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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Ventilantriebseinheiten von Verbrennungsmotoren, insbesondere auf schaltbare Kipphebel einer Ventilantriebseinheit.
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Hintergrund
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Verbrennungsmotoren können schaltbare Motor- oder Ventilantriebskomponenten aufweisen. Beispielsweise können Ventilantriebsanordnungen einen schaltbaren Kipphebel umfassen, um die Steuerung eines Ventils (z. B. die Steuerung der Öffnung eines Einlass- oder Auslassventils) durch den Wechsel zwischen mindestens zwei oder mehreren Betriebsarten (z. B. Ventilhubmodi) zu ermöglichen. Solche Kipphebel umfassen typischerweise mehrere Körper, wie z.B. einen inneren und einen äußeren Hebel. Diese Körper sind für eine Betriebsart (z.B. eine erste Ventilhubstellung) miteinander verriegelt und für eine zweite Betriebsart (z.B. eine zweite Ventilhubstellung) entriegelt und somit gegeneinander schwenkbar. So kann z.B. in einem ersten Ventilhubmodus der Kipphebel für die Ventilöffnung sorgen, während im zweiten Ventilhubmodus der Kipphebel die Ventilöffnung deaktivieren kann. Dies kann z.B. bei Anwendungen wie der Zylinderabschaltung sinnvoll sein. Typischerweise wird ein beweglicher Verriegelungsstift verwendet, der zum Umschalten zwischen den beiden Betriebsarten betätigt und deaktiviert wird.
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Zusammenfassung
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Aspekte der vorliegenden Erfindung sind in den anliegenden Ansprüchen aufgeführt.
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Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun - nur beispielhaft - anhand der anliegenden Zeichnungen beschrieben:
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Figurenliste
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- 1 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung einer Ventilantriebsanordnung nach einem ersten Beispiel;
- 2 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Ventilantriebsanordnung nach dem ersten Beispiel;
- 3 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung einer Ventilantriebsanordnung nach dem ersten Beispiel;
- 4 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Ventilantriebsanordnung nach dem ersten Beispiel;
- 5 zeigt schematisch eine Schnittansicht durch eine Ventilantriebsanordnung nach dem ersten Beispiel;
- 6 zeigt schematisch ein Detail der Schnittansicht von 5;
- 7 zeigt schematisch eine perspektivische Schnittansicht einer Ventilantriebsanordnung nach einem ersten Beispiel;
- 8 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Doppelkörper-Kipphebels nach einem Beispiel;
- 9 zeigt schematisch eine Explosionsdarstellung eines Doppelkörper-Kipphebels aus 8;
- 10 zeigt schematisch eine Tabelle mit verschiedenen Zylinderbetriebsarten für unterschiedliche Nockenausrichtungen;
- 11 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer perspektivischen Darstellung der Ventilantriebsanordnung nach dem ersten Beispiel;
- 12 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung eines Getriebemechanismus anhand eines Beispiels;
- 13 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Ventilantriebsanordnung nach einem zweiten Beispiel;
- 14 zeigt schematisch eine Schnittansicht durch eine Antriebsquelle nach dem zweiten Beispiel;
- 15 zeigt schematisch eine Schnittansicht durch eine Antriebsanordnung nach einem dritten Beispiel;
- 16 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht der Antriebsanordnung aus 15;
- 17 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung einer Ventilantriebsanordnung anhand eines vierten Beispiels;
- 18 zeigt schematisch eine Schnittansicht der Ventilantriebsanordnung aus 17;
- 19 zeigt schematisch zwei Getriebemechanismen nach dem vierten Beispiel;
- 20 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung einer Ventilantriebsanordnung anhand eines fünften Beispiels;
- 21 zeigt schematisch eine Schnittansicht eines Aktuators nach dem fünften Beispiel;
- 22 zeigt schematisch eine Seitenansicht des Aktuators aus 22;
- die 23 und 24 zeigen schematisch perspektivische Ansichten des Aktuators aus 21 in verschiedenen Konfigurationen;
- 25 zeigt schematisch eine Schnittansicht der Ventilantriebsanordnung nach dem fünften Beispiel; und
- 26 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung der Ventilantriebsanordnung nach dem fünften Beispiel.
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Durchgehend bezeichnen ähnliche Referenzzeichen ähnliche Merkmale.
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Beschreibung
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In den 1 bis 12 ist ein erstes Beispiel für eine Ventilantriebsanordnung 1 dargestellt, die Doppelkörper-Kipphebel 3a (im Folgenden einfach nur Kipphebel) zur Steuerung der Einlassventile 40a und Kipphebel 3b zur Steuerung der Auslassventile 40b von Zylindern (nicht in den Figuren dargestellt) eines Verbrennungsmotors aufweist (nicht in den Figuren dargestellt). Die Ventilantriebsanordnung 1 ist für einen Reihenvierzylinder (1-4)-Verbrennungsmotor (nicht abgebildet) mit vier Zylindern (nicht abgebildet) vorgesehen. Es gibt insgesamt acht Einlassventile 40a, zwei für jeden Zylinder (nicht abgebildet), und acht Auslassventile 40b, wiederum zwei für jeden Zylinder (nicht abgebildet).
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Die Ventilantriebsanordnung 1 weist eine erste Nockenwelle 44a mit Nocken 43a, einer für jedes Einlassventil 40a, und eine zweite Nockenwelle 44b mit Nocken 43b, einer für jedes Auslassventil 40b, auf. Jeder Nocken 43a, 43b weist einen Grundkreis 43a', 43b' und ein Hubprofil 43a", 43b" auf. Die Hubprofile 43a" der ersten Nockenwelle 44a sind so angeordnet, dass die jeweiligen Einlassventile 40a über die Kipphebel 3a zu den entsprechenden Zeitpunkten im Motorzyklus geöffnet werden. Ebenso sind die Hubprofile 43b" der zweiten Nockenwelle 44b so angeordnet, dass die jeweiligen Auslassventile 40b über die Kipphebel 3b zu den entsprechenden Zeitpunkten im Motorzyklus geöffnet werden.
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Die Ventilbaugruppe 1 weist eine Antriebsanordnung 100 auf. In grober Übersicht ist die Antriebsanordnung 100 zur Steuerung der Kipphebel 3a, 3b angeordnet, um entweder einen ersten Ventilhubmodus oder einen zweiten Ventilhubmodus zu ermöglichen.
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Wie in den 6, 8 und 9 deutlicher zu erkennen ist, weist jeder Kipphebel 3a, 3b einen äußeren Körper 7 und einen inneren Körper 9 auf, die an einer Schwenkachse 11 schwenkbar miteinander verbunden sind. Ein erstes Ende 7a des Außenkörpers 7 berührt einen Ventilschaft 41a, 41b des Ventils 40a, 40b und ein zweites Ende 7b des Außenkörpers 7 berührt einen hydraulischen Spielausgleich (HLA) 42. Der HLA 42 gleicht das Spiel im Ventilantrieb 1 aus. Der Außenkörper 7 ist um den HLA 42 beweglich oder schwenkbar angeordnet. Der Außenkörper 7 berührt über ein Fußteil 51 den Ventilschaft 41a, 41b. Jeder Kipphebel 3a, 3b weist ferner am zweiten Ende 7b des äußeren Körpers 7 eine Verriegelungsanordnung 13 auf, die einen Verriegelungsstift 15 umfasst, der zwischen einer ersten Position, in welcher der äußere Körper 7 und der innere Körper 9 miteinander verriegelt sind und sich somit als ein einziger Körper um den HLA 42 bewegen oder schwenken kann, und einer zweiten Position, in welcher der innere Körper 9 und der äußere Körper 7 entriegelt sind und sich somit relativ zueinander um die Schwenkachse 11 drehen können, gedrängt werden kann.
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Jeder Innenkörper 9 ist mit einem Innenkörper-Nockenfolger 17 versehen, z.B. einem Nockenfolger 17 zur Verfolgung der Nocken 43a, 43b auf der Nockenwelle 44a, 44b. Der Nockenfolger 17 weist eine Rolle 17a und Nadellager 17b, die auf einer Rollenachse 17c montiert sind, auf. Jedes Ventil 40a, 40b weist eine Ventilfeder (nicht abgebildet) auf, die den Kipphebel 3a, 3b gegen die Nocken 43 a, 43b der Nockenwelle 44 drängt.
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Jeder Kipphebel weist außerdem eine Rückholfederanordnung 21 auf, die den inneren Körper 9 nach dem Schwenken gegenüber dem äußeren Körper 7 in seine Ruheposition zurückführt. Die Rückholfeder 21 ist eine Drehfeder, die sich am Außenkörper 7 abstützt.
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Wenn sich der Verriegelungsstift 15 eines Kipphebels 3a, 3b in der Raststellung (gemäß z. B. 6) befindet, erfüllt dieser Kipphebel 3a, 3b eine erste Primärfunktion, z. B. wird das von ihm gesteuerte Ventil 40a, 40b dadurch aktiviert, dass der Kipphebel 3a, 3b als Ganzes um den HLA 42 schwenkt und eine Öffnungskraft auf das von ihm gesteuerte Ventil 40a, 40b ausübt. Wenn z.B. der Verriegelungsstift des Kipphebels 3a in der Raststellung ist und somit der Innenkörper 9 und der Außenkörper 7 miteinander verrastet sind, wenn sich die Nockenwelle 44a, 44b so dreht, dass das Hubprofil 43a", 43b" des Nockens 43a, 43b in den Innenkörper-Nockenfolger 17 eingreift, wird der Kipphebel 3a um den HLA 42 gegen die Ventilfeder (nicht dargestellt) geschwenkt und damit das Ventil 40a zum Öffnen gesteuert.
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Wenn sich der Verriegelungsstift 15 eines Kipphebels 3a, 3b in der entriegelten Position befindet, übernimmt dieser Kipphebel 3a, 3b eine zweite Sekundärfunktion, z.B. wird das von ihm gesteuerte Ventil 40a, 40b durch einen Verlust an Bewegung deaktiviert, die vom inneren Körper 9 durch freies Schwenken gegenüber dem äußeren Körper 7 um die Schwenkachse 11 aufgenommen wird, und somit wird keine Öffnungskraft auf das Ventil 40a, 40b ausgeübt. Zum Beispiel, wenn sich der Verriegelungsstift 15 des Kipphebels 3a in der unverriegelten Position befindet und somit der innere Körper 9 und der äußere Körper 7 entriegelt sind, wenn sich die Nockenwelle 44 so dreht, dass das Hubprofil 43a" , 43b" des Nockens 43, 44 in den inneren Körper des Nockenfolgers 17 eingreift, wird der Innenkörper 9 gegenüber dem Außenkörper 7 um die Schwenkachse 11 gegen die Rückstellfederanordnung 21 zum Schwenken gebracht, und somit wird der Kipphebel 3a nicht um den HLA 42 zum Schwenken gebracht, und somit öffnet das Ventil 40a, 40b nicht. Der zum Ventil 40a gehörende Zylinder (nicht abgebildet) kann dadurch abgeschaltet werden (auch Zylinderabschaltung genannt).
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So kann z.B. über die Position des Verriegelungsstiftes gesteuert werden, ob der Kipphebel 3a, 3b für die Zylinderabschaltung konfiguriert ist oder nicht.
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Wie oben erwähnt, weist der Kipphebel 3a, 3b den inneren Körper 9, den äußeren Körper 7 und die Verriegelungsanordnung 13 auf, die zum Ein- und Ausklinken des inneren Körpers 9 und des äußeren Körpers 7 beweglich ist. Die Verriegelungsanordnung 13 befindet sich auf der der Schwenkachse 11 gegenüberliegenden Seite des Kipphebels 3 a, 3b. Die Verriegelungsanordnung 13 weist den Verriegelungsstift 15 auf, der zwischen einer ersten Position, in welcher der Verriegelungsstift 15 den inneren Körper 9 und den äußeren Körper 7 miteinander verriegelt, und einer zweiten Position, in welcher der innere Körper 9 und der äußere Körper 9 nicht verriegelt sind, beweglich ist. Die Verriegelungsanordnung 13 weist einen Hebel 102 auf, der schwenkbar zum Außenkörper 7 gelagert ist. Ein erstes Ende 102a des Hebels 102 berührt den Verriegelungsstift 15, und ein zweites Ende 10b des Hebels 102 dient zur Kontaktierung der Antriebsanordnung 100. In grober Übersicht wird, wenn die Antriebsanordnung 100 eine Kraft auf das zweite Ende 102b des Hebels ausübt, der Hebel 102 so geschwenkt, dass das erste Ende 102a des Hebels eine Kraft auf den Verriegelungsstift 15 ausübt, wodurch der Verriegelungsstift von der ersten (verriegelten) Position in die zweite (unverriegelte) Position bewegt wird.
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Der Hebel 102 ist angeordnet, um den Verriegelungsstift 15 gegenüber dem Außenkörper 7 drehbar auszurichten. Insbesondere, wie in den 8 und 9 am besten zu sehen ist, definiert das zweite Ende 102b des Hebels 102 Vorsprünge 102c, und der Verriegelungsstift 15 definiert Querschlitze 15a, in welche der Vorsprung 102c aufgenommen wird. Dadurch wird verhindert, dass sich der Verriegelungsstift 15 relativ zum Hebel 102 dreht und somit der Verriegelungsstift 15 gegenüber dem Hebel 102 drehend ausgerichtet wird. Insbesondere ist der Verriegelungsstift 15 so ausgerichtet, dass eine Ablage 15b des Verriegelungsstiftes 15 zum Eingriff in den Innenkörper 9, wenn der Verriegelungsstift 15 in der ersten Position ist, zum Innenkörper 9 zeigt.
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Wie oben erwähnt, weist der Kipphebel 3a, 3b ein Torsionsvorspannmittel oder eine Feder 21 auf, das bzw. die vom äußeren Körper 7 getragen wird und so angeordnet ist, dass es bzw. sie den inneren Körper 9 relativ zum äußeren Körper 7 vorspannt. Wie in den 8 und 9 am besten zu erkennen ist, weist die Drehfeder 21 (auch bekannt als Torsionsfeder mit Totgang) zwei gewickelte Abschnitte 21a, 21b, die um die Vorsprünge 8a, 8b auf gegenüberliegenden Seiten des Außenkörpers 7 herum angeordnet sind und sich auf diesen abstützen, und einen nicht gewickelten Abschnitt 21c auf, der die beiden gewickelten Abschnitte 21a, 21b verbindet und sich quer über den Außenkörper 7 erstreckt. Der Hebel 102 ist auf dem nicht aufgewickelten Teil 21c der Torsionsvorspannmittel 21 montiert, für eine Schwenkbewegung relativ zum ersten Körper 7. Der Hebel 102 wird auf dem nicht gewickelten Abschnitt 21c der Drehfeder 21 an einem Punkt entlang des Hebels 102 zwischen dem ersten Ende 102a und dem zweiten Ende 102b des Hebels 102 montiert. Der Hebel 102 wandelt eine Druckkraft auf das erste Ende 102a des Hebels in eine Kraft um, die den Verriegelungsstift 15 vom Innenkörper 9 wegzieht, um dadurch den Verriegelungsstift 15 von der ersten (verriegelten) Position in die zweite (entriegelte) Position zu bewegen.
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Die Verriegelungsanordnung 13 weist ein Vorspannmittel oder eine Rückholfeder 16 auf, das bzw. die so angeordnet ist, dass es bzw. sie den Verriegelungsstift 15 in die erste Position vorspannt. Als Ergebnis ist die Standardkonfiguration des Kipphebels 3a, 3b, dass der Innenkörper 9 und der Außenkörper 7 miteinander verrastet sind, um die erste Primärfunktion zu erfüllen. Der Kipphebel 3a ist so angeordnet, dass eine Antriebsanordnung 100 den Verriegelungsstift 15 gegen die Rückholfeder 16 aus der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegen kann. Die Rückholfeder 16 hat eine zugehörige Unterlegscheibe 16a.
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Wie oben erwähnt, weist der Außenkörper 7 Vorsprünge 8a, 8b zur Abstützung der Drehfeder 21 auf. Die Vorsprünge 8a, 8b sind einstückig mit dem Außenkörper 7 ausgebildet. Genauer gesagt werden die Vorsprünge 8a, 8b aus dem Außenkörper 7 gebildet. Zum Beispiel sind die Vorsprünge 8a, 8b und der Außenkörper 8 aus einer einzigen Bahn aus einem Material, z.B. Metall, geformt. Zum Beispiel sind die Vorsprünge 8a, 8b und der Außenkörper 7 aus einem gestanzten Blech geformt. Zum Beispiel kann ein Verfahren zur Herstellung des Kipphebels 3a, 3b darin bestehen, dass eine Materialbahn bereitgestellt wird; und die Materialbahn so gestanzt wird, dass die Vorsprünge 8a, 8b entstehen. Der Innenkörper 9 kann auch aus Blech gestanzt sein.
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Die Torsionsfeder 21 ist so angeordnet, dass sie den Innenkörper 9 relativ zum Außenkörper 7 aus einer Position, in der der Innenkörper 9 vom Außenkörper 7 weggeschwenkt ist, in eine Position vorspannt, in welcher der Innenkörper 9 mit dem Außenkörper 9 ausgerichtet ist. Das Torsionsvorspannmittel 21 ist um jeden Vorsprung 8a, 8b angeordnet. Im Einzelnen umfasst jeder Vorsprung 8a, 8b eine im Wesentlichen zylindrische Manschette 8a, 8b, wobei die Manschette 8a, 8b eine gekrümmte Fläche 8c definiert, durch die das Torsionsvorspannmittel 21 abgestützt wird. Jeder Vorsprung 8a, 8b befindet sich an einem Ende 7b des äußeren Körpers 7 gegenüber dem Ende 7a, wo der innere Körper 9 mit dem äußeren Körper 7 verbunden ist.
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Wie oben erwähnt, steuert die Antriebsanordnung 100 die Verriegelungsanordnung 13 der Kipphebel 3a, 3b, um die Position der Verriegelungsstifte 15 zu steuern, um zu kontrollieren, ob die Kipphebel 3a, 3b für die Zylinderdeaktivierung konfiguriert sind oder nicht.
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Wie in den 1 bis 4 am besten zu erkennen ist, weist die Antriebsanordnung 100 eine Antriebsquelle 104 und eine Antriebsübertragungsanordnung 106 auf. Die Antriebsanordnung 100 ist in den Nockenträger 122 des Motors eingebaut (nicht abgebildet). Die Antriebsübertragungsanordnung 106 ist so angeordnet, dass sie die Bewegung der Antriebsquelle 104 auf die Verriegelungsanordnungen 13 der Kipphebel 3a, 3b sowohl der Einlassventile 40a als auch der Auslassventile 40b überträgt. Mit anderen Worten, die Antriebsquelle 104 ist den Verriegelungsanordnungen 13 der Kipphebel 3a, 3b der Einlassventile 40a und der Auslassventile 40b gemeinsam. In grober Übersicht bewirkt die Bewegung der Antriebsquelle 104 im Betrieb über die Antriebsübertragungsanordnung 106 gemeinsam die Steuerung der Verriegelungsanordnungen 13 der Auslassventil- und Einlassventilkipphebel 3a, 3b.
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Die Antriebsübertragungsanordnung 106 weist eine erste Welle 108a mit einem ersten Nockensatz 110a zur Steuerung der Verriegelungsanordnungen 13 der Kipphebel 3a zur Steuerung der Einlassventile 40a auf. Die Antriebsübertragungsanordnung 106 umfasst eine zweite Welle 108b mit einem zweiten Nockensatz 110b zur Steuerung der Verriegelungsanordnungen 13 der Kipphebel 3b zur Steuerung der Auslassventile 40b. Die Antriebsquelle 104 ist gemeinsam mit der ersten Welle 108a und der zweiten Welle 108b. Die Drehachse der Antriebsquelle 104 steht senkrecht zu einer Drehachse der ersten Welle 108a und zu einer Drehachse der zweiten Welle 108b. Im Betrieb bewirkt eine Drehung der Antriebsquelle 104 über die Getriebemechanismen 112a, 112b eine Drehung der ersten Welle 108a und der zweiten Welle 108b, wodurch die Ausrichtung des ersten Nockensatzes 110a und des zweiten Nockensatzes 110b relativ zu den Verriegelungsanordnungen 13 der Kipphebel 3a, 3b der Einlassventile 40a bzw. der Auslassventile 40b geändert wird, um diese Verriegelungsanordnungen 13 zu steuern.
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Wie in 6 am besten zu erkennen ist, hat jeder Nocken 110 eine zugehörige Nachgiebigkeitsanordnung 120 zwischen dem Nocken 110 und der Verriegelungsanordnung 13 des zugehörigen Kipphebels 3a, 3b. Die Nachgiebigkeitsanordnung 120 wird von einem Hauptkörper 122 außerhalb des Kipphebels 3a,3b getragen. Konkret wird die Nachgiebigkeitsanordnung 120 durch den Nockenträger 122 unterstützt. Die Wellen 108a, 108b und die Nocken 110a, 110b sind in einem Gehäuse 122a untergebracht, das mit dem Nockenträger 122 neben der Nachgiebigkeitsanordnung 120 verbunden ist (siehe auch 7). Die Nachgiebigkeitsanordnung 120 weist einen ersten Teil 120a zur Kontaktierung des Nockens 110, einen zweiten Teil 120b zur Kontaktierung der Verriegelungsanordnung 13 auf. Der zweite Teil 120b ist relativ zum ersten Teil 120a beweglich. Die Nachgiebigkeitsanordnung umfasst ein Vorspannmittel 124, das so angeordnet ist, dass der erste Teil 120a und der zweite Teil 120b voneinander weg vorgespannt werden. Die Nachgiebigkeitseinrichtung 120 überträgt eine Betätigungskraft von der Nocke 110 auf die Verriegelungsanordnung 13 des Kipphebels.
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Jeder Nocken 110 hat einen Grundkreis 116 und ein erhabenes Profil 118. Wenn der Nocken 110 so ausgerichtet wird, dass der Grundkreis 116 mit der Nachgiebigkeitsanordnung 120 in Eingriff steht, wird keine Betätigungskraft auf die Verriegelungsanordnung 13 übertragen, und somit bleibt der Kipphebel 3a, 3b in seiner voreingestellten, eingerasteten Konfiguration. Wenn die Welle 108 so gedreht wird, dass das erhabene Profil 118 mit der Nachgiebigkeitsanordnung 120 in Eingriff kommt, übt das erhabene Profil 118 über die Nachgiebigkeitsanordnung 120 eine Kraft auf die Verriegelungsanordnung 13 aus. Wenn die Verriegelungsanordnung 13 frei beweglich ist, bewirkt diese Kraft, dass sich der Verriegelungsstift 15 aus seiner ersten, voreingestellten Position in seine zweite Position bewegt, in der der Innenkörper 9 und der Außenkörper 7 entriegelt sind, und damit in einer Zylinderdeaktivierungskonfiguration. Befindet sich die Verriegelungsanordnung 13 jedoch in einem unbeweglichen Zustand, wird das Vorspannmittel 124 durch den Nocken 110 vorgespannt, und das Vorspannmittel 124 bewirkt, dass sich die Verriegelungsanordnung 13 von ihrer ersten Position in ihre zweite Position bewegt, wenn sich die Verriegelungsanordnung 13 wieder in einem beweglichen Zustand befindet. Die Verriegelungsanordnung 13 kann sich beispielsweise in einem nicht beweglichen Zustand befinden, wenn der Motorzyklus so verläuft, dass der Innenkörper 9 gegen den Verriegelungsstift 15 gedrückt wird, um ihn festzuhalten. Das Vorspannmittel 124, wenn es durch den Nocken 110 in dieser Zeit vorgespannt ist, wird dann, wenn der Motorzyklus so weitergeht, dass der innere Körper 9 nicht mehr gegen den Verriegelungsstift 15 gedrückt wird, den Verriegelungsstift 15 aus der ersten Position in die zweite Position bewegen und somit den Kipphebel 3a, 3b für die Zylinderdeaktivierung konfigurieren. Die Nachgiebigkeitsanordnung 120 ermöglicht dabei die Betätigung der Verriegelungsanordnung, sobald es physikalisch möglich ist, und kann somit die zeitlichen Anforderungen an die Betätigung der Verriegelungsanordnung 13 vereinfachen.
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Wie in 3 am besten zu erkennen ist, haben die Nocken 110 des ersten Nockensatzes 110a unterschiedliche Formen, um die Steuerung der Verriegelungsanordnungen 13 auf einer pro Zylinder-Basis zu ermöglichen. Ebenso haben die Nocken 110 des zweiten Nockensatzes 110b unterschiedliche Formen, um eine Steuerung pro Zylinder-Basis zu ermöglichen. Die Nocken 110 des ersten Satzes 110a und des zweiten Satzes 110b, die demselben Zylinder zugeordnet sind, haben die gleiche Form, so dass die Deaktivierung dieses Zylinders aufgrund der Deaktivierung sowohl des Einlass- als auch des Auslassventils dieses Zylinders möglich ist.
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Im Einzelnen haben erste Nocken 110p zur Steuerung von Kipphebeln 3a, 3b der Ventile 40a, 40b eines ersten Zylinders eine erste Form, zweite Nocken 110q zur Steuerung von Kipphebeln 3a, 3b der Ventile 40a, 40b eines zweiten Zylinders eine zweite Form, dritte Nocken 110r zur Steuerung von Kipphebeln 3a, 3b der Ventile 40a, 40b eines dritten Zylinders eine dritte Form und vierte Nocken 110s zur Steuerung von Kipphebeln 3 a, 3b der Ventile 40a, 40b eines vierten Zylinders eine vierte Form.
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Wie in 10 am besten zu erkennen ist, unterscheiden sich die Formen der verschiedenen Nocken 110p, 110q, 110r, 110s dadurch, dass sich das erhabene Profil 118 über unterschiedliche Proportionen des Umfangs der verschiedenen Nocken 110p, 110q, 110r, 110s erstreckt. Die unterschiedlich geformten Nocken 110 sind relativ zueinander in Bezug auf die Welle 108 abgestuft. Die Tabelle in 10 zeigt die Ausrichtung der vier unterschiedlich geformten Nocken 110p, 110q, 110r, 110s, die den Zylindern CYL1, CYL2, CYL3 bzw. CYL4 zugeordnet sind, in Bezug auf die Nachgiebigkeitsanordnung 120 (in 10 durch ein schraffiertes Rechteck dargestellt) und damit die Verriegelungsanordnung 13 in fünf verschiedenen Drehpositionen der Welle 108, an der die Nocken befestigt sind.
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In der ersten Zeile der Tabelle in 10 wird die Welle 108 so gedreht, dass alle Nocken 110p, 110q, 110r, 110s mit ihren Grundkreisen 116 mit den Nachgiebigkeitsanordnungen 120 in Eingriff stehen. Daher wird keine Kraft auf die Verriegelungsanordnungen 13 der Kipphebel 3a, 3b ausgeübt, und daher werden alle Kipphebel 3a, 3b in ihrer voreingestellten, verriegelten Konfiguration sein, und daher werden alle ihre erste Hauptfunktion erfüllen, und daher werden alle Zylinder CYL1, CYL2, CYL3, CYL4 aktiv sein. Der Motor (nicht abgebildet) wird daher in einer 4-Zylinder-Betriebsart betrieben.
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In der zweiten Reihe der Tabelle in 10 wird die Welle 108 im Vergleich zur ersten Reihe um eine fünftel Umdrehung (d.h. um 72°) im Uhrzeigersinn im Sinne von 10 so gedreht, dass bei der ersten Nocke 110p, der dritten Nocke 110r und der vierten Nocke 110s die Grundkreise 116 noch mit der Nachgiebigkeitsanordnung 120 in Eingriff stehen, bei der zweiten Nocke 110q jedoch das erhabene Profil 118 mit der Nachgiebigkeitsanordnung 120 in Eingriff steht. Daher wird eine Betätigungskraft nur auf die Verriegelungsanordnungen 13 der Kipphebel 3a, 3b des zweiten Zylinders CYL2 ausgeübt, und daher werden nur die Kipphebel 3a, 3b in entriegeltem Zustand betätigt, und daher werden nur diese Kipphebel 3a, 3b ihre zweite Sekundärfunktion, die Zylinderdeaktivierung, bereitstellen, und daher wird nur der zweite Zylinder CYL2 deaktiviert (in 10 durch einen schraffierten Balken angezeigt, der sich über die Breite der zugehörigen Zelle erstreckt), während der erste, dritte und vierte Zylinder CYL1, CYL3, CYL4 aktiv bleiben. Der Motor (nicht abgebildet) wird daher in einer 3-Zylinder-Betriebsart betrieben.
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In der dritten Reihe der Tabelle von 10 wird die Welle 108 im Sinne von 10 um eine fünftel Umdrehung (d.h. um 72°) im Uhrzeigersinn gegenüber der zweiten Reihe so gedreht, dass bei der ersten Nocke 110p und der vierten Nocke 110s die Grundkreise 116 noch mit ihren Nachgiebigkeitsanordnungen 120 im Eingriff sind, bei der zweiten Nocke 110q und der dritten Nocke 110r jedoch das erhabene Profil 118 mit ihren Nachgiebigkeitsanordnungen 120 im Eingriff ist. Daher wird eine Betätigungskraft nur auf die Verriegelungsanordnungen 13 der Kipphebel 3a, 3b des zweiten Zylinders CYL2 und des dritten Zylinders CYL3 ausgeübt, und daher werden nur die Kipphebel 3a, 3b in ihrem entriegelten Zustand betätigt, und daher werden nur diese Kipphebel 3a, 3b ihre zweite Sekundärfunktion, die Zylinderdeaktivierung, bereitstellen, und daher werden nur der zweite Zylinder CYL2 und der dritte Zylinder CYL3 deaktiviert (in 10 durch einen schraffierten Balken angezeigt, der sich über die Breite der zugehörigen Zellen erstreckt), während der erste und vierte Zylinder CYL1, CYL4 aktiv bleiben. Der Motor (nicht abgebildet) wird daher in einer 2-Zylinder-Betriebsart betrieben.
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In der vierten Tabellenreihe der 10 wird die Welle 108 gegenüber der dritten Reihe um eine fünftel Umdrehung (d.h. um 72°) im Uhrzeigersinn im Sinne der 10 so gedreht, dass nur noch der vierte Nocken 110s seinen Grundkreis 116 mit seiner Nachgiebigkeitsanordnung 120 in Eingriff hat, aber der erste Nocken 110p, der zweite Nocken 110q und der dritte Nocken 110r ihr erhabenes Profil 118 mit ihrer Nachgiebigkeitsanordnung 120 in Eingriff haben. Daher wird eine Betätigungskraft auf die Verriegelungsanordnungen 13 der Kipphebel 3a, 3b des ersten Zylinders CYL1, des zweiten Zylinders CYL 2 und des dritten Zylinders CYL3 ausgeübt, und daher werden diese Kipphebel 3a, 3b in ihrem entriegelten Zustand betätigt, und daher werden diese Kipphebel 3a, 3b ihre zweite Sekundärfunktion, die Zylinderabschaltung, bereitstellen, und somit werden der erste Zylinder CYL1, der zweite Zylinder CYL2 und der dritte Zylinder CYL3 deaktiviert (in 10 durch einen schraffierten Balken angezeigt, der sich über die Breite der zugehörigen Zellen erstreckt), während der vierte Zylinder CYL4 aktiv bleibt. Der Motor (nicht abgebildet) wird daher in einer 1-Zylinder-Betriebsart betrieben.
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In der fünften Reihe der Tabelle von 10 wird die Welle 108 im Sinne von 10 um eine fünftel Umdrehung (d.h. um 72°) im Uhrzeigersinn gegenüber der vierten Reihe so gedreht, dass alle ersten Nocken 110p, zweiten Nocken 110q, dritten Nocken 110r und vierten Nocken 110s mit ihrem erhabenen Profil 118 mit ihren Nachgiebigkeitsanordnungen 120 in Eingriff stehen. Daher wird eine Betätigungskraft auf die Verriegelungsanordnungen 13 der Kipphebel 3a, 3b aller Kipphebel des ersten Zylinders CYL1, des zweiten Zylinders CYL 2 , des dritten Zylinders CYL3 und des vierten Zylinders CYL4 ausgeübt, und somit werden alle Kipphebel 3a, 3b in ihrem entriegelten Zustand betätigt, und somit werden die Kipphebel 3 a, 3b ihre zweite Sekundärfunktion, die Zylinderdeaktivierung, zur Verfügung stellen, und somit werden alle der ersten Zylinder CYL1, zweiten Zylinder CYL2, dritten Zylinder CYL3 und vierten Zylinder CYL4 deaktiviert (in 10 durch einen schraffierten Balken angezeigt, der sich über die Breite aller Zellen erstreckt). Der Motor (nicht abgebildet) wird daher in einer 0-Zylinder-Betriebsart betrieben und tatsächlich abgeschaltet. Eine weitere Drehung der Welle 108 um eine fünftel Umdrehung (d.h. um 72°) im Uhrzeigersinn im Sinne der 10 würde die Welle und die Nocken 110 in die in der ersten Zeile der Tabelle der 10 dargestellte Ausrichtung zurückbringen und damit den Motor (nicht dargestellt) wieder in einen 4-Zylinder-Betriebsmodus bringen.
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Wie oben erwähnt, bewirkt eine Drehung der Antriebsquelle 104 über die Getriebemechanismen 112a, 112b die Drehung der ersten Welle 108a und der zweiten Welle 108b, um die Verriegelungsanordnungen 13 der Kipphebel 3a, 3b zu steuern, z.B. über Nocken 110 wie oben beschrieben. Wie in den 11 und 12 am besten zu erkennen ist, ist ein Getriebemechanismus 112a, 112b so angeordnet, dass eine kontinuierliche Drehung der Antriebsquelle 104 in eine intermittierende Drehung der Welle 108a, 108b in Schritten eines vordefinierten Grades übersetzt wird. Im Betrieb bewirkt eine kontinuierliche Drehung der Antriebsquelle 104 über den Getriebemechanismus 112a, 12b, dass sich die Welle 108a, 108b in Schritten eines vordefinierten Grades dreht, wodurch die Ausrichtung der Nocken 110 relativ zu den Verriegelungsanordnungen 13 um einen vordefinierten Betrag verändert wird, um die Verriegelungsanordnungen 13 zu steuern. Im Einzelnen ist der Getriebemechanismus 112a, 112b so angeordnet, dass die kontinuierliche Drehung der Antriebsquelle 104 in eine intermittierende Drehung der Welle 108a, 108b in Schritten von 72° entweder im oder gegen den Uhrzeigersinn übersetzt wird. Dies ermöglicht, wie oben beschrieben, die sequentielle Auswahl der Betriebsart des Motors (nicht abgebildet) von 0 Zylindern auf 1 oder 4 Zylinder, von 1 Zylinder auf 0 oder 2 Zylinder, von 2 Zylinder auf 3 oder 1 Zylinder, von 3 Zylinder auf 4 oder 2 Zylinder und von 4 Zylinder auf 3 oder 0 Zylinder.
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Der Getriebemechanismus 112a, 112b ist so angeordnet, dass eine Drehung der Welle 108a, 108b zwischen den intermittierenden Drehungen der Welle 108a, 108b verhindert wird. Dadurch kann die Welle 108a, 108b in Position gehalten werden und somit die Betriebsartenwahl wirksam bleiben, ohne dass das Getriebe 112a, 112b oder andere Komponenten eine Haltekraft aufnehmen müssen.
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Das Getriebe 112a, 112b ist ein Getriebe vom Typ „Malteserkreuz“, das auch als „Genfer“ Getriebe bezeichnet wird. Konkret weist das Getriebe 112a, 112b, wie in 12 am besten zu erkennen ist, einen ersten Teil 130 auf, der mit der Antriebsquelle 104 verbunden ist. Das erste Teil 130 weist einen Stift 132 distal zur Drehachse des ersten Teils 130 auf. Der Getriebemechanismus 112a, 112b weist auch einen zweiten Teil 134 auf, der mit der Welle 108 verbunden ist. Der zweite Teil 134 weist mehrere Schlitze 136 auf, fünf wie gezeigt, die sich radial von der Drehachse des zweiten Teils 134 erstrecken und in die der Stift 132 eingreifen kann. Wenn sich im Betrieb die Antriebsquelle 104 so dreht, dass der Stift 132 in einen der Schlitze 136 eingreift, bewirkt der Stift 132 die Drehung des zweiten Teils 134. Dadurch kann die Welle 108a, 108b in diskreten Schritten gedreht werden, wodurch eine diskrete Auswahl der Betriebsart des Motors möglich ist.
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Das erste Teil 130 weist einen bogenförmigen Vorsprung 138 auf, der im Wesentlichen parallel zur Drehachse des ersten Teils 130 vorsteht. Der zweite Teil 134 weist eine bogenförmigen Aussparung 140 zwischen jedem der mehreren Schlitze 136 auf. Der bogenförmige Vorsprung 138 ist mit der bogenförmigen Aussparung 140 in Eingriff bringbar. Wenn sich die Antriebsquelle 104 im Gebrauch so dreht, dass der bogenförmige Vorsprung 138 in die bogenförmige Aussparung 140 eingreift, hält der bogenförmige Vorsprung 138 das zweite Teil 134 fest, so dass eine Drehung des zweiten Teils 134 verhindert wird. Dadurch kann die Welle 108a, 108b zwischen den Drehschritten in Position gehalten werden.
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Die Drehung der Antriebsquelle 104 verläuft im Wesentlichen senkrecht zu einer Drehachse der Welle 108a, 108b. Der zweite Teil 134 des Getriebemechanismus 112a, 112b ist daher konkav, so dass die Schlitze 136 schräg zur Drehebene des zweiten Teils 134 verlaufen. In ähnlicher Weise erstreckt sich der Stift 132 des ersten Teils 130 des Getriebemechanismus 112a, 112b in einem Winkel zur Drehebene des ersten Teils 130, um in die entsprechend abgewinkelten Schlitze 136 des zweiten Teils 134 einzugreifen. Im Betrieb bewirkt eine kontinuierliche Drehung der Antriebsquelle 104 über die Getriebe 112a, 112b, dass sich sowohl die erste Welle 108a als auch die zweite Welle 108b in Schritten eines gemeinsamen vordefinierten Grades drehen, um die jeweiligen Verriegelungsanordnungen 13 gemeinsam zu steuern.
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Wie in den 2 und 3 am besten zu erkennen ist, weist die Antriebsquelle 104 einen rotierenden Elektromotor oder Torquemotor 150 mit einer Abtriebswelle 156 auf. Der rotierende Elektromotor 150 ist über ein Steuergerät (nicht abgebildet) steuerbar, um eine Abtriebswelle 156 zu drehen. Zum Beispiel kann der Elektromotor 150 so gesteuert werden, dass er die Abtriebswelle 156 um einen vordefinierten Betrag dreht, je nachdem, welche Betriebsart des Motors gewählt werden soll. Die Abtriebswelle 156 ist an einem Ende über das erste Getriebe 112a mit der ersten Welle 108a und am anderen Ende über das zweite Getriebe 112b mit der zweiten Welle 108b verbunden. Die Drehung der Abtriebswelle 156 ermöglicht somit die Steuerung der Kipphebel 3a der Einlassventile 40a und der Kipphebel 3b der Auslassventile 40b. Die Nocken 110a und/oder das Getriebe 112a der ersten Welle 108a sind mit den Nocken 110b und/oder dem Getriebemechanismus 112b der zweiten Welle 108b so abgestuft, dass eine bestimmte Drehung der Abtriebswelle 156 die Einlassventile 40a und die Auslassventile 40b für einen bestimmten Zylinder im Wesentlichen gleichzeitig deaktiviert oder aktiviert.
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Ein zweites Beispiel ist in den 13 und 14 dargestellt. Dieses zweite Beispiel kann bis auf die Antriebsquelle 104' das gleiche sein wie das oben beschriebene erste Beispiel. Die Antriebsquelle 104' im Ventilantrieb 1a dieses zweiten Beispiels weist einen rotierenden Elektromotor 250, ein Stirnradgetriebe 252, ein Getriebegehäuse 254, eine Abtriebswelle 256 und Lager 258 auf. Die Abtriebswelle 256 ist in den Lagern 258 gelagert, die sich im Getriebegehäuse 254 abstützen. Im Getriebegehäuse 254 ist das Stirnradgetriebe 252 untergebracht. Der Drehelektromotor 250 ist über eine Steuereinheit (nicht abgebildet) steuerbar, um eine Antriebswelle 260 zu drehen. Zum Beispiel kann der Elektromotor so gesteuert werden, dass er die Antriebswelle 260 um einen vordefinierten Betrag dreht, je nachdem, welche Betriebsart des Motors gewählt werden soll. Die Drehung der Antriebswelle 260 bewirkt über das Stirnradgetriebe 252 die Drehung der Abtriebswelle 256. Die Abtriebswelle 256 ist an einem Ende über das erste Getriebe 112a mit der ersten Welle 108a und am anderen Ende über das zweite Getriebe 112b mit der zweiten Welle 108b verbunden. Die Drehung der Antriebswelle 260 ermöglicht somit die Steuerung der Kipphebel 3a des Einlassventils 40a und der Kipphebel 3b der Auslassventile 40b. Die Nocken 110 und/oder der Getriebemechanismus 112a der ersten Welle 108a sind mit den Nocken 110 und/oder dem Getriebemechanismus 112b der zweiten Welle 108b so phasenweise angeordnet, dass eine bestimmte Drehung der Antriebswelle 260 die Einlassventile 40a und die Auslassventile 40b für einen bestimmten Zylinder im Wesentlichen gleichzeitig deaktiviert oder aktiviert.
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In den obigen ersten und zweiten Beispielen wurden die Nachgiebigkeitsanordnungen 120 durch den Nockenträger 122 unterstützt. In einem dritten Beispiel, das in den 15 und 16 dargestellt ist, wird die Nachgiebigkeitsanordnung 120 jedoch von einem Hauptkörper 322 einer Antriebsanordnung 350 unterstützt, die mit einem Nockenträqer nicht in den 15 und 16 dargestellt, aber siehe Nockenträger 122' der 17 und 18) eines Verbrennungsmotors (nicht dargestellt) verbunden werden kann. Dieses dritte Beispiel kann mit dem ersten und/oder zweiten Beispiel identisch sein, außer in der oben genannten Hinsicht. Die Antriebsanordnung 350 weist den Hauptkörper 322 und eine vom Hauptkörper 322 getragene Welle 308 (siehe 15 und 16) auf. Die Welle 308 ist im Wesentlichen identisch mit den oben beschriebenen Wellen 108a, 108b, dass er durch eine Antriebsquelle (nicht in den 15 und 16 dargestellt) drehbar ist und einen Nockensatz 310 zum Bewegen der Verriegelungsanordnungen 13 der Kipphebel 3a, 3b über die Nachgiebigkeitsanordnungen 120 umfasst. Obwohl nur sechs Nachgiebigkeitsanordnungen 120 in der Antriebsanordnung 350 der 15 und 16 dargestellt sind, wird es gewürdigt, dass es acht sind, wie im ersten und zweiten oben beschriebenen Beispiel. Der Hauptkörper 322 unterstützt die Nachgiebigkeitsanordnungen 120. Die Nachgiebigkeitsanordnungen 120 sind die gleichen wie die im obigen Beispiel beschriebenen. Der Hauptkörper 322 weist ein Gehäuse 324 auf, das mit dem Nockenträger 122' verbunden werden kann. Das Gehäuse weist Lager 326 auf, die zwei gegenüberliegende Enden der Welle 308 tragen. Das Gehäuse 324 weist hohlzylindrische Vorsprüngen 324a auf, welche die Nachgiebigkeitsanordnungen 120 tragen und aufnehmen. Das Gehäuse 324 nimmt die Nocken 310 der Welle auf und umschließt sie. Die Antriebsanordnung 350 ist nützlich, da sie in einer Motorenanlage auf den Nockenträger 122' montiert werden kann und somit eine effiziente Montage des Motors ermöglicht (nicht abgebildet).
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In den obigen Beispielen wurde die Antriebsquelle 104 so angeordnet, dass sie über die Getriebe 112a, 112b sowohl die erste Welle 108a als auch die zweite Welle 108b antreibt. In einem vierten Beispiel, das in den 17 bis 19 dargestellt ist, ist jedoch eine Antriebsquelle 404 so angeordnet, dass sie nur eine Welle 408b über einen Getriebemechanismus 412b antreibt, um beispielsweise die Betätigung der Verriegelungsstifte 15 der Kipphebel 3b nur der Auslassventile 40b (oder nur der Einlassventile, nicht dargestellt in den 17 bis 19) eines Verbrennungsmotors zu steuern. Dieses vierte Beispiel kann mit dem ersten, zweiten oder dritten Beispiel identisch sein, außer in der oben genannten Hinsicht. Der Welle 408b dieses Beispiels ist der gleiche wie der zweite Welle 108b, der in den obigen Beispielen beschrieben wurde und wird nicht noch einmal beschrieben. Es wird gewürdigt, dass es eine weitere Antriebsquelle (nicht abgebildet) geben kann, die so angeordnet ist, dass sie eine andere Welle (nicht abgebildet) antreibt, wobei die andere Welle die gleiche sein kann wie die erste Welle 108a, die in den obigen Beispielen beschrieben ist. Die Antriebsquelle 404 ist in diesem Beispiel wieder ein Elektromotor 404. Die Antriebsquelle 404 der Ventilantriebsanordnung 1c dieses vierten Beispiels ist so angeordnet, dass die Welle 408b über den Getriebemechanismus 412b angetrieben wird. Der Getriebemechanismus 412b ähnelt den oben beschriebenen Getriebemechanismen 112a, 112b insofern, als er so angeordnet ist, dass er eine kontinuierliche Drehung der Antriebsquelle 404 in eine intermittierende Drehung der Welle 408b in Schritten eines vordefinierten Grades (wiederum, wie zuvor, in diesem Beispiel in Schritten von 72°) übersetzt, um die Nocken 410 wie oben beschrieben auszurichten, um so eine sequentielle Steuerung des Motorbetriebsmodus zu bewirken. Die Drehachse der Antriebsquelle 404 liegt in diesem Beispiel jedoch im Wesentlichen parallel zur Drehachse der Welle 408a. In diesem Fall ist also der zweite Teil 434 des Getriebemechanismus 412b nicht konkav, sondern im Allgemeinen flach, so dass die Schlitze 436 in der Drehebene des zweiten Teils 434 verlaufen. In ähnlicher Weise erstreckt sich der Stift 432 des ersten Teils 430 des Getriebemechanismus 412b im Wesentlichen senkrecht zur Drehebene des ersten Teils 430, so dass er in die Schlitze 436 des zweiten Teils 434 eingreift. Im Betrieb bewirkt eine kontinuierliche Drehung der Antriebsquelle 404 über den Getriebemechanismus 412b, dass sich die Welle 408b in Schritten eines vordefinierten Grades dreht, wodurch sich die Ausrichtung der Nocken (nicht dargestellt) relativ zu den Verriegelungsanordnungen um einen vordefinierten Betrag ändert, um die Verriegelungsanordnung (nicht dargestellt) zu steuern, um letztendlich die Betriebsart des Motors zu kontrollieren.
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Die obigen Beispiele erlauben es dem Motor (nicht dargestellt), eine unterschiedliche Anzahl von aktiven Zylindern (nicht dargestellt) zu betreiben, von allen aktiven Zylindern (in einem befeuerten Modus) bis zu keinem der aktiven Zylinder (d.h. alle deaktiviert, d.h. keiner in einem befeuerten Modus). Wie oben für einen I-4 Benzinmotor erklärt, erlauben die oben genannten Beispiel-Antriebsanordnungen und -baugruppen, dass der Motor (nicht dargestellt) mit 4, 3, 2, 1 oder keinem der Zylinder aktiv ist. Dies ermöglicht eine flexible Auswahl der Motorbetriebsart.
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In den obigen Beispielen wurden die Verriegelungsanordnungen 13 der Kipphebel 3a, 3b über die Nachgiebigkeitsanordnungen 120 durch Nocken 110 einer oder mehrerer Wellen 108a, 108b betätigt, wobei die Wellen 108a, 108b über einen oder mehrere Getriebemechanismen 112a, 112b durch eine Antriebsquelle 104 gedreht wurden. Die Nocken 110, die den Auslassventilen 40b (und/oder den Einlassventilen 40a) eines bestimmten Zylinders zugeordnet sind, hatten die gleiche Form, so dass die Verriegelungsanordnungen 13 der Kipphebel 3a, 3b, die diese Ventile steuern, gemeinsam betätigt werden. In einem fünften Beispiel, das in den 20 bis 26 dargestellt ist, ist jedoch ein Aktuator 569, der einen Magneten 570 umfasst, so angeordnet, dass er eine erste Verriegelungsanordnung 13' eines ersten Kipphebels 3a' zur Steuerung eines ersten Ventils 40a' eines ersten Zylinders (nicht dargestellt) direkt betätigt und eine zweite Verriegelungsanordnung 13" eines zweiten Kipphebels 3a" zur Steuerung eines zweiten Ventils 40a" des ersten Zylinders gemeinsam betätigt. Das erste Ventil 40a' und das zweite Ventil 40a", die gemeinsam von einem Aktuator 569 gesteuert werden, können beide Einlassventile 40a', 40a" des ersten Zylinders sein, die von Kipphebeln 3a', 3a" gesteuert werden, oder beide können Auslassventile 40b', 40b" des ersten Zylinders sein, die von Kipphebeln 3b', 3b" gesteuert werden. Das fünfte Beispiel kann das gleiche sein wie das erste, zweite, dritte oder vierte Beispiel, abgesehen von den oben genannten Aspekten.
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Der Aktuator 569 der Ventilantriebsanordnung 1d dieses fünften Beispiels weist gemäß den 20 bis 26 den Magneten 570, einen relativ zum und durch den Magneten 570 von einer ersten Position (gemäß 21 bis 23) in eine zweite Position (gemäß 24) bewegbaren Körper 572 und ein Kontaktelement 574 in mechanischer Verbindung mit dem Körper 572 auf. Das Kontaktelement 574 umfasst einen ersten Bereich 574a zur Kontaktierung der ersten Verriegelungsanordnung 13' und einen zweiten Bereich 574b zur Kontaktierung der zweiten Verriegelungsanordnung 13". In der ersten Stellung des Körpers 572 übt das Kontaktelement 574 keine Betätigungskraft auf die Verriegelungsanordnungen 13', 13" der Kipphebel 3a', 3a" aus. In der zweiten Stellung des Körpers 572 jedoch kontaktiert das Kontaktelement 574 und übt eine Betätigungskraft auf die Verriegelungsanordnungen 13', 13" der Kipphebel 3a', 3a" aus. Im Betrieb bewirkt die Magnetspule 570 bei Erregung des Magneten 570 eine Bewegung des Körpers 572 relativ zur Magnetspule 570 von der ersten Position in die zweite Position, wodurch das Kontaktelement 574 eine Betätigungskraft sowohl auf die erste Verriegelungsanordnung 13' als auch auf die zweite Verriegelungsanordnung 13" gemeinsam ausübt. Der Magnet 570 und der Körper 572 können eine „Push-Pull-Magnet“ Vorrichtung sein oder eine solche aufweisen.
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Der Aktuator 569 weist ein Vorspannmittel auf, wie z.B. eine Feder 576, die so angeordnet ist, dass sie den Körper 572 vom Magnet 570 weg, von der zweiten in die erste Position vorspannt. Dadurch wird erreicht, dass der Körper 572, wenn der Magnet 570 nicht unter Spannung steht, unter der Kraft der Feder 576 in die erste Position zurückkehrt.
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Der Körper 572 ist relativ zum und durch den Magneten 570 entlang einer ersten Achse beweglich. Das Kontaktelement 574 erstreckt sich entlang einer Achse, die im Wesentlichen senkrecht zu dieser ersten Achse verläuft. Dies ermöglicht dem Kontaktelement, eine Bewegung des Körpers 572 entlang einer Achse in eine Bewegung der Verriegelungsanordnungen 13', 13" entlang zweier, paralleler Achsen zu übersetzen.
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Das Kontaktelement 574 ist mechanisch mit dem Körper 572 an einem Punkt 574c zwischen dem ersten Bereich 574a und dem zweiten Bereich 574b verbunden. Das Kontaktelement 574 ist relativ zum Körper 572 um den Punkt 574c schwenkbar gelagert. Der Körper 572 wird durch den Magneten 570 aufgenommen. Der Aktuator 569 weist ein Gehäuse 578 auf, in dem der Magnet 570 untergebracht ist. Der Körper 572 ist teilweise im Gehäuse 578 aufgenommen. Der Körper 572 weist einen magnetisierbaren Teil 572a auf, der sich auf der dem Kontaktelement 574 gegenüberliegenden Seite des Magneten 570 befindet. Dies ermöglicht einen besonders kompakten Aktuator 569.
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Wie in 26 am besten zu erkennen ist, können mehrere der Aktuatoren 569 zur Betätigung von Verriegelungsanordnungen 13 der Kipphebel 3 der Einlassventile 40a' , 40a" oder der Auslassventile 40b', 40b" einer entsprechenden Anzahl von Zylindern verwendet werden. Gemäß 26 umfasst eine Antriebsanordnung 580 eine Vielzahl von Aktuatoren 569, wobei jeder Aktuator 569 den Einlassventilen 40a', 40a" oder den Auslassventilen 40b', 40b" eines anderen Zylinders (nicht dargestellt) eines Verbrennungsmotors (nicht dargestellt) zugeordnet ist. Die Antriebsanordnung 580 weist einen gemeinsamen Träger 582 auf, der mit einem Nockenträger 522 des Verbrennungsmotors (nicht abgebildet) verbunden werden kann. Jeder der mehreren Aktuatoren 569 ist mit dem gemeinsamen Träger 582 verbunden. Die Antriebsanordnung 580 ermöglicht eine bequeme und effiziente Montage der Vielzahl von Aktuatoren 569 am Motor.
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Wie in 26 am besten zu erkennen ist, ist eine erste Antriebsanordnung 580a, aufweisend zwei Aktuatoren 569, zur Betätigung der Verriegelungsanordnungen 13', 13" der Kipphebel 3a', 3a" der Einlassventile 40a', 40a" des zweiten und dritten Zylinders (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) angeordnet, und eine zweite Antriebsanordnung 580b, die zwei Aktuatoren 569 umfasst, ist zur Betätigung der Verriegelungsstifte 13', 13" der Kipphebel 3b', 3b" der Auslassventile 40b', 40b" des zweiten und dritten Zylinders (nicht abgebildet) der Brennkraftmaschine (nicht abgebildet) angeordnet. Die den Einlassventilen 40a', 40a" und den Auslassventilen 40b', 40b" des dritten Zylinders zugeordneten Aktuatoren 569 können von einem Steuergerät (nicht abgebildet) gesteuert werden, um die den Ventilen des dritten Zylinders zugeordneten Verriegelungsanordnungen 13 gemeinsam zu betätigen und dadurch den dritten Zylinder zu deaktivieren. In ähnlicher Weise können die Aktuatoren 569, die mit den Einlassventilen 40a', 40a" und den Auslassventilen 40b', 40b" des zweiten Zylinders verbunden sind, durch ein Steuergerät (nicht abgebildet) gesteuert werden, um die den Ventilen des zweiten Zylinders zugeordneten Verriegelungsanordnungen 13 gemeinsam zu betätigen und dadurch den zweiten Zylinder zu deaktivieren. Wenn alle vier Aktuatoren 569 so gesteuert werden, dass sie ihre jeweiligen Verriegelungsstifte 13 betätigen, werden sowohl der zweite als auch der dritte Zylinder deaktiviert.
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Obwohl nicht abgebildet, wird es gewürdigt, dass die erste Antriebsanordnung 580a vier Aktuatoren 569 umfassen kann, die jeweils zur Betätigung von Verriegelungsanordnungen 13 der Kipphebel 3 a der Einlassventile 40a eines anderen der vier Zylinder angeordnet sind, und/oder die zweite Antriebsanordnung 580b vier Aktuatoren 569 umfassen kann, die jeweils zur Betätigung von Verriegelungsanordnungen 13 der Kipphebel 3a der Auslassventile 40b eines anderen der vier Zylinder angeordnet sind. Auf diese Weise kann eine dynamische Sprungfeuerkontrolle vorgesehen werden, bei der jeder der Zylinder stufenlos aktiv (gezündet) oder deaktiviert (übersprungen) werden kann. Die Verwendung von einzelnen magnetbasierten Aktuatoren 569 ermöglicht daher ein völlig unabhängiges Ein- und Ausschalten der Zylinder und damit Flexibilität bei der Wahl der Betriebsart des Motors.
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In einigen der oben genannten Beispiele wurde beschrieben, dass eine Nachgiebigkeitsanordnung 120 zwischen dem Nocken 110 und der Verriegelungsanordnung 13 des Kipphebels 3 verwendet werden kann. In Beispielen, in denen die Bewegung der Nocken 110 mit dem Motorzustand synchronisiert ist, z. B. so synchronisiert, dass ein Nocken 110 nur dann versucht, eine Betätigungskraft auf die Verriegelungsanordnung 13 auszuüben, wenn der Verriegelungsstift 15 der Verriegelungsanordnung 13 frei beweglich ist, oder andernfalls, dann darf die Ventilantriebsanordnung 1 keine Nachgiebigkeitsanordnung 120 umfassen. Weiterhin ist zu beachten, dass die oben beschriebenen Beispiele mit dem Aktuator 569, der einen Magneten 570 umfasst, keine Nachgiebigkeitsanordnung enthalten, da bei Erregung des Magneten 570 eine konstante Kraft auf die Verriegelungsanordnung 13 ausgeübt wird, so dass der Verriegelungsstift 15 der Verriegelungsanordnung 13 betätigt wird, sobald er frei ist.
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Es ist zu würdigen, dass sich die obigen Beispiele zwar auf einen Verbrennungsmotor mit 1-4 Zylindern beziehen, dies aber nicht unbedingt der Fall sein muss und dass es eine unterschiedliche Anzahl von Zylindern geben kann und/oder die Zylinder in einer anderen Konfiguration vorliegen können. Zum Beispiel können es sechs Zylinder sein.
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Es wird gewürdigt, dass in einigen Beispielen andere als die oben beschriebenen Nockenformen verwendet werden können, um die Kipphebel 3a, 3b zu steuern.
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Obwohl im Vorstehenden beschrieben wurde, dass die Doppelkörper-Kipphebel eine erste Primärfunktion des normalen Ventilöffnungsvorgangs und eine zweite Sekundärfunktion der Zylinderabschaltung erfüllen, muss dies nicht unbedingt der Fall sein, und in anderen Beispielen können die Doppelkörper-Kipphebel andere Funktionen oder Betriebsarten erfüllen. Tatsächlich können die Doppelkörper-Kipphebel jeder beliebige Doppelkörper-Kipphebel zur Steuerung eines Ventils eines Zylinders sein, wobei der Kipphebel einen ersten Körper, einen zweiten Körper, der für eine Schwenkbewegung in Bezug auf den ersten Körper montiert ist, und einen Verriegelungsstift aufweist, der zwischen einer ersten Position, in der der Verriegelungsstift den ersten Körper und den zweiten Körper miteinander verriegelt, und einer zweiten Position, in der der erste Körper und der zweite Körper entriegelt sind, um eine Schwenkbewegung des zweiten Körpers relativ zum ersten Körper zu ermöglichen, beweglich ist. Weitere Funktionen wie z.B. die interne Abgasrückführung (iEGR) können vorgesehen werden.
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Obwohl in einigen der obigen Beispiele die Standardposition des Verriegelungsstifts 15 als verriegelt beschrieben wurde und der Verriegelungsstift 15 aus einer entriegelten Position in eine verriegelte Position betätigt wird, muss dies nicht unbedingt der Fall sein, und in einigen Beispielen kann die Standardposition des Verriegelungsstifts 15 entriegelt sein und die Antriebsanordnung 13 kann so angeordnet werden, dass der Verriegelungsstift aus der entriegelten Position in die verriegelte Position bewegt wird, d.h. die Antriebsanordnung 13 und/oder der Aktuator 569 usw. können so angeordnet werden, dass die Verriegelungsanordnung so betätigt wird, dass der Verriegelungsstift aus der entriegelten Stellung in die verriegelte Stellung bewegt wird. Tatsächlich kann die Antriebsanordnung so angeordnet werden, dass die jeweiligen Verriegelungsstifte eines oder mehrerer Doppelkörper-Kipphebel von einer der beiden Stellungen, der verriegelten und der unverriegelten, in die andere Stellung bewegt werden.
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Es ist zu verstehen, dass jedes Merkmal, das in Bezug auf ein beliebiges Beispiel beschrieben wird, allein oder in Kombination mit anderen beschriebenen Merkmalen verwendet werden kann und auch in Kombination mit einem oder mehreren Merkmalen eines anderen Beispiels oder einer Kombination anderer Beispiele verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1a, 1c, 1d
- Ventilantriebsanordnung
- 3a, 3b, 3a', 3a", 3b', 3b"
- Doppelkörper-Kipphebel
- 7
- Außenkörper
- 7a, 7b
- Enden des Außenkörpers
- 8a, 8b
- Vorsprünge
- 8c
- gekrümmte Oberfläche
- 9
- Innenkörper
- 11
- Drehachse
- 13, 13', 13"
- Verriegelungsanordnung
- 15
- Verriegelungsstift
- 15a
- Steckplatz
- 16
- Rückholfeder
- 16a
- Unterlegscheibe
- 17
- Nockenfolger
- 17a
- Rolle
- 17b
- Nadellager
- 17c
- Rollenachse
- 21
- Mittel zur Torsionsvorspannung
- 21a, 21b
- gewickelte Abschnitte
- 21c
- nicht gewickelter Abschnitt
- 40a, 40a', 40a"
- Einlassventil
- 40b, 40b', 40b"
- Auslassventil
- 41a, 41b
- Ventilschaft
- 42
- hydraulischer Spielausgleich (HLA)
- 43a, 43b
- Nocken
- 44a, 44b
- Nockenwelle
- 100
- Antriebsanordnung
- 102
- Hebel
- 102a
- erstes Ende
- 102b
- zweites Ende
- 102c
- Vorsprung
- 104, 104', 404
- Antriebsquelle
- 106
- Antriebsübertragungsanordnung
- 108, 108a, 108b, 308, 408b
- Welle
- 110, 110a, 110b, 110q, 110q, 110r, 110s, 410
- Nocken
- 112, 112a, 112b, 412b
- Getriebemechanismus
- 116
- Grundkreis
- 118
- erhabene Profil
- 120
- Nachgiebigkeitsanordnung
- 120a
- erster Teil
- 120b
- zweiter Teil
- 122, 122'
- Nockenträger
- 124
- Vorspannmittel
- 130, 430
- erster Teil
- 132, 432
- Stift
- 134, 434
- zweiter Teil
- 136, 436
- Schlitze
- 138
- bogenförmiger Vorsprung
- 140
- bogenförmige Aussparung
- 150, 250
- Elektromotor
- 156, 256
- Abtriebswelle
- 252
- Stirnradgetriebe
- 254
- Getriebegehäuse
- 258, 326
- Lager
- 260
- Antriebswelle
- 322
- Hauptkörper
- 324
- Gehäuse
- 324a
- hohlzylindrischer Vorsprung
- 350
- Antriebsanordnung
- 569
- Aktuator
- 570
- Magnet
- 572
- Körper
- 572a
- magnetisierbarer Teil
- 574
- Kontaktelement
- 574a
- erster Bereich
- 574b
- zweiter Bereich
- 574c
- Drehpunkt
- 576
- Vorspannmittel
- 578
- Gehäuse
- 580, 580a, 580b
- Antriebsanordnung
- 582
- gemeinsamer Träger
