-
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
-
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen
US-Anmeldung Nr. 62/251959 mit dem Titel „Cam Lobe Switching Mechanism Using Control Rods Inside The Camshaft“, eingereicht am 6. November 2015, sowie der vorläufigen
US-Anmeldung Nr. 62/251972 mit dem Titel „Mechanical Variable Valve Life Actuator For Cam Lobe Switching Mechanism Using Control Rods Inside The Camshaft“, eingereicht am 6. November 2015. Die gesamte Offenbarung der beiden oben erwähnten Anmeldungen ist durch Verweis in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen.
-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Ventilbetätigungssystem, das einen variablen Ventilhub und/oder eine variable Ventilzeitsteuerung bereitstellt.
-
HINTERGRUND
-
Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformationen in Verbindung mit der vorliegenden Offenbarung bereit, die nicht unbedingt zum Stand der Technik gehören.
-
Moderne Viertakt-Verbrennungsmotoren für Automobile sind in der Regel mit Einlass- und Auslassventilen ausgestaltet, die selektiv über ein Ventilbetätigungssystem betätigt werden können, um Luft oder ein Luft-/KraftstoffGemisch in die Motorzylinder einzulassen und Abgase aus den Motorzylindern abzuführen. Ein Ventilbetätigungssystem mit einer Nockenwelle wird üblicherweise eingesetzt, um die Zeitsteuerung und die Dauer der Öffnung der verschiedenen Ventile zu steuern. Die Nockenwelle umfasst in der Regel mehrere Nockenfortsätze, wobei jeder der Nockenfortsätze eine Form aufweist, die die Dauer bestimmt, für die das eine oder die mehreren zugeordneten Ventile geöffnet werden, sowie das Ausmaß, in welchem das eine oder die mehreren Ventile geöffnet werden. Es sollte auch klar sein, dass die Stellung eines zugeordneten der Nockenfortsätze um die Drehachse der Nockenwelle den Zeitpunkt oder die Phase der Öffnung des einen oder mehreren zugeordneten Ventile bestimmt. Die Kombination aus der Form und der Phase eines Nockenfortsatzes wird hier als ein „Nockenprofil“ bezeichnet.
-
Der Betrieb solcher Verbrennungsmotoren wird durch den Zeitpunkt und die Dauer der Öffnung der Einlassventile und der Auslassventile stark beeinflusst, und somit ist es in der Technik bekannt, eine Nockenwelle mit mehreren Sätzen von Nockenfortsätzen auszugestalten, die auf alternativer Basis eingesetzt werden können, um einen variablen Ventilhub und/oder eine variable Ventilzeitsteuerung bereitzustellen. Während solche Ventilbetätigungssysteme für ihren vorgesehenen Zweck gut geeignet sind, können sie dennoch weiter verbessert werden.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Dieser Abschnitt bietet eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung und stellt keine umfassende Offenbarung des vollen Umfangs oder aller ihrer Merkmale dar.
-
In einer Ausführungsform stellen die vorliegenden Lehren ein Ventilbetätigungssystem bereit, das eine Vielzahl von Nockenanordnungen umfasst. Die Nockenanordnungen sind zur Drehung um eine Drehachse gekoppelt. Jede der Nockenanordnungen hat ein Steuerglied und ein erstes Nockenelement. Jedes der Steuerglieder weist einen Gliedkörper auf, der einen Großteil des Steuerglieds bildet, und sich parallel zu der Drehachse erstreckt. Jedes der ersten Nockenelemente ist mit einem entsprechenden der Steuerglieder zur axialen Bewegung damit entlang der Drehachse gekoppelt. Jedes der ersten Nockenelemente weist eine erste Nockenkonfiguration auf, die ein erstes vorbestimmtes Hubprofil aufweist, und eine zweite Nockenkonfiguration, die ein zweites vorbestimmtes Hubprofil aufweist, dass sich von dem ersten vorbestimmten Hubprofil unterscheidet. Jede der Nockenanordnungen ist entlang der Drehachse zwischen einer ersten Stellung, in der die ersten Nockenkonfigurationen in zugehörigen aktivierten Stellungen positioniert sind, und jede der zweiten Nockenkonfigurationen entlang der Drehachse von ihren zugehörigen aktivierten Stellungen versetzt sind, und einer zweiten Stellung, in der die zweiten Nockenkonfigurationen in den zugehörigen aktivierten Stellungen positioniert sind, und jede der ersten Nockenkonfigurationen entlang der Drehachse von ihren zugehörigen aktivierten Stellungen versetzt sind, verschiebbar.
-
Die ersten Nockenelemente können axial verschiebbar mit einem Nockenrohr gekoppelt sein, und die Gliedkörper sind in dem Nockenrohr aufgenommen. Optional können die ersten Nockenelemente drehfest mit dem Nockenrohr gekoppelt sein. Jedes der ersten Nockenelemente kann eine Vielzahl von Innenzähnen definieren, die durch Verzahnen mit einer Vielzahl von Außenzähnen an dem Nockenrohr in Eingriff stehen können. Jede der Nockenanordnungen kann weiters einen Rastmechanismus umfassen, der dazu ausgestaltet ist, die ersten Nockenelemente lösbar an dem Nockenrohr zu sichern. Optional kann jeder der Rastmechanismen erste und zweite Ausnehmungen, die in dem Nockenrohr ausgebildet sind, wobei ein Rastelement in einem Loch in einem zugehörigen der ersten Nockenelemente aufgenommen ist, sowie eine Bandfeder umfassen, die um das zugehörige der ersten Nockenelemente herum aufgenommen ist. Die Bandfeder kann das Rastelement zu dem Nockenrohr hin drücken, und kann die Bewegung des Rastelements relativ zu dem zugehörigen der ersten Nockenelemente in einer radial auswärtigen Richtung von dem Nockenrohr begrenzen. Die Aufnahme des Rastelements in der ersten Ausnehmung sichert eine zugehörige der Nockenanordnungen lösbar in der ersten Stellung, während die Aufnahme des Rastelements in der zweiten Ausnehmung die zugehörige der Nockenanordnungen lösbar in der zweiten Stellung sichert. Das Rastelement kann optional eine sphärische Kugel sein.
-
Das Ventilbetätigungssystem kann optional ein Distanzstück umfassen, das in dem Nockenrohr aufgenommen ist und eine Vielzahl von Verbindungsschlitzen ausbildet. Jedes der Steuerglieder kann in einem entsprechenden der Verbindungsschlitze aufgenommen sein. Optional kann ein seitlicher Querschnitt des Distanzstücks senkrecht auf die Drehachse gesehen X-förmig oder Y-förmig sein.
-
Jede der Nockenanordnungen kann ferner ein zweites Nockenelement umfassen, das mit einem zugehörigen der Steuerglieder zur axialen Bewegung damit entlang der Drehachse gekoppelt ist. Das zweite Nockenelement ist entlang der Drehachse axial von dem ersten Nockenelement beabstandet.
-
Jedes der Steuerglieder kann ferner ein Eingriffselement umfassen, dass sich von dem Gliedkörper radial nach außen erstreckt, in ein entsprechendes der ersten Nockenelemente eingreift. Das Eingriffselement kann eine diskrete Komponente sein, die mit dem Gliedkörper zusammengebaut ist, zum Beispiel durch Verschweißen.
-
Jedes der ersten Nockenelemente kann optional eine dritte Nockenkonfiguration mit einem dritten vorbestimmten Hubprofil aufweisen. Das dritte vorbestimmte Hubprofil zumindest eines Teils der dritten Nockenkonfigurationen kann sich von dem ersten vorbestimmten Hubprofil und dem zweiten vorbestimmten Hubprofil unterscheiden. Jede der Nockenanordnungen ist entlang der Drehachse in eine dritte Stellung verschiebbar, die zwischen der ersten und der zweiten Stellung liegt. Die Platzierung der Nockenanordnungen in ihre dritte Stellung positioniert die dritten Nockenkonfigurationen in den zugehörigen aktivierten Stellungen und versetzt jede der ersten und zweiten Nockenkonfigurationen entlang der Drehachse von den zugehörigen aktivierten Stellungen.
-
Das zweite vorbestimmte Hubprofil unterscheidet sich von dem ersten vorbestimmten Hubprofil in zumindest einem Wert des maximalen Hubes, und oder einem Drehzeitpunkt des Werts des maximalen Hubes.
-
In einer anderen Ausführungsform stellen die vorliegenden Lehren ein Ventilbetätigungssystem bereit, das ein um eine Drehachse drehbares Nockenrohr, eine Vielzahl von Nockenanordnungen und eine Vielzahl von Stellgliedsegmenten umfasst. Die Nockenanordnungen sind zur Drehung um eine Drehachse gekoppelt. Jede der Nockenanordnungen hat ein Steuerglied und ein erstes Nockenelement. Jedes der Steuerglieder weist einen Gliedkörper auf, der einen Großteil des Steuerglieds bildet, und sich parallel zu der Drehachse erstreckt. Jedes der ersten Nockenelemente ist mit einem entsprechenden der Steuerglieder zur axialen Bewegung damit entlang der Drehachse gekoppelt. Jedes der ersten Nockenelemente weist eine erste Nockenkonfiguration auf, die ein erstes vorbestimmtes Hubprofil aufweist, und eine zweite Nockenkonfiguration, die ein zweites vorbestimmtes Hubprofil aufweist, dass sich von dem ersten vorbestimmten Hubprofil unterscheidet. Jede der Nockenanordnungen ist entlang der Drehachse zwischen einer ersten Stellung, in der die ersten Nockenkonfigurationen in zugehörigen aktivierten Stellungen positioniert sind, und jede der zweiten Nockenkonfigurationen entlang der Drehachse von ihren zugehörigen aktivierten Stellungen versetzt sind, und einer zweiten Stellung, in der die zweiten Nockenkonfigurationen in den zugehörigen aktivierten Stellungen positioniert sind, und jede der ersten Nockenkonfigurationen entlang der Drehachse von ihren zugehörigen aktivierten Stellungen versetzt sind, verschiebbar. Jedes der Stellgliedsegmente ist drehfest, aber axial verschiebbar mit dem Nockenrohr gekoppelt und axial an einem zugehörigen der Steuerglieder fixiert. Jedes der Stellgliedsegmente definiert erste und zweite Rampenprofile, die sich in einer Umfangsrichtung um das Stellgliedsegment herum erstrecken. Das erste Rampenprofil weist einen ersten Rampenabschnitt und einen zweiten Rampenabschnitt auf, der entlang der Drehachse von dem ersten Rampenabschnitt axial versetzt ist. Das zweite Rampenprofil weist einen dritten Rampenabschnitt und einen vierten Rampenabschnitt auf, der entlang der Drehachse von dem dritten Rampenabschnitt axial versetzt ist.
-
Das erste Rampenprofil kann durch eine erste Nut ausgebildet sein und das zweite Rampenprofil kann durch eine zweite Nut ausgebildet sein, die von der ersten Nut entlang der Drehachse axial beabstandet ist. Das Ventilbetätigungssystem kann ferner einen ersten Stift umfassen, der selektiv mit dem ersten Rampenprofil in Eingriff bringbar ist, sowie einen zweiten Stift, der selektiv mit dem zweiten Rampenprofil in Eingriff bringbar ist. Jeder der ersten und zweiten Stifte kann eine Längsachse aufweisen, die senkrecht zu der Drehachse angeordnet ist. das Ventilbetätigungssystem kann ferner einen ersten Elektromagnet umfassen, der selektiv betätigbar ist, um den ersten Stift radial zu der Drehachse hin zu verschieben, sowie einen zweiten Elektromagnet, der selektiv betätigbar ist, um den zweiten Stift radial zu der Drehachse hin zu verschieben.
-
Das erste Rampenprofil zumindest eines der Stellgliedsegmente kann optional einen Eingriffsabschnitt umfassen. Der zweite Rampenabschnitt kann zwischen dem ersten Übergangsabschnitt und dem Eingriffsabschnitt angeordnet sein. Ein Abschnitt der ersten Nut, der den Eingriffsabschnitt bildet, kann eine Bodenwand aufweisen, die sich mit zunehmendem umlaufenden Abstand von dem zweiten Rampenabschnitt radial nach innen verjüngt. Der Eingriffsabschnitt kann dazu ausgestaltet sein, den ersten Stift aufzunehmen, ohne dass der Kontakt zwischen dem ersten Stift und dem Eingriffsabschnitt die Bewegung des zumindest einen der Stellgliedsegmente entlang der Drehachse verursacht.
-
Die ersten und zweiten Rampenprofile können durch eine gemeinsame Nut ausgebildet sein. Die ersten und zweiten Rampenprofile können axial voneinander beabstandet sein. Das Ventilbetätigungssystem kann zumindest einen Stift umfassen, der selektiv mit dem ersten Rampenprofil und dem zweiten Rampenprofil in Eingriff bringbar ist. Der zumindest eine Stift weist eine Längsachse auf, die senkrecht zu der Drehachse angeordnet ist. Das Ventilbetätigungssystem kann ferner zumindest einen Elektromagnet umfassen, der selektiv betätigbar ist, um den zumindest einen Stift in Eingriff mit dem ersten Rampenprofil auf den Stellgliedsegmenten zu bringen. Der zumindest eine Elektromagnet kann dazu ausgestaltet sein, den zumindest einen Stift parallel zu der Drehachse zu verschieben.
-
Das Nockenrohr kann eine Vielzahl von Armelementen definieren, auf welchen die Stellgliedsegmente drehfest und axial verschiebbar montiert sind. Optional beträgt die Anzahl der Armelemente zwei.
-
Das Ventilbetätigungssystem kann ferner zumindest einen Stift umfassen, der selektiv mit den ersten und zweiten Rampenprofilen in Eingriff bringbar ist.
-
Die ersten und zweiten Rampenprofile können sich voneinander unterscheiden, sodass sie um eine Ebene, die senkrecht zu der Drehachse steht und von den ersten und zweiten Rampenprofilen gleich beabstandet ist, nicht spiegelsymmetrisch sind. Zum Beispiel kann das erste Rampenprofil einen ersten Übergangsabschnitt aufweisen, der zwischen dem ersten Rampenabschnitt und dem zweiten Rampenabschnitt angeordnet ist, das zweite Rampenprofil kann einen zweiten Übergangsabschnitt aufweisen, der zwischen dem dritten Rampenabschnitt und dem vierten Rampenabschnitt angeordnet ist, und die ersten und zweiten Zwischenabschnitte können so ausgestaltet sein, dass sie nicht spiegelbildlich zueinander sind.
-
Andere Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung werden durch die im Folgenden gegebene detaillierte Beschreibung deutlich werden. Die detaillierte Beschreibung und die speziellen Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen, auch wenn sie Variationen der Erfindung offenbaren, rein dem Zweck der Veranschaulichung und sollen den Umfang der Erfindung in keiner Weise einschränken.
-
Figurenliste
-
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen rein dem Zweck der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen, jedoch nicht aller möglichen Implementierungen, und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung keinesfalls einschränken.
- 1 ist eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts eines Verbrennungsmotors mit einem Ventilbetätigungssystem, das in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
- 2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Ventilbetätigungssystems von 1;
- 3 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Ventilbetätigungssystems von 1 und veranschaulicht ein Nockenrohr und Nockenanordnungen in größerem Detail;
- 4 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der in 3 abgebildeten Nockenanordnung.
- 5 ist eine schematische Veranschaulichung eines Abschnitts eines Nockenelements einer der Nockenanordnungen und veranschaulicht einen Abschnitt des Nockenelements mit ersten und zweiten Nockenkonfigurationen;
- 6 ist ähnlich 5, bildet aber auch einen Unterschied in der Phasenstellung der ersten und zweiten Nockenkonfigurationen ab;
- 7 und 8 sind Längsschnittansichten des Abschnitts des Ventilbetätigungssystems von 1 und zeigen die Nockenanordnungen jeweils in ersten und zweiten Stellungen;
- 9 ist eine seitliche Schnittansicht des Ventilbetätigungssystems von 1;
- 10 und 11 sind seitliche Schnittansichten von alternativen Ventilbetätigungssystemen, die in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung konstruiert sind;
- 12 ist eine perspektivische Darstellung eines Verbrennungsmotors mit einem weiteren Ventilbetätigungssystem, das in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
- 13 ist eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts des Ventilbetätigungssystems von 1 und veranschaulicht ein Stellgliedsegment in größerem Detail;
- 14 und 15 sind perspektivische Darstellungen eines Abschnitts des Ventilbetätigungssystems von 1 und veranschaulichen eine koordinierte Stellgliedbewegung der Nockenanordnungen in ihre zweiten Stellungen;
- 16 ist eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts des Ventilbetätigungssystems von 1 und veranschaulicht eine koordinierte Stellgliedbewegung der Nockenanordnungen in ihre ersten Stellungen;
- 17 ist eine perspektivische Darstellung eines alternativ konstruierten Stellgliedsegments mit einem Eingriffsabschnitt;
- 18 ist eine perspektivische Darstellung eines weiteren alternativ konstruierten Stellglied mit einem Stellgliedsegment mit einer einzelnen Nut;
- 19 und 20 sind perspektivische Schnittansichten von einem weiteren Ventilbetätigungssystem, das in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist; und
- 21 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Ventilbetätigungssystems der 19 und 20.
-
Innerhalb der verschiedenen Ansichten der Zeichnungen bezeichnen entsprechende Bezugszeichen jeweils entsprechende Teile.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 ist ein Abschnitt eines Verbrennungsmotors veranschaulicht, der ein Ventilbetätigungssystem 10 aufweist, das in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist. In dem konkret veranschaulichten Beispiel ist der Verbrennungsmotor ein Vierzylindermotor mit oben liegender Nockenwelle und einer Reihenkonfiguration, doch sollte klar sein, dass die Lehren der vorliegenden Offenbarung auch Anwendung auf andere Motorkonfigurationen finden, und daher der Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht auf Motoren mit oben liegenden Nockenwellen oder auf Motoren mit Reihenkonfiguration eingeschränkt ist. Der Motor kann einen Zylinderkopf CH und ein Antriebsmittel DM zur Bereitstellung von Drehleistung zum Antrieb des Ventilbetätigungssystems 10 aufweisen, etwa ein Nockenzahnrad, ein Nockenkettenrad oder eine Nockenriemenscheibe. wenn nichts anderes angegeben wird, können der Zylinderkopf CH und das Antriebsmittel DM auf wohl bekannte und herkömmliche Weise ausgestaltet sein. Das Ventilbetätigungssystem 10 kann ein Nockenrohr 12, eine Vielzahl von Nockenanordnungen 14 und ein Stellglied 16 umfassen.
-
Unter Bezugnahme auf 2 und 3 kann das Nockenrohr 12 mit dem Antriebsmittel DM zum Erhalt von Drehleistung davon gekoppelt sein. In dem vorgesehenen Beispiel ist das Nockenrohr 12 fix und drehfest mit dem Antriebsmittel DM gekoppelt, doch sollte klar sein, dass auch eine variable Kupplung eingesetzt werden könnte, um das Nockenrohr 12 mit dem Antriebsmittel DM zu koppeln, um selektiv die Drehstellung des Nockenrohrs 12 relativ zu dem Antriebsmittel DM innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu verändern, um dem Ventilbetätigungssystem 10 die Fähigkeit zu variablen Ventilzeitsteuerung zu verleihen. Das Nockenrohr 12 kann einen hohlen Innenraum 20 aufweisen und kann eine Vielzahl von Nockenelement-Befestigungen 22 und eine Vielzahl von Lagerzapfen 24 definieren. Die Lagerzapfen 24 können in einer Nockenbohrung CB aufgenommen sein, die zwischen dem Zylinderkopf CH und einer Vielzahl von Nockenkappen CC ausgebildet sein können, die fest aber lösbar dem Zylinderkopf CH gekoppelt sind. Eine Vielzahl von Lagern (nicht eigens dargestellt) kann zwischen den Lagerzapfen 24 und dem Zylinderkopf CH und den Nockenkappen CC angeordnet sein, sodass das Nockenrohr 12 relativ zu dem Zylinderkopf CH zur Drehung um eine Drehachse 28 gelagert ist.
-
In 2 und 4 kann jede der Nockenanordnungen 14 ein Steuerglied 30 und ein oder mehrere Nockenelemente 32 umfassen. Die Steuerglieder 30 können einen Gliedkörper 36 und ein oder mehrere Eingriffselemente 38 umfassen. Der Gliedkörper 36 kann einen Großteil des Steuerglieds 30 bilden und kann sich in dem hohlen Innenraum 20 des Nockenrohrs 12 entlang der Drehachse 28 erstrecken (d.h., parallel zu der Drehachse 28). Jedes der Eingriffselemente 38 kann mit dem Gliedkörper 36 zur Verschiebung mit dem Gliedkörper 36 entlang der Drehachse 28 gekoppelt sein und kann sich von dem Gliedkörper 36 radial nach außen erstrecken. In dem vorgesehenen Beispiel ist ein erstes der Eingriffselemente 38A aus einer Komponente gebildet, die mit dem Gliedkörper 36 zusammengebaut und mit einem geeigneten Kopplungsmittel daran gesichert ist, etwa einer Schweißung und/oder Befestigungselementen, während ein zweites der Eingriffselemente 38B einteilig und mit dem Gliedkörper 36 integriert ausgebildet ist (z.B. als ein Haken oder Vorsprung, der sich senkrecht zu dem Gliedkörper erstreckt). Es sollte jedoch klar sein, dass alle der Eingriffselemente 38 diskrete Komponenten sein könnten, die mit dem Gliedkörper 36 zusammengebaut und gesichert sein können, oder dass alle der Eingriffselemente 38 einstückig und einteilig mit dem Gliedkörper 36 ausgebildet sein könnten, zum Beispiel durch Biegen, Kaltformen oder Schmieden.
-
Jedes der Nockenelemente 32 kann axial verschiebbar, aber drehfest mit dem Nockenrohr 12 gekoppelt sein. In dem vorgesehenen Beispiel, weist jedes der Nockenelemente 32 eine innenkeilverzahnte oder gezahnte Öffnung 40 auf und ist über dem Nockenrohr 12 aufgenommen, so dass die Innenzähne der innenkeilverzahnten Öffnung 40 verzahnend mit entsprechenden Außenzähnen in Eingriff stehen, die an den Nockenelement-Befestigungen 22 an dem Nockenrohr ausgebildet sind.
-
Jedes der Nockenelemente 32 kann eine erste Nockenkonfiguration 50 und eine zweite Nockenkonfiguration 52 aufweisen, die abwechselnd eingesetzt werden, um einen Satz von Ventilen (nicht dargestellt) zu öffnen. In Abhängigkeit von der Konfiguration des Motors kann der Satz von Ventilen nur ein oder mehrere Einlassventile umfassen, oder kann nur ein oder mehrere Auslassventile umfassen, oder kann sowohl ein oder mehrere Einlassventile als auch ein oder mehrere Auslassventile umfassen. Die erste Nockenkonfiguration 50 kann ein erstes vorbestimmtes Hubprofil aufweisen, während die zweite Nockenkonfiguration 52 ein zweites vorbestimmtes Hubprofil aufweisen kann, das sich von dem ersten vorbestimmten Hubprofil unterscheidet. Unter Bezugnahme auf 5 könnte das erste vorbestimmte Hubprofil einen oder mehrere erste Nockenfortsätze 56 umfassen, die dazu ausgestaltet sind, einen ersten maximalen Hubwert L1 (d.h., den maximalen Radius des ersten Nockenfortsatzes 56 minus den Radius R des Basiskreises BC des ersten Nockenfortsatzes 56) bereitzustellen, während das zweite vorbestimmte Hubprofil einen oder mehrere zweite Nockenfortsätze 58 umfassen könnte, die dazu ausgestaltet sind, einen zweiten maximalen Hubwert L2 bereitzustellen, der sich von dem ersten maximalen Hubwert L1 unterscheidet. In Situationen, wo die ersten und zweiten Nockenkonfigurationen 50 und 52 dazu ausgestaltet sind, einen Satz von Ventilen zu öffnen, der sowohl ein oder mehrere Einlassventile als auch ein oder mehrere Auslassventile umfasst, wird klar sein, dass die zuvor erwähnten ersten und zweiten Nockenfortsätze 56 und 58 (5) dazu ausgestaltet sind, entweder das/die Einlassventil(e) oder das/die Auslassventil(e) zu öffnen, und dass die ersten und zweiten Nockenkonfigurationen 50 und 52 zusätzlich einen oder mehrere weitere Nockenfortsätze (nicht dargestellt) umfassen werden, die dazu ausgestaltet sind, die anderen Typen von Ventilen (d. h., Auslassventile oder Einlassventile) zu öffnen, die nicht durch die ersten und zweiten Nockenfortsätze 56 und 58 (5) geöffnet werden. Zusätzlich oder alternativ können die ersten Nockenfortsätze 56 des ersten vorbestimmten Hubprofils anders als die zweiten Nockenfortsätze 58 des zweiten vorbestimmten Hubprofils getaktet (d. h., um die Drehachse orientiert) sein, wie in 6 gezeigt und durch den Winkel A dargestellt.
-
Unter Bezugnahme auf 2 und 3 kann jedes der Nockenelemente 32 einer gegebenen der Nockenanordnungen 14 mit dem Steuerglied 30 der gegebenen der Nockenanordnungen 14 zur axialen Bewegung mit dem Steuerglied 30 entlang der Drehachse 28 gekoppelt sein. In dem vorgesehenen Beispiel ist jedes der Eingriffselemente 38 der Steuerglieder 30 durch jeweilige geschlitzte Öffnungen 60 (am besten in 3 gezeigt) aufgenommen, die in dem Nockenrohr 12 ausgebildet sind und in (und optional durch) jeweilige Öffnungen 62 aufgenommen, die in einem jeweiligen der Nockenelemente 32 ausgebildet sind.
-
Jede der Nockenanordnungen 14 ist entlang der Drehachse 28 zwischen einer ersten Stellung (7), in der die ersten Nockenkonfigurationen 50 in zugehörigen aktivierten Stellungen 70 positioniert sind und jede der zweiten Nockenkonfigurationen 52 entlang der Drehachse 28 von ihrer zugehörigen aktivierten Stellung 70 versetzt ist, und einer zweiten Stellung (8) verschiebbar, in der die zweiten Nockenkonfigurationen 52 in ihren zugehörigen aktivierten Stellungen 70 positioniert ist und jede der ersten Nockenkonfigurationen 50 entlang der Drehachse 28 von ihrer zugehörigen aktivierten Stellung 70 versetzt ist.
-
Zurück zu 2 und 4 kann jede der Nockenanordnungen 14 optional einen oder mehrere Rastmechanismen 74 umfassen, die dazu ausgestaltet sein können, ein oder mehrere der Nockenelemente 32 an dem Nockenrohr 12 zu sichern. In dem vorgesehenen Beispiel umfasst jeder der Rastmechanismen 74 jeweils erste und zweite Ausnehmungen 80 und 82 (am besten in 3 gezeigt), die in dem Nockenrohr 12 ausgebildet sind, ein Rastelement 84, das in einem Loch 86 (am besten in 3 gezeigt) in einem zugehörigen der Nockenelemente 32 aufgenommen ist, und eine Bandfeder 88, die um das zugehörige der Nockenelemente 32 herum aufgenommen ist. Das Rastelement 84 kann eine sphärische Kugel sein. Die Bandfeder 88 kann um ein zugehöriges der Nockenelemente 32 herum aufgenommen sein und kann das Rastelement 84 zu dem Nockenrohr 12 drücken sowie die Bewegung des Rastelements 84 in Bezug auf das zugehörige der Nockenelemente 32 in einer Richtung radial nach außen von dem Nockenrohr 12 begrenzen. Die Aufnahme des Rastelements 84 in der ersten Ausnehmung 80 (3) sichert das zugehörige der Nockenelemente 32 lösbar an dem Nockenrohr 12, so dass eine zugehörige der Nockenanordnungen 14 lösbar in der ersten Stellung gehalten wird. In ähnlicher Weise sichert die Aufnahme des Rastelements 84 in der zweiten Ausnehmung 82 (3) das zugehörige der Nockenelemente 32 lösbar an dem Nockenrohr 12, so dass die zugehörige der Nockenanordnungen 14 lösbar in der ersten Stellung gehalten wird.
-
Unter Bezugnahme auf 2 und 9 kann ein Distanzstück 90 optional in dem hohlen Innenraum 20 des Nockenrohrs 12 aufgenommen sein, um die Steuerglieder 30 voneinander zu trennen. In dem konkreten vorgesehenen Beispiel weist das Distanzstück 90 einen zylindrischen Körper 92 auf, der so dimensioniert ist, dass er in dem hohlen Innenraum 20 des Nockenrohrs 12 aufgenommen wird. Eine Vielzahl von Nuten 94 ist in den zylindrischen Körper 92 eingeformt und schneidet die äußere diametrale Oberfläche des zylindrischen Körpers 92. Die Nuten 94 können um den zylindrischen Körper 92 umlaufend auf symmetrische Weise beabstandet sein und können so geformt sein, dass sie die Gliedkörper 36 der Steuerglieder 30 aufnehmen. In dem vorgesehenen Beispiel sind die Gliedkörper 36 aus einer Stange mit einem kreisförmigen (seitlichen) Querschnitt und jede der Nuten 94 ist allgemein U-förmig. Jeder der Gliedkörper 36 kann in einer entsprechenden der Nuten 94 aufgenommen sein. Es sollte klar sein, dass das Distanzstück 90 auch anders ausgebildet sein könnte. Zum Beispiel weist das in 10 abgebildete Distanzstück 90a eine Querschnittsform (seitlich auf eine Weise gesehen, die senkrecht auf die Drehachse 28 steht) auf, die allgemein Y-förmig ist, wobei das Distanzstück 90b, das in 11 abgebildet ist, eine Querschnittsform (seitlich senkrecht auf die Drehachse 28) auf, die allgemein X-förmig ist. Es sollte klar sein, dass die Ausführungsform von 10 einen Abschnitt des Ventilbetätigungssystems für einen Sechszylindermotor mit obenliegender Nockenwelle in einer „V“-Konfiguration darstellt, die drei Nockenanordnungen an jeder Bank des Motors einsetzt.
-
Es sollte klar sein, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf Ventilbetätigungssysteme mit Nockenelementen mit nur zwei unterschiedlichen Nockenkonfigurationen beschränkt ist, sondern auch mehrere Nockenkonfigurationen umfassen kann. In dem Beispiel von 12 umfasst das Ventilbetätigungssystem 10a Nockenelemente 32a mit einer dritten Nockenkonfiguration 100 mit einem dritten vorbestimmten Hubprofil. Die dritten vorbestimmten Hubprofile zumindest eines Teils der dritten Nockenkonfigurationen 100 kann sich von dem ersten vorbestimmten Hubprofil und dem zweiten vorbestimmten Hubprofil unterscheiden. In dem konkreten vorgesehenen Beispiel weist jede der dritten Nockenkonfigurationen ein drittes vorbestimmtes Hubprofil auf, das sich von den ersten und zweiten vorbestimmten Hubprofilen unterscheidet. Es sollte jedoch klar sein, dass eine oder mehrere der dritten Nockenkonfigurationen ein drittes vorbestimmtes Hubprofil aufweisen kann, das sich von den ersten und zweiten vorbestimmten Hubprofilen unterscheidet und dazu ausgestaltet ist, eine Zylinderabschaltung bereitzustellen, während ein oder mehrere verbleibende der dritten Nockenkonfigurationen ein drittes vorbestimmtes Hubprofil aufweisen können, das identisch mit den ersten und zweiten vorbestimmten Hubprofilen ist. Die Konfiguration auf diese Weise erlaubt es, dass einige Zylinder abgeschaltet werden können, während die verbleibenden Zylinder aktiv bleiben. Jede der Nockenanordnungen 14A ist entlang der Drehachse 28 in eine dritte Stellung verschiebbar, die zwischen den ersten und zweiten Stellungen liegt. Die Platzierung der Nockenanordnungen 14A in ihre dritte Stellung versetzt die dritten Nockenkonfigurationen 100 entsprechend in die zugehörigen aktivierten Stellungen und versetzt jede der ersten und zweiten Nockenkonfigurationen 50 und 52 entsprechend in Stellungen, die entlang der Drehachse 28 von den zugehörigen aktivierten Stellungen versetzt sind.
-
Unter Bezugnahme auf 2 und 3 kann das Stellglied 16 eine Vielzahl von Stellgliedsegmenten 110 und einen oder mehrere Stifte 112 umfassen, die selektiv mit den Stellgliedsegmenten 110 zusammenwirken können, um die axiale Bewegung der Nockenanordnungen 14 entlang der Drehachse 28 zu koordinieren.
-
Unter Bezugnahme auf 13 und 14 können die Stellgliedsegmente 110 allgemein als ein ringförmiges Segment geformt sein, und wenn sie insgesamt miteinander ausgerichtet sind, können die Stellgliedsegmente 110 eine allgemein ringförmige (aber segmentierte) Struktur bilden. Jedes der Stellgliedsegmente 110 kann drehfest, aber axial verschiebbar mit dem Nockenrohr 12 gekoppelt sein und kann axial an einem zugehörigen der Steuerglieder 30 fixiert sein. In dem vorgesehenen Beispiel ist ein Paar von Schlitzen 120 in einem Ende des Nockenrohrs 12 dem Antriebsmittel DM (2) entgegengesetzt ausgebildet, um ein Paar von Armelementen 122 zu bilden. Es sollte klar sein, dass, während die Schlitze 120 hier so dargestellt sind, dass sie sich durch ein axiales Ende des Nockenrohrs 12 erstrecken (so dass die Schlitze 120 an einem Ende offen sind), die Schlitze 120 von den axialen Enden des Nockenrohrs 12 einwärts gebildet sein könnten, so dass die Schlitze an ihren entgegengesetzten axialen Enden geschlossen sind. Jedes der Stellgliedsegmente 110 ist mit einem Paar von sich umlaufend erstreckenden Schlitzen 130 ausgestaltet, die so dimensioniert sind, dass sie entsprechende Abschnitte der Armelemente 122 aufnehmen. Die Aufnahme der Armelemente 122 in den sich umlaufend erstreckenden Schlitzen 130 verhindert die Drehung der Stellgliedsegmente 110 in Bezug auf das Nockenrohr 12, während erlaubt wird, dass die Stellgliedsegmente 110 an dem Nockenrohr 12 verschoben werden.
-
Der Gliedkörper 36 jedes Steuerglieds 30 kann mit einem entsprechenden der Stellgliedsegmente 110 auf beliebige gewünschte Weise gekoppelt sein. In dem konkreten vorgesehenen Beispiel ist ein Durchgangsloch 136 in jedem der Stellgliedsegmente 110 ausgebildet, und jeder der Gliedkörper 36 ist in dem Durchgangsloch 136 aufgenommen und steht durch Einpressen mit einem entsprechenden der Stellgliedsegmente 110 in Eingriff. Es sollte klar sein, dass andere Kopplungsmittel wie Gewinde, Klammern, Befestigungselemente und/oder Flansche (z. B. durch Umbiegen gebildet), die mit den Gliedkörpern 36 gekoppelt oder einteilig damit ausgebildet sein können, eingesetzt werden könnten, um die Steuerglieder 30 an den Stellgliedsegmenten 110 zu sichern.
-
Jedes der Stellgliedsegmente 110 kann erste und zweite Rampenprofile 150 und 152 definieren, die sich in einer Umfangsrichtung um das Stellgliedsegment 110 herum erstrecken. Jedes der ersten Rampenprofile 150 an den Stellgliedsegmenten 110 kann (muss jedoch nicht) auf identische Weise ausgestaltet sein. Jedes der zweiten Rampenprofile 152 an den Stellgliedsegmenten 110 kann (muss jedoch nicht) auf identische Weise ausgestaltet sein. In dem vorgesehenen Beispiel ist das erste Rampenprofil 150 durch eine erste Nut 154 gebildet, die auf einem gegebenen der Stellgliedsegmente 110 ausgebildet ist, und das zweite Rampenprofil 152 ist durch eine zweite Nut 156 gebildet, die auf dem gegebenen der Stellgliedsegmente 110 ausgebildet und entlang der Drehachse 28 axial von der ersten Nut 154 beabstandet ist. Die ersten und zweiten Nuten 154 und 156 sind an entgegengesetzten Seiten eines Stegs 160, und die ersten und zweiten Rampenprofile 150 und 152 sind an den entgegengesetzten Seitenwänden des Stegs 160 ausgebildet (d. h., jeweils die Ränder der ersten und zweiten Nuten 154 und 156, die den Steg 160 bilden). Das erste Rampenprofil 150 kann einen ersten Rampenabschnitt 170, einen zweiten Rampenabschnitt 172, der entlang der Drehachse 28 axial von dem ersten Rampenabschnitt 170 versetzt ist, sowie einen ersten Übergangsabschnitt 174 aufweisen, der „schneckenförmig“ um die Drehachse 28 geformt ist und die ersten und zweiten Rampenabschnitte 170 und 172 verbindet. Der zweite Rampenabschnitt 172 kann relativ kurz sein und besteht im Extremfall aus einem einzelnen Punkt an einem Ende des ersten Übergangsabschnitts 174, das dem ersten Rampenabschnitt 170 entgegengesetzt ist. Das zweite Rampenprofil 152 kann einen dritten Rampenabschnitt 180, einen vierten Rampenabschnitt 182, der entlang der Drehachse 28 axial von dem dritten Rampenabschnitt 180 versetzt ist, sowie einen zweiten Übergangsabschnitt 184 aufweisen, der schneckenförmig um die Drehachse 28 herum gebildet ist und die dritten und vierten Rampenabschnitte 180 und 182 verbindet. Der vierte Rampenabschnitt 182 kann relativ kurz sein und besteht im Extremfall aus einem einzelnen Punkt an einem Ende des zweiten Übergangsabschnitts 184, das dem dritten Rampenabschnitt 180 entgegengesetzt ist. Das zweite Rampenprofil 152 kann ein Spiegelbild des ersten Rampenprofils 150 sein.
-
Es sollte klar sein, dass die ersten und zweiten Übergangsabschnitte 174 und 184 auf beliebige gewünschte Weise geformt sein können. Zum Beispiel könnten der erste Übergangsabschnitt 174 und der zweite Übergangsabschnitt 184 so ausgestaltet sein, dass die Oberfläche des ersten oder zweiten Übergangsabschnitts als eine Funktion der Position um die umlaufende Oberfläche des Stellgliedsegments auf konstante Weise variiert (d. h., die Oberfläche aus einer echten Helix gebildet ist) oder auf mehrstufige Weise variiert, etwa mit einer anfänglich langsameren Rate (z. B., um die axiale Kraft, die durch die Bewegung der zugehörigen Nockenanordnung erzeugt wird, zu begrenzen), und/oder mit einer langsameren Rate am Ende (z. B., um die zugehörige Nockenanordnung zu verlangsamen, um zu verhindern, dass die zugehörige der Nockenanordnungen sich zu weit bewegt).
-
Die Stellgliedsegmente 110 sind so ausgestaltet, dass die ersten und dritten Rampenabschnitte 170 und 180 an einem umlaufenden Ende des Stellgliedsegments 110 angeordnet sind, und die zweiten und vierten Rampenabschnitte 172 und 182 an einem entgegengesetzten umlaufenden Ende des Stellgliedsegments 110 angeordnet sind. Wenn sie an dem Nockenrohr 12 montiert sind, sind die Stellgliedsegmente 110 relativ zueinander so angeordnet, dass das umlaufende Ende eines Stellgliedsegments 110 mit den zweiten und vierten Rampenabschnitten 172 und 182 gegen das umlaufende Ende eines weiteren Stellgliedsegments 110 mit den ersten und dritten Rampenabschnitten 170 und 180 anliegt.
-
Unter Bezugnahme auf 2, 15 und 17 umfasst das Stellglied 16 in dem vorgesehenen Beispiel ein Paar von Stiften 112 (d. h., einen ersten Stift 112a und einen zweiten Stift 112b), die selektiv jeweils mit den ersten und zweiten Rampenprofilen 150 und 152 in Eingriff bringbar sind. Jeder der ersten und zweiten Stifte 112a und 112b kann eine Längsachse 200 aufweisen, die senkrecht zu der Drehachse 28 angeordnet ist. Der erste Stift 112a kann selektiv zu der Drehachse 28 in Eingriff mit dem ersten Rampenprofil 150 verschoben werden, um die Bewegung der Nockenanordnungen 14 aus ihrer ersten Stellung in ihre zweite Stellung zu koordinieren. In ähnlicher Weise kann der zweite Stift 112b selektiv zu der Drehachse 28 in Eingriff mit dem zweiten Rampenprofil 152 verschoben werden, um die Bewegung der Nockenanordnungen 14 aus ihrer zweiten Stellung in ihre erste Stellung zu koordinieren. Es können beliebige gewünschte Mittel eingesetzt werden, um selektiv den ersten Stift 112a und den zweite Stift 112b zu verschieben. In dem vorgesehenen Beispiel wird ein erster Elektromagnet 206 eingesetzt, um den ersten Stift 112a zu verschieben, während ein zweiter Elektromagnet 208 eingesetzt wird, um den zweiten Stift 112b zu verschieben. Jeder der ersten und zweiten Elektromagnete 206 und 208 kann einen Stößel (nicht eigens dargestellt) aufweisen, der mit dem ersten Stift 112a oder zweiten Stift 112b zur gemeinsamen Verschiebebewegung gekoppelt werden kann, eine elektromagnetische Spule (nicht dargestellt), die erregt werden kann, um den Stößel und den ersten Stift 112a oder den zweiten Stift 112b zu der Drehachse 28 hin anzutreiben, sowie eine Feder (nicht dargestellt), die den Stößel und den ersten Stift 112a oder zweiten Stift 112b von der Drehachse 28 weg vorspannen kann.
-
Unter Bezugnahme auf 2 und 15 kann während des Betriebs des Motors und der Drehung der Nockenanordnungen 14 das Stellglied 16 selektiv betätigt werden, um die Nockenelemente 32 entlang der Drehachse 28 zu verschieben, um eine gewünschte der Nockenkonfigurationen an jedem der Nockenelemente 32 in eine zugehörige aktivierte Stellung 70 (7) zu positionieren, so dass die gewünschten Nockenkonfigurationen an jedem der Nockenelemente 32 eingesetzt werden, um entsprechende Sätze von Ventilen zu öffnen. Mit den Nockenanordnungen 14 in ihren ersten Stellungen, so dass die ersten Nockenkonfigurationen 50 (5) in den zugehörigen aktivierten Stellungen 70 ( 7) angeordnet sind, kann der erste Elektromagnet 206 betätigt werden, um den ersten Stift 112a zu der Drehachse 28 hin anzutreiben, so dass der erste Stift 112a mit dem ersten Rampenprofil 150 in Eingriff bringbar ist. Die Drehung der Stellgliedsegmente 110 über das Antriebselement DM veranlasst den ersten Stift 112a, entlang des ersten Rampenprofils 150 zu „reiten“. Der Kontakt zwischen dem ersten Stift 112a und dem ersten Übergangsabschnitt 174 an einem ersten der Stellgliedsegmente 110 drängt das erste der Stellgliedsegmente 110 (und eine zugehörige der Nockenanordnungen 14) entlang der Drehachse 28 axial in eine erste Richtung. Die Bewegung der zugehörigen der Nockenanordnungen 14 aus der ersten Stellung veranlasst das Rastelement 84 (3), das in einem oder mehreren der Nockenelemente 32 getragen wird, aus der ersten Ausnehmung 80 (3) an dem Nockenrohr 12 auszurücken. Die Verschiebung des ersten der Stellgliedsegmente 110 und seiner zugehörigen Nockenanordnung 14 in der ersten Richtung entlang der Drehachse endet, wenn der erste Stift 112a mit dem zweiten Rampenabschnitt 172 in Kontakt gelangt; an diesem Punkt ist die zugehörige der Nockenanordnungen 14 in ihrer zweiten Stellung angeordnet, so dass die zweiten Nockenkonfigurationen 52 (5) an den Nockenelementen 32 der zugehörigen der Nockenanordnungen 14 in ihren zugehörigen aktivierten Stellungen 70 (8) angeordnet sind. In dieser Position ist das Rastelement 84, das in einem oder mehreren der zugehörigen Nockenelemente 32 getragen wird, in der zweiten Ausnehmung 82 (3) in dem Nockenrohr 12 aufgenommen, um der Bewegung der zugehörigen der Nockenanordnungen 14 entlang der Drehachse 28 aus ihrer zweiten Stellung zu widerstehen.
-
Es sollte klar sein, dass die weitere Drehung des Antriebselements DM jedes der verbleibenden Stellgliedsegmente 110 (und ihre zugehörige Nockenanordnung 14) veranlasst, auf ähnliche Weise entlang der Drehachse 28 verschoben zu werden, um die verbleibenden Nockenanordnungen 14 in ihren zweiten Stellungen zu positionieren, so dass alle der Nockenelemente 32 entlang des Nockenrohrs 12 so positioniert werden, dass die zweiten Nockenkonfigurationen 52 in ihren zugehörigen aktivierten Stellungen 70 positioniert werden.
-
Unter Bezugnahme auf 2 und 16 kann während des Betriebs des Motors, wenn die Nockenanordnungen 14 in ihren zweiten Stellungen sind, so dass die zweiten Nockenkonfigurationen 52 (5) in den zugehörigen aktivierten Stellungen 70 (8) angeordnet sind, der zweite Elektromagnet 208 betätigt werden, um den zweiten Stift 112b zu der Drehachse 28 hin anzutreiben, so dass der zweite Stift 112b mit dem zweiten Rampenprofil 152 in Eingriff bringbar ist. Die Drehung der Stellgliedsegmente 110 über das Antriebselement DM veranlasst den zweiten Stift 112b, entlang des zweiten Rampenprofils 152 zu „reiten“. Der Kontakt zwischen dem zweiten Stift 112b und dem zweiten Übergangsabschnitt 184 an einem ersten der Stellgliedsegmente 110 drängt das erste der Stellgliedsegmente 110 (und eine zugehörige der Nockenanordnungen 14) entlang der Drehachse 28 axial in eine zweite Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Die Verschiebung des ersten der Stellgliedsegmente 110 und seiner zugehörigen Nockenanordnung 14 in der zweiten Richtung entlang der Drehachse 28 endet, wenn der zweite Stift 112b mit dem vierten Rampenabschnitt 182 in Kontakt gelangt; an diesem Punkt ist die zugehörige der Nockenanordnungen 14 in ihrer ersten Stellung angeordnet, so dass die ersten Nockenkonfigurationen 50 an den Nockenelementen 32 der zugehörigen der Nockenanordnungen 14 in ihren zugehörigen aktivierten Stellungen 70 angeordnet sind. Es sollte klar sein, dass die weitere Drehung des Antriebselements DM jedes der verbleibenden Stellgliedsegmente 14 (und ihre zugehörige Nockenanordnung 28) veranlasst, auf ähnliche Weise entlang der Drehachse 14 verschoben zu werden, um die verbleibenden Nockenanordnungen 32 in ihren ersten Stellungen zu positionieren, so dass alle der Nockenelemente 12 entlang des Nockenrohrs 50 so positioniert werden, dass die ersten Nockenkonfigurationen 70 in ihren zugehörigen aktivierten Stellungen 70 positioniert werden.
-
In 17 wird ein Abschnitt eines weiteren Ventilbetätigungssystems veranschaulicht, das in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist. In diesem Beispiel umfasst jedes der ersten und zweiten Rampenprofile 150a und 152a jeweils einen Eingriffsabschnitt 300, der dazu ausgestaltet ist, jeweils die ersten und zweiten Nuten 154A und 156A, an einem benachbarten der Stellgliedsegmente 110a zu schneiden. Der Eingriffsabschnitt 300, der in einer Linie mit der ersten Nut 154A angeordnet ist, ist an einer Umfangsseite des zweiten Rampenabschnitts 172 angeordnet, der dem ersten Übergangsabschnitt 174 entgegengesetzt ist und sich radial nach innen mit zunehmendem umlaufenden Abstand von dem ersten Übergangsabschnitt 174 verjüngt. In ähnlicher Weise ist der Eingriffsabschnitt 300, der in einer Linie mit der zweiten Nut 156 angeordnet ist, an einer umlaufenden Seite des vierten Rampenabschnitts 182 angeordnet, der dem zweiten Übergangsabschnitt 184 entgegengesetzt ist und sich radial nach innen mit zunehmendem umlaufendem Abstand von dem zweiten Übergangsabschnitt 184 verjüngt. Jeder Eingriffsabschnitt 300 ist dazu ausgestaltet, einen „frühen“ Kontakt zwischen dem Stellgliedsegment 110d und einem zugehörigen der ersten und zweiten Stifte 112a und 112b zu erlauben. Zum Beispiel kann der erste Stift 112a zu der Drehachse 28 hin verschoben werden und mit dem Eingriffsabschnitt 300 an einem ersten der Stellgliedsegmente 110d in Kontakt gelangen, so dass er vollständig darin sitzt, wenn der erste Stift 112a in den ersten Übergangsabschnitt 170 an einem nächsten der Stellgliedsegmente 110a eingreift. Bei gegebener Drehzahl der Nockenwelle eines herkömmlichen Motors, die zwischen 300 Umdrehungen pro Minute und 3500 Umdrehungen pro Minute variieren kann, verlängert das Vorliegen des Eingriffsabschnitts 300 an einem oder mehreren der Stellgliedsegmente 110a effektiv die ersten und dritten Rampenabschnitte 170 und 180, so dass zusätzliche Zeit für einen jeweiligen der ersten und zweiten Stifte 112a und 112b bereitgestellt wird, um vollständig auszufahren, bevor der erste Stift 112a mit dem ersten Übergangsabschnitt 174 in Kontakt gelangt oder der zweite Stift 112b mit dem zweiten Übergangsabschnitt 184 in Kontakt gelangt.
-
Es sollte auch klar sein, dass es verschiedene Zeitpunkte gibt, an denen die Nockenwelle eines Verbrennungsmotors in der Lage ist, sich in eine umgekehrte Richtung zu drehen, etwa wenn der Verbrennungsmotor abgestellt wurde, während eine Drehlast auf die Kurbelwelle ausgeübt wird, die dazu neigt, die Kurbelwelle in eine Drehrichtung zu drehen, die der Drehrichtung entgegengesetzt ist, die bei laufendem Verbrennungsmotor vorliegen würde. In solchen Fällen könnten die Stellgliedsegmente 110a einen der Stifte 112a, 112b beschädigen, der in Kontakt mit dem zweiten Rampenabschnitt 172 oder dem vierten Rampenabschnitt 182 eines Stellgliedsegments 110a angetrieben würde, während die Stellgliedsegmente 110a in der entgegengesetzten Drehrichtung gedreht werden. Die Eingriffsabschnitte 300 helfen jedoch, gegen die Beschädigung der Stifte 112a, 112b in solchen Situationen zu schützen, indem sie die Stifte 112a, 112b veranlassen, auf das Stellgliedsegment 110a gehoben zu werden, während das Stellgliedsegment 110a in seine entgegengesetzte Drehrichtung gedreht wird.
-
In 18 wird ein Abschnitt noch eines weiteren Ventilbetätigungssystems veranschaulicht, das in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist. In diesem Beispiel werden die Stellgliedsegmente 110b durch eine einzelne Nut 400 gebildet, wobei die ersten und zweiten Rampenprofile 150 und 152 an den entgegengesetzten Seitenwänden der einzelnen Nut 400 ausgebildet sind. Falls gewünscht können die ersten und zweiten Rampenprofile 150 und 152 entlang der Drehachse 28 axial voneinander beabstandet sein. Falls gewünscht kann ein einzelner Stift 112 selektiv eingesetzt werden, um mit den ersten und zweiten Rampenprofilen 150 und 152 in Eingriff zu gelangen, um die Bewegung der Stellgliedsegmente 110b entlang der Drehachse 28 zu koordinieren. Der einzelne Stift 112 kann innerhalb der einzelnen Nut 400 gehalten werden, indem seine Längsachse 200 senkrecht auf die Drehachse 28 steht, und kann entlang der Drehachse 28 über einen Elektromagnet 402 verschoben werden, um abwechselnd mit dem ersten Rampenprofil 150 und dem zweiten Rampenprofil 152 in Kontakt zu gelangen.
-
In dem vorgesehenen Beispiel ist der einzelne Stift 112 entlang der Drehachse 28 zwischen einer ersten Stiftstellung 410, einer zweiten Stellung 412 und einer dritten oder Zwischenstellung 414, die zwischen den ersten und zweiten Stellungen 410 und 412 angeordnet ist, beweglich. Wenn sich das Antriebselement DM (2) dreht und die Stellgliedsegmente 110b in ihren ersten Stellungen sind, können die Nockenanordnungen 14 (2) entlang der Drehachse 28 in ihren ersten Stellungen angeordnet werden, so dass die ersten Nockenkonfigurationen 50 (5) in den zugehörigen aktivierten Stellungen positioniert sind. Wenn der einzelne Stift 112 in die mittlere Stiftstellung 414 versetzt wird, kann der einzelne Stift 112 das erste Rampenprofil 150 der Stellgliedsegmente 110b kontaktieren, während diese sich um die Drehachse 28 drehen; dies kann die Stellgliedsegmente 110b und die Nockenanordnungen 14 (2) in der ersten Richtung entlang der Drehachse 28 antreiben, so dass die Nockenanordnungen 14 (2) entlang der Drehachse 28 in dritte Stellungen angeordnet werden können, die zwischen den ersten und zweiten Stellungen liegen, so dass die dritten Nockenkonfigurationen an den Nockenelementen in den zugehörigen aktivierten Stellungen positioniert werden. Wird der einzelne Stift 112 weiter in die zweite Stiftstellung bewegt, kann der einzelne Stift 112 mit dem ersten Rampenprofil 150 der Stellgliedsegmente 110b in Kontakt gelangen, während diese sich um die Drehachse 28 drehen; dies kann die Stellgliedsegmente 110b und die Nockenanordnungen 14 (2) in der ersten Richtung entlang der Drehachse 28 antreiben, so dass die Nockenanordnungen 14 (2) entlang der Drehachse 28 in den zweiten Stellungen angeordnet werden können, so dass die zweiten Nockenkonfigurationen an den Nockenelementen in den zugehörigen aktivierten Stellungen positioniert sind.
-
Danach kann der einzelne Stift 112 zuerst aus der zweiten Stellung in die Zwischenstellung bewegt werden, um mit dem zweiten Rampenprofil 152 an den Stellgliedsegmenten 110b in Kontakt zu gelangen und die Nockenanordnungen in ihre Zwischenstellungen zu verschieben, und anschließend kann der einzelne Stift 112 aus der Zwischenstellung 414 in die erste Stellung 410 bewegt werden, um mit dem zweiten Rampenprofil 152 an den Stellgliedsegmenten 110b in Kontakt zu gelangen und die Nockenanordnungen in ihre ersten Stellungen zu verschieben.
-
Das Beispiel von 19 durch 21 veranschaulicht ein weiteres Ventilbetätigungssystem 10c. Das Ventilbetätigungssystem 10c ist allgemein identisch mit jenem von 1, mit der Ausnahme, dass das Ventilbetätigungssystem 10c einen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 500 umfasst und das Nockenrohr 12 drehfest mit einem Rotor 502 des variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 500 gekoppelt ist. Es sollte klar sein, dass der Läufer 502 des variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 500 um das Antriebsmittel DM schwenkbar ist, um die Drehstellung der Nockenelemente 32 relativ zu dem Antriebsmittel DM zu variieren.
-
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsformen dient rein dem Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie soll nicht umfassend sein oder die Offenbarung irgendwie einschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer konkreten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese konkrete Ausführungsform beschränkt, sondern sind, wo immer anwendbar, austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, selbst wenn dies nicht gesondert gezeigt oder erwähnt wird. Sie können auch auf viele Arten variiert werden. Solche Variationen sollen nicht als Abweichung von der Offenbarung angesehen werden, und alle derartigen Modifikationen sollen innerhalb des Umfangs der Offenbarung mitumfasst sein.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 62/251959 [0001]
- US 62/251972 [0001]
