Das heißt, die vorliegende Offenbarung kann für jede geeignete Ventiltriebbaugruppe verwendet werden. Die Ventiltriebbaugruppe 10 kann allgemein einen Ventiltriebträger 12, mehrere Kipphebelbaugruppen 14, mehrere modulare Einsätze 16 und mehrere deaktivierende hydraulische Spieleinstellungs(HLA)-Baugruppen 18 einschließen.
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In der Beispielsimplementierung kann der Ventiltriebträger 12 allgemeinen einen Körper 20 mit einer oberen Oberfläche 22, einer unteren Oberfläche 24 aufweisen. Gemeinsame linke und rechte Bänke 26, 28 können sich von einem ersten Ende 30 bis zu einem entgegengesetzten zweiten Ende 32 und von einer ersten Seite 34 zu einer entgegengesetzten zweiten Seite 36 erstrecken. Die linke und die rechte Bank 26, 28 sind aus einem geeigneten Material (z.B. Aluminium) gebildet (z.B. gegossen) und definieren OCV-Öffnungen 38, Befestigungsöffnungen 40 und Einsatzhohlräume 44.
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Die OCV-Öffnungen 38 sind für eine Aufnahme von Ölregelungsventilen (OCV) 46 ausgelegt, die dafür ausgelegt sind, Öl in einem (nicht dargestellten) Ölkreislauf, der innerhalb des Ventiltriebträgerkörpers 20 definiert ist, zu verteilen. Der Ölkreislauf kann sowohl eine Niederdruck-HLA-Speisegalerie für die Belieferung der deaktivierenden HLA-Baugruppen 18 als auch eine Hochdruck-Schaltgalerie aufweisen, die unter Druck stehendes Fluid zu Komponenten wie hierin beschriebenen Sperrbaugruppen liefern kann. Somit können die OCVs 46 Öl zu Kipphebelbaugruppen 14, Einsätzen 16 und/oder deaktivierenden HLA-Baugruppen 18 liefern. Wie dargestellt, weist der Ventiltriebträger 12 zwei OCVs 46 auf, die an einem zweiten Ende 32 liegen. Jedoch kann der Ventiltriebträger 12 jede beliebige Anzahl von OCVs aufweisen, die an jeder geeigneten Stelle des Trägerkörpers 20 positioniert sein können.
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Jeder Befestigungsöffnung 40 ist ein Fuß 48 zugeordnet, der sich von der unteren Oberfläche 24 des Ventiltriebträgerkörpers 20 nach unten erstreckt. Somit kann in jede Befestigungsöffnung 40 ein (nicht gezeigtes) Befestigungsmittel von der oberen Oberfläche 22 aus eingeführt werden, um dadurch den Ventiltriebträger 12 mit einem Zylinderkopf 11 zu verbinden (2).
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Die Einsatzhohlräume 44 sind an der Unterseite 24 des Trägerkörpers 20 ausgebildet und sind so bemessen und geformt, dass sie jeweils einen modularen Einsatz 16 mit einer deaktivierenden HLA-Baugruppe 18 aufnehmen können. Eine Platte 25 ist mit der oberen Oberfläche 22 des Trägers verbunden, um das Halten der Einsätze 16 und HLAs 18 innerhalb der Hohlräume 44 zu erleichtern. Wie dargestellt weisen die linke und die rechte Bank 26, 28 jeweils zwei Einsätze 16 mit deaktivierenden HLA-Baugruppen 18 auf. Somit kann der modulare Einsatz 16 nötigenfalls leicht aus dem Einsatzhohlraum 44 entfernt und ausgetauscht werden. Jedoch kann der Ventiltriebträger 12 jede beliebige Anzahl von Hohlräumen 44 zur Aufnahme eines Einsatzes 16 und einer HLA-Baugruppe 18 aufweisen. Zum Beispiel kann der Ventiltriebträger 12 acht Hohlräume 44 aufweisen, so dass alle acht Kipphebelstellungen deaktivierend sind.
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In dem dargestellten Beispiel ist der Ventiltriebträger 12 ein Überkopfträger-Design, das typischerweise oberhalb der Nockenwelle installiert wird und dafür ausgelegt ist, die Kipphebelbaugruppen 14 in einer gestaffelten Konfiguration zu tragen, so dass sich die Kipphebelbaugruppen 14 in Bezug auf das Antreiben eines Ansaugventils 50 und eines Auslassventils 52 abwechseln (siehe 2). Auf diese Weise trägt der Ventiltriebträger 12 zwei Kipphebelbaugruppen 14 pro Motorzylinder. Jedoch ist der Ventiltriebträger 12 nicht auf ein Überkopf-Design beschränkt, und der Träger 12 kann jedes geeignete Design aufweisen, mit dem die Ventiltriebbaugruppe 10 so funktionieren kann wie hierin beschrieben.
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Wie gezeigt weist der Ventiltriebträger 12 acht einzelne Kipphebelbaugruppen 14 auf. In dem dargestellten Beispiel sind die vier inneren Kipphebelbaugruppen 14 Normalstellungs-Baugruppen, und die vier äußeren Kipphebelbaugruppen 14 sind Zylinderdeaktivierungsstellungs(CDA-Stellungs)-Baugruppen. Die Normalstellungs-Baugruppen nehmen nichtschaltende Stellungen ein, so dass eine HLA 19 (1) in dieser Stellung nur ein Spiel ausgleicht. Die CDA-Stellungs-Baugruppen sind für ein Umschalten ausgelegt zwischen einem Hebemodus, wo die Baugruppe wie die Normalstellungs-Baugruppe arbeitet, und einem CDA-Modus, wo das Ventil deaktiviert ist und eine Nockenbewegung auf den Kipphebel übertragen wird, die Bewegung jedoch absorbiert und nicht auf das Ventil übertragen wird. Jedoch kann der Ventiltriebträger 12 auch andere Konfigurationen aufweisen, wo beispielsweise die vier äußeren Kipphebelbaugruppen 14 Normalstellungs-Baugruppen sind und die vier inneren Kipphebelbaugruppen 14 CDA-Stellungs-Baugruppen sind.
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Jeder Zylinder des Motors weist eine Ansaugventil-Kipphebelbaugruppe 54 und eine Auslassventil-Kipphebelbaugruppe 56 auf. Die Ansaugventil-Kipphebelbaugruppe 54 ist dafür ausgelegt, die Bewegung jeweils eines Ansaugventils 50 zu steuern, und die Auslassventil-Kipphebelbaugruppe 56 ist dafür ausgelegt, die Bewegung eines Auslassventils 52 zu steuern. Eine Nockenwelle 58 (2 und 5) weist Hebeprofile oder Nockenvorsprünge 60 auf, die dafür ausgelegt sind, Kipphebelbaugruppen 14 zu drehen, um das zugehörige Ansaugventil 50 oder Auslassventil 52 zu aktivieren.
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In der in 2 gezeigten Beispielsimplementierung ist jede Kipphebelbaugruppe 14 ein mittig geschwenkter Kipphebel und ist an jeweils einer deaktivierenden Spieleinsteller(HLA)-Baugruppe 18 angebaut, die zwischen einem ersten Ende 64 und einer Ventilspitze oder einem zweiten Ende 66 der Kipphebelbaugruppe 14 positioniert ist. Das erste Ende 64 weist eine Rolle 68 auf, die dafür ausgelegt ist, durch den Nockenvorsprung 60 verdrängt zu werden, und das zweite Ende 66 weist einen e-Fuß 70 auf, der dafür ausgelegt ist, eine Bewegung vom Nockenvorsprung 60 zu übertragen, um das Ventil 50 oder 52 zu öffnen.
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Wie in 3 und 4 gezeigt ist, weist jede Kipphebelbaugruppe 14 allgemein einander gegenüberliegende laterale Flansche 72 und 74 auf, die durch eine Verbindungsplatte 76 miteinander verbunden sind. Gegenüber der Platte 76 kann eine Brücke 77 (4) die lateralen Flansche 72, 74 miteinander verbinden, um die Steifigkeit der Kipphebelbaugruppe 14 zu erhöhen. In einer Beispielsimplementierung wird die Kipphebelbaugruppe 14 durch Gesenkschmieden ausgebildet. In der Verbindungsplatte 76 ist eine Aussparung 78 ausgebildet, die dafür geeignet ist, mit einem Verbindungszapfen 158 der HLA-Baugruppe 18 zusammengesetzt zu werden. Durch ein Zusammenwirken zwischen kugeligen Oberflächen der Aussparung 78 und des Verbindungszapfens 158 wird ein Drehpunkt gebildet, um den der Kipphebel 14 sich hin und her bewegen kann, um das Ventil 50, 52 zu betätigen. Somit kann sich der Kipphebel 14 um eine Achse ‚X‘ drehen (2).
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Das erste Ende 64 des Kipphebels trägt die Rolle 68 durch eine Rollenachse 80, die durch Öffnungen 82 hindurch verläuft, die in seitlichen Flanschen 72, 74 ausgebildet sind. Die Rolle 68 weist ferner (z.B. Rollen-, Nadel-)Lager 84 auf. Somit kann sich die Rolle 68 um die Achse 80 drehen und ist dafür ausgelegt, eine Bewegung vom Nockenvorsprung 60 auf das Motorventil 50, 52 zu übertragen.
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Das zweite Ende des Kipphebels 66 weist eine Fassung 86 auf, die in der Verbindungsplatte 76 ausgebildet ist, wie in 4 gezeigt ist. Die Fassung 86 beinhaltet eine halbkugelige Kontaktoberfläche 88, die in einer unteren Oberfläche 90 der Verbindungsplatte 76 ausgebildet ist, und einen Spalt 92, der zwischen der halbkugeligen Kontaktoberfläche 88 und der oberen Oberfläche 94 der Verbindungsplatte 76 durch die Verbindungsplatte 76 verläuft.
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Der e-Fuß 70 weist einen halbkugeligen Körper 96 und einen davon ausgehenden Schaft 98 auf. Der halbkugelige Körper 96 ist dafür ausgelegt, mit der halbkugeligen Kontaktoberfläche 88 so zusammenzuwirken oder so auf dieser zu reiten, dass der e-Fuß 70 sich drehen kann, um eine flache Oberfläche 100 in einem flachen oder parallelen Kontakt mit einer oberen Oberfläche 102 des Ventils 50, 52 zu halten. Somit kann sich der halbkugelige Körper 96 entlang der Kontaktoberfläche 88 bewegen oder dieser folgen, um so viel Kontaktbelastungsfläche zu erzeugen wie möglich.
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In der Beispielsimplementierung erstreckt sich der Schaft 98 in den Spalt 92, der dafür ausgelegt ist, die Drehfreiheit und die Bewegung des e-Fußes 70 zu beschränken, wodurch die Bewegung des e-Fußes 70 gesteuert wird. In der Beispielsimplementierung kann der e-Fuß 70 unter Verwendung einer (nicht gezeigten) Klammer am Schaft 98 oder durch Verdrängen von Abschnitten des Schaftes 98 (z.B. durch Nieten), nachdem er einmal durch den Spalt 92 eingeführt wurde, beweglich mit dem Kipphebel 14 verbunden werden. Auf diese Weise kann der e-Fuß 70 in Bezug auf den Kipphebel 14 verschwenkt werden und ist dafür ausgelegt, ein Taumeln des Ventils 50, 52 zu kontrollieren, indem er sich auf solche Weise dreht, dass die untere Oberfläche 100 mit dem Ventil 50, 52 bündig oder im Wesentlichen bündig bleibt. Dies kann eine gleichmäßige Belastung der Ventilspitze 66 sicherstellen, indem kleinere Winkelabweichungen des Systems bewältigt werden, wodurch eine Belastung der Ventilspitze verringert wird und ein Verschleiß der Ventilspitze minimiert wird.
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Wie in 2 und 5 dargestellt ist, ist die deaktivierende HLA-Baugruppe 18 innerhalb des modularen Einsatzes 16 untergebracht und hält ein Ende 64 des Kipphebels 14 durch die Rolle 68 an den Nocken 60 gedrückt und das andere Ende 66 an das Ventil 50, 52 gedrückt. Unter Bezugnahme 6–8 werden nun der modulare Einsatz 16 und die deaktivierende HLA-Baugruppe 18 ausführlicher beschrieben.
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Der modulare Einsatz 16 ist dafür ausgelegt, die HLA-Baugruppe 18 zu tragen, und ist so bemessen und geformt, dass er in einem der Hohlräume 44 aufgenommen werden kann, die an der Unterseite 24 des Ventiltriebträgerkörpers 20 ausgebildet sind. In der Beispielsimplementierung ist der modulare Einsatz 16 aus einem harten Material wie Eisen oder Stahl gefertigt, was Vorteile in Bezug auf verringerten Verschleiß und verringerte Reibung bietet. In anderen Beispielen kann der modulare Einsatz 16 aus Gusseisen mit Graphit gefertigt sein, um eine verstärkte Schmierung bereitzustellen. Somit sorgt der Einsatz 16 für eine verbesserte Steifigkeit und weniger Verschleiß als wenn er aus weicherem Material gefertigt wäre.
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Wie in 7 gezeigt ist, weist der modulare Einsatz 16 allgemein einen Hauptkörperabschnitt 110, einen oberen Flansch 112 und einen unteren Flansch 114 auf, die zusammen einen inneren Hohlraum oder eine innere Höhlung 116 definieren, der bzw. die dafür ausgelegt ist, die deaktivierende HLA-Baugruppe 18 zumindest zum Teil aufzunehmen. Der Hauptkörperabschnitt 110 weist einander entgegengesetzte erste und zweite Sperrflansche 118 und 120 auf, die obere Kontaktoberflächen 122 definieren, die dafür ausgelegt sind, die Last der Ventiltriebbaugruppe 10 über einer größeren Fläche zu verteilen und die Last näher an die Bolzen zu bewegen, die den Ventiltriebträger 12 mit dem Zylinderkopf 11 verbinden (2). Somit ist eine Lastablenkung verringert und die Last kann auf direkterem Weg auf die Trägerbolzen übertragen werden, wodurch die Steifigkeit des Systems erhöht wird.
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Wie in 8 gezeigt ist, sind der erste und der zweite Sperrflansch 118, 120 jeweils dafür ausgelegt, eine Sperrbaugruppe 200 aufzunehmen, in der eine Höhlung 124 definiert ist. Die Flansche 118, 120 weisen eine Stirnfläche 126 auf, durch die hindurch eine Öffnung 128 ausgebildet ist, die dafür ausgelegt ist, die Sperrbaugruppe 200 aufzunehmen. Auf diese Weise kann die Sperrbaugruppe 200 durch die Öffnung 128 eingeführt werden und innerhalb der Höhlung 124 angeordnet werden, bevor der modulare Einsatz 16 in den Ventiltriebträger 12 eingesetzt wird. Dadurch können beide Seiten des Einsatzes 16 genutzt werden, wodurch zwei Sperrbaugruppen 200 für die HLA-Baugruppe 18 genutzt werden können, wodurch eine im Vergleich mit einem einzelnen Sperrsystem verbesserte Steifigkeit und Lastverteilung bereitgestellt wird. In dem Ausführungsbeispiel liegen die Sperrbaugruppen 200 am Einsatz 16 um 180° oder ungefähr 180° auseinander. Darüber hinaus tragen die Sperrflansche 16 die Sperrbaugruppen 200 und jegliche Lasten, die dort hindurch verlaufen, wodurch der deaktivierenden HLA-Baugruppe 18 und der Ventiltriebbaugruppe 10 eine verbesserte Steifigkeit verliehen wird. Außerdem kann die Stirnfläche 126 des Sperrflansches einen Haltebolzen 130 aufweisen, der dafür ausgelegt ist, die Sperrbaugruppe 200 zumindest zum Teil festzulegen.
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Wie dargestellt, ist der modulare Einsatz 16 dafür ausgelegt, die deaktivierende HLA-Baugruppe 18 einschließlich der dualen Sperrbaugruppen 200 zu tragen, die in den modularen Einsatz 16 eingesetzt werden können, bevor der Einsatz in die Unterseite des Ventiltriebträgers 12 eingesetzt wird. Dadurch kann ein etwaiges Spiel des Ventiltriebs eingestellt werden, während der modulare Einsatz 16 und die HLA-Baugruppe 18 sich außerhalb des Trägers befinden. Außerdem können Feineinstellungen für das Spiel und die Drehung des Sperrzapfens unabhängig vom Träger 12 in den einzelnen modularen Einsätzen 16 eingestellt werden. In einer Implementierung wird die Drehung des Sperrzapfens durch Einstecken der Verriegelung in eine Höhlung 124, Drehen eines Sperrzapfens 202 im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn, bis der Sperrzapfen 202 eine innere Führungsfläche des Körpers berührt, und anschließendes Messen der Drehung eingestellt und überprüft. Der Sperrzapfen 202 wird dann so gedreht, dass Winkel der gemessenen Drehungen im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn gleich sind, festgehalten, und eine Ausrichtungs- und Haltelasche 204 wird an eine flache Oberfläche oder Führungsfläche 206 auf dem Sperrzapfen 202 angepasst. Die Lasche 204 kann dann am Einsatz 16 befestigt werden, beispielsweise durch Schweißen oder Festlegen (z.B. durch einen Haltebolzen 130).
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Somit kann jeder modulare Einsatz 16 auf Präzision und Funktion überprüft werden, bevor er anschließend im Träger 12 eingebaut wird. Das modulare Design des modularen Einsatzes 16 ermöglicht einen schnellen und einfachen Austausch fehlerhafter Einsätze im Hohlraum 44, und Lagerplatzbedarf und Handhabung von Bauteilen während der Nacharbeitungsschleife sind reduziert und vereinfacht. Darüber hinaus benötigt der modulare Einsatz 16 keinerlei Haltemerkmale, da der Einsatz durch Ventiltrieblasten, beispielsweise die Nockenwelle 58, die Ventile 50, 52 und die (nicht gezeigte Ventilfeder), die eine aufwärts gerichtete Kraft auf den Kipphebel 14 ausübt, im Hohlraum 44 festgehalten werden kann.
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Wie ebenfalls in 6 und 8 gezeigt ist, ist die deaktivierende HLA-Baugruppe 18 dafür ausgelegt, mit dem Kipphebel 14 in Eingriff zu kommen und ein etwaiges Spiel zwischen der HLA-Baugruppe 18 und der Kipphebelbaugruppe 14 auszugleichen. Darüber hinaus ist die HLA-Baugruppe 18 ausgelegt für eine Bewegung zwischen einer aktivierten Position, wo die HLA-Baugruppe 18 gegen den Kipphebel 14 drückt, um eine Bewegung vom Nockenvorsprung 60 auf das Motorventil 50, 52 zu übertragen, und einer deaktivierten Position, wo die HLA-Baugruppe 18 die Bewegung vom Nockenvorsprung 60 absorbiert, so dass der Kipphebel 14 nicht mit dem Ventil 50, 52 in Eingriff kommt.
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Die HLA-Baugruppe 18 kann zwischen der aktivierten und der deaktivierten Position bewegt werden, beispielsweise durch Sperrbaugruppen 200, die durch einen Fluidstrom (z.B. Hydrauliköl) selektiv betätigt werden. In anderen Implementierungen kann es jedoch sein, dass Sperrbaugruppen 200 durch eine (nicht gezeigte) elektromechanische Vorrichtung zwischen der aktivierten und der deaktivierten Stellung bewegt werden, beispielsweise durch eine Magnetspule, die direkt am Träger 12 montiert ist, mit einer elektrischen Verbindung, um die Sperrbaugruppen 200 mit Leistung zu versorgen. Auf diese Weise trägt der Einsatz 16 stationäre Sperrbaugruppen, die eine künftige elektrische Sperrung ermöglichen können.
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Die deaktivierende HLA-Baugruppe 18 kann allgemein einen äußeren Körper 140, einen Stößel 142 und einen inneren Körper 144 aufweisen.
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Der äußere Körper 140 ist in der Höhlung 116 aufgenommen, die im modularen Einsatz 16 ausgebildet ist, und kann ein erstes offenes Ende 146, das eine erste, untere Kammer 148 definiert, ein zweites offenes Ende 150, das eine zweite, obere Kammer 152 definiert, und einen Durchlass 154 aufweisen, der sich zwischen der unteren Kammer 148 und der oberen Kammer 152 erstreckt. Ein Totgang-Vorspannmechanismus 132 (z.B. eine Feder) sitzt innerhalb der oberen Kammer 152 in einem Öldichtungsfedersitz 134. In einer Implementierung wird der innere Körper 144 kraftschlüssig in den Dichtungssitz 134 gepasst oder auf andere Weise damit verbunden oder davon gehalten. Der Vorspannmechanismus 132 ist dafür ausgelegt, den äußeren Körper 140 nach unten zu drängen, um den Stößel 142 auszufahren und ein etwaiges Spiel auszugleichen. Ein Abstandhalter 136 kann verwendet werden, um einen Abstand oder ein Anfangsspiel für den äußeren Körper 140 bereitzustellen. In einer Implementierung weist die untere Kammer 148 einen Durchmesser von 21 mm oder ungefähr 21 mm auf, um einen Öldruck im System zu verringern.
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Der Stößel 142 ist innerhalb der unteren Kammer 148 des äußeren Körpers aufgenommen und kann ein erstes, geschlossenes Ende 156, das den Verbindungszapfen 158 definiert, der von der im Kipphebel 14 ausgebildeten Aussparung 78 aufgenommen wird, und ein zweites, offenes Ende 160 aufweisen, das einen Ventilsitz 162 definiert, der dafür ausgelegt ist, eine Rückschlagkugelbaugruppe 164 aufzunehmen. Wie hierin ausführlicher beschrieben wird, ist der Stößel 142 ausgehöhlt und definiert einen inneren Bereich 166, was erhebliche Gewichtseinsparungen gegenüber bekannten Designs ermöglicht. Der ausgehöhlte innere Bereich 166 ist dafür ausgelegt, den inneren Körper 144 und die Rückschlagkugelbaugruppe 164 zum Teil aufzunehmen, was ein kompakteres Design und verbesserte Ölreservekapazitäten bietet, wie hierin ausführlicher beschrieben wird.
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Ein Ablaufkanal oder eine Ablaufoberfläche 168 ist zwischen dem Stößel 142 und dem äußeren Körper 140 definiert. Die Ablaufoberfläche 168 ist dafür ausgelegt, einen Ölstrom aus dem Inneren des Stößels 142 aufzunehmen, der verwendet werden kann, um Abschnitte des Kipphebels 14 zu schmieren, beispielsweise eine Aussparung 78 und eine Fassung 86. In einer Implementierung sind die Ablaufoberflächen 168 hartgedreht und nicht auf Maß geschliffen, wodurch die Notwendigkeit für ein nachträgliches Hinterschleifen entfällt und das Gesamtvolumen einer Hochdruckkammer verringert wird. Eine Halteklammer 138 kann verwendet werden, um den Stößel 142 innerhalb des äußeren Körpers 140 zu halten.
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Der innere Körper 144 kann allgemein ein unteres Ende 170 und ein oberes Ende 172 einschließen. Das untere Ende 170 kann eine Breite oder einen Durchmesser aufweisen, der bzw. die größer sind als die des oberen Endes 172, und kann in der unteren Kammer 148 des äußeren Körpers zumindest zum Teil innerhalb des inneren Bereichs 166 des Stößels positioniert sein, wodurch die vertikale Packung optimiert wird und der Raum innerhalb des Bereichs 166 genutzt wird, wodurch mehr Volumen für eine Ölreserve einer Niederdruckkammer 176 erzeugt wird. Auf diese Weise wird eine Hochdruckölkammer 174 zwischen dem inneren Körper 144 und der Innenfläche des Stößels 142 definiert, wobei der äußere Körper 140 die obere Begrenzung des Hochdruckkammervolumens definiert. Das obere Ende 172 kann sich durch den Durchlass 154 im äußeren Körper hindurch und in die obere Kammer 152 des äußeren Körpers hinein erstrecken.
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Im inneren Körper 144 ist die Niederdruckkammer 176 ausgebildet, die ein Einlassende 178 und ein Auslassende 179 aufweist. Eine Hülse 180 ist innerhalb der Niederdruckkammer 176 angeordnet und definiert einen Ölkanal 182 zwischen der Hülse 180 und dem inneren Körper 144. Eine Niederdruckkammerabdeckung 184 ist mit dem Einlassende 178 der Niederdruckkammer verbunden und schließt ein in ihr ausgebildetes Entlüftungsloch 186 ein, das dafür ausgelegt ist, Luft, die etwa in die Niederdruckkammer 176 geraten ist, abzulassen. Eine Dichtung 188 kann zwischen dem äußeren Körper 140 und dem inneren Körper 144 angeordnet sein, wodurch der innere Körper 144 und der äußere Körper 140 einen Gleit- oder Rutschsitz aufrechterhalten können und die Fertigungsmontage erleichtert ist.
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Somit weist die deaktivierende HLA-Baugruppe einen äußeren Körper 140 auf, in dem sowohl der Stößel 142 als auch der innere Körper 144 untergebracht sind. Der äußere Körper 140 weist einen Ölspeisezugang 190 auf, der zumindest zum Teil vom Dichtungsfedersitz 134 definiert und abgedichtet wird. Der Ölspeisezugang 190 ist dafür ausgelegt, Hydrauliköl oder anderes Fluid vom Träger 12 oder einer anderen Hydraulikfluidquelle aufzunehmen, und dieses Öl läuft durch den Ölzugang 190 in den Ölkanal 182, der an der Oberseite durch die Abdeckung 184 abgedichtet ist. Das Öl strömt dann in einen Einlasszugang 192 der Hülse 180 und in die Niederdruckkammer 176. In der Beispielsimplementierung ist der Einlasszugang 192 größer bemessen als das Entlüftungsloch 186, so dass Öl in die Niederdruckkammer 176 statt aus dem Loch 186 hinausströmt.
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Ein abwärts gerichteter Druck der Ölzufuhr in die Niederdruckkammer 176 kann dann ein Öffnen der Rückschlagkugelbaugruppe 164 und einen Durchlass in die Hochdruckkammer 174 bewirken. Die Rückschlagkugelbaugruppe 164 ist die einzige Verbindung zwischen der Hochdruckkammer 174 und der Niederdruckkammer 176 und ist dafür ausgelegt, Öl zwischen dem Stößel 142 und dem inneren Körper 144 innerhalb der Hochdruckkammer 174 zu halten, Darüber hinaus verhindert die Rückschlagkugelbaugruppe 164, dass Öl in der Hochdruckkammer 174 zur Niederdruckkammer 176 zurückfließt.
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Die Niederdruckkammer 176 kann als Niederdruckölreserve für die HLA-Baugruppe 18 dienen. Die Niederdruckölreserve kann von der Hülse 180 innerhalb des inneren Körpers 144 gehalten werden, so dass Öl in die Niederdruckkammer 176 strömt, aber wegen der Position im oberen Bereich der Niederdruckölreserve 176 nicht durch den Einlasszugang 192 zurückfließen kann, wenn ein Öldruck verloren geht. Somit dient die Hülse 180 als Dichtung für die Niederdruckkammer 176, während das Entlüftungsloch 186 etwaigen Luftbläschen gestattet, aus der Niederdruckkammer 176 zu entweichen oder auszutreten.
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Die Rückschlagkugelbaugruppe 164 ermöglicht es dem Öl, aus der Niederdruckkammer 176 in die Hochdruckkammer 174 zu fließen, wenn sich die HLA-Baugruppe 18 erweitert (d.h. durch Liefern von Öl durch den Ölzugang 190.) Sobald die HLA-Baugruppe 18 belastet wird (d.h. die Hochdruckkammer 174 gefüllt wird), unterbricht die Rückschlagkugelbaugruppe 164 den Ölaustausch. Dadurch wird eine Abdichtung der Hochdruckkammer 174 bewirkt, wodurch diese einen angemessenen Lastenträger bereitstellen kann, um den sich der Kipphebel 14 drehen kann.
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Der Stößel 142 ist innerhalb des äußeren Körpers 140 angeordnet, umgibt aber den inneren Körper 144. Der Stößel 142 wirkt über einen Vorspannmechanismus 194 (z.B. eine Feder), der dafür ausgelegt ist, sich auszudehnen, um ein etwaiges Spiel in dem System zu absorbieren, mit dem inneren Körper 144 zusammen. Da der äußere Körper 140 mit dem Einsatz 16 fixiert ist, wird der Stößel 142 durch den Vorspannmechanismus 194 abwärts gedrängt, um ein Spiel in dem System auszugleichen. Somit ist der Stößel 142 das bewegliche Element der HLA-Baugruppe 18 und stellt einen Sitz für den Vorspannmechanismus 194 bereit.
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Darüber hinaus ist ein geregelter Spalt 196 zwischen dem Stößel 142 und dem inneren Körper 144 definiert, der zulässt, dass sich Öl vom unteren Bereich der Hochdruckkammer 174 zum oberen Abschnitt bewegt, der mit der Ablaufoberfläche 168 verbunden ist. In der Beispielsimplementierung wird der geregelte Spalt 196 geregelt (z.B. minimiert), um das Volumen des Öls in der Hochdruckkammer 174 zu verringern, wodurch die Steifigkeit der HLA-Baugruppe 18 erhöht wird.
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Wie dargestellt, ermöglicht die deaktivierende HLA-Baugruppe 18 ein großes Fluidreserveverhältnis (z.B. ungefähr 1,4:1) in der Niederdruckkammer 176 zum Volumen in der Hochdruckkammer 174, wenn der Ölzuleitungszugang 190 nicht in der Nähe des oberen Bereichs der Kammer 176 angeordnet werden kann. Das Reserveverhältnis wird durch Versenken eines Teils des inneren Körpers 144, der die Niederdruckölreserve 176 enthält, im Volumen der Hochdruckkammer 174 maximiert. Somit ermöglicht die HLA-Baugruppe 18 eine Zufuhr des Öls von einer Höhe unterhalb des oberen Bereichs der Niederdruckkammer 176, verhindert aber, dass Öl unter Bedingungen, wo der Motor abgestellt ist, aus der Niederdruckkammer 176 abläuft, wodurch für dann, wenn der Motor gestartet wird, ein voller Vorrat verbleibt, da es nach dem Starten des Motors nur kurze Zeit dauert, bis der Öldruck aufgebaut ist und die HLA-Baugruppe 18 erreicht. Auf diese Weise ermöglicht die Hülse 180, dass Öl die Niederdruckkammer 176 erreicht, ohne durch den Totgang-Vorspannmechanismus 132 strömen zu müssen. Wie beschrieben, kann das Öl aus dem Ölspeisezugang 190 aufwärts durch den Ölkanal 182 zwischen der Hülse 180 und dem inneren Körper 144 und dann durch den Einlasszugang 192 in die Niederdruckkammer 176 strömen.
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Es wird weiterhin auf 8 Bezug genommen, wo gezeigt ist, dass sich die deaktivierende HLA-Baugruppe 18 in der Beispielsimplementierung durch die Sperrbaugruppen 200 zwischen der aktivierten und der deaktivierten Position bewegen kann. 8 zeigt die Sperrbaugruppe 200 ganz links in der aktivierten Position, während die Sperrbaugruppe 200 ganz rechts die deaktivierte Position einnimmt, wodurch die HLA-Baugruppe 18 einen Totgang der Kipphebelbaugruppe 14 ausgleichen kann. Man beachte jedoch, dass im Betrieb beide Sperrbaugruppen 200 jeweils entweder die aktivierte oder die deaktivierte Position einnehmen
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In dem dargestellten Beispiel weist jede Sperrbaugruppe 200 allgemein einen Sperrzapfen 202, einen Vorspannmechanismus 210 und ein Vorspannmechanismusrückhaltemerkmal 212 auf. Jeder Sperrzapfen 202 weist einen Hauptkörper 214 und einen Schaft 216 und einen Vorsprung 218 auf, der von den einander gegenüberliegenden Seiten des Hauptkörpers 214 vorsteht. Der Vorspannmechanismus 210 (z.B. eine Feder) ist um den Schaft 216 herum zwischen einem Absatz 220 eines Hauptkörpers 214 und dem Rückhaltemerkmal 212 angeordnet, das innerhalb einer Öffnung 128 angeordnet ist. Der Vorspannmechanismus 210 ist dafür ausgelegt, den Sperrzapfen 202 in die aktivierte Position in Richtung auf den äußeren Körper 140 und in Eingriff mit diesem zu drängen.
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In der aktivierten Position (linke Sperre, 8), erstreckt sich der Vorsprung des Sperrzapfens 218 in eine Nut 222, die innerhalb des äußeren Körpers 140 ausgebildet ist, so dass der Vorsprung 218 an Nutenabsätzen 224 angreift und eine Aufwärtsbewegung des äußeren Körpers 140 verhindert. In der deaktivierten Position (rechte Sperre, 8) wird ein Hydraulikfluid (z.B. Öl) zur Nut 222 geliefert und überwindet die Vorspannung des Vorspannmechanismus 210, wodurch der Sperrzapfen 202 vom äußeren Körper 140 wegbewegt wird, so dass sich der Vorsprung 218 nicht mehr in die Nut 222 hinein erstreckt. Dies ermöglicht eine Aufwärtsbewegung des äußeren Körpers 140, so dass der Totgang-Vorspannmechanismus 132 eine Bewegung der Kipphebelbaugruppe 14, die durch den Nockenvorsprung 60 bewirkt wird, absorbieren kann.
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Die hierin beschriebene deaktivierende HLA-Baugruppe 18 bietet Vorteile gegenüber herkömmlichen HLA-Baugruppen. In der Beispielsimplementierung maximiert die HLA-Baugruppe 18 den Durchmesser des inneren Körpers 144 durch Eliminieren einer Trägheitsmasse des Stößels 142 und durch Nutzen des herkömmlichen Kugelkörpers/Verbindungszapfens als Ablaufstößel. Die Rückschlagkugelbaugruppe 164 liegt zwischen dem inneren Körper 144 und dem Stößel 142, wodurch das Gesamtvolumen innerhalb des Stößels 142 verringert wird. Somit wird die Steifigkeit der HLA-Baugruppe 18 durch den Unterschied im Durchmesser zwischen dem Stößel 142 und dem inneren Körper 144 verbessert, da eine Steifigkeit der HLA durch den Kompressionsmodul des Öls und den Druck, der auf die Ölsäule wirkt, direkt von der Steifigkeit der Ölsäule in der HLA abhängt. Auf diese Weise erhöht die Kombination aus HLA-Durchmesser und verringertem Ölvolumen in der Hochdruckkammer die Steifigkeit der HLA-Baugruppe 18 erheblich, wodurch die Gesamtleistung der Ventiltriebbaugruppe 10 verbessert wird. Darüber hinaus liegt die Niederdruckkammer 176 teilweise innerhalb der Hochdruckkammer 174, wodurch die Ölmenge, die in der Niederdruckkammer enthalten ist, maximiert wird (das Ölreserveverhältnis maximiert wird), während der Packungsraum in der vertikalen Richtung beibehalten wird. Außerdem wird durch Anordnen des inneren Körpers 144 innerhalb des Stößels 142 das Ölvolumen verringert, das in der Hochdruckkammer enthalten ist, und das Gewicht des Stößels 142 wird verringert.
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Hierin werden Systeme und Verfahren zur Verbesserung der Steifigkeit und der Leistung von Ventiltriebbaugruppen beschrieben. Die Ventiltriebbaugruppe weist einen Ventiltriebträger auf, der dafür ausgelegt ist, einen modularen Einsatz aufzunehmen. Im Einsatz sind eine deaktivierende HLA-Baugruppe mit einem einzigartig hohen Druck und eine Niederdruckkammerkonfiguration untergebracht, die das Ölreserveverhältnis erhöht, das Gewicht verringert und die Steifigkeit verbessert. Der Träger kann eine duale Sperrbaugruppe aufnehmen, was die Steifigkeit des Systems noch weiter erhöht. Die Trägergeometrie ist außerdem dafür ausgelegt, Ventiltrieblasten zu verteilen, was die Steifigkeit des Systems noch weiter erhöht. Die Ventiltriebbaugruppe weist ferner einen Kipphebel auf, der eine Ventilspitze mit einem drehbaren e-Fuß aufweist, um eine ordentliche Verbindung zwischen dem Motorventil aufrechtzuerhalten und die Steifigkeit zu verbessern. Somit sorgt die insgesamt verbesserte Steifigkeit des Systems für eine verbesserte Dynamik des Ventiltriebs, einen besseren Verschluss des Ventils und eine erhöhte Konsistenz.
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Die obige Beschreibung der Beispiele wurde zur Erläuterung und Beschreibung vorgelegt. Sie erhebt weder Anspruch auf Vollständigkeit, noch soll sie die Offenbarung beschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale eines konkreten Beispiels sind im Allgemeinen nicht auf dieses konkrete Beispiel beschränkt, sondern sind gegebenenfalls austauschbar und können in einem ausgewählten Beispiel verwendet werden, auch wenn sie nicht spezifisch gezeigt oder beschrieben werden. Es kann auch auf viele Weise variiert werden. Solche Variationen sollen nicht als Abweichung von der Offenbarung betrachtet werden und alle diese Modifikationen sollen im Bereich der Offenbarung enthalten sein.
