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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen
US-Patentanmeldung Nr. 62/550.400 , eingereicht am 25. August 2017. Die Offenbarung der obigen Anmeldung ist hierin durch Bezugnahme aufgenommen.
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GEBIET
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Diese Anmeldung bezieht sich allgemein auf Kipphebelbaugruppen und insbesondere auf eine variable Ventilhub-Kipphebelbaugruppe und eine deaktivierende Spieleinstelleinrichtung.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Eine variable Ventilbetätigungs- (VVA) Vorrichtung kann ein variables Ventilhubsystem (VVL-System), ein Zylinderdeaktivierungssystem (CDA-System) oder ein anderes Ventilbetätigungssystem sein. Solche Mechanismen werden entwickelt, um die Leistung, Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern und/oder Emissionen des Motors zu reduzieren. Verschiedene Arten von VVA-Kipphebelbaugruppen schließen einen inneren Kipphebel in einem äußeren Kipphebel ein, die zusammen mit Torsionsfedern vorgespannt werden. Ein Riegel veranlasst sowohl den inneren als auch den äußeren Kipphebel dazu, sich als eine Einheit zu bewegen, wenn er sich in der verriegelten Position befindet. Wenn entriegelt, können sich die Kipphebel unabhängig voneinander bewegen.
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Schaltkipphebel ermöglichen eine Steuerung der Ventilbetätigung durch Wechseln zwischen zwei oder mehreren Zuständen, üblicherweise mit mehreren Hebeln, wie dem inneren Hebel und dem äußeren Hebel. Unter bestimmten Umständen greifen diese Hebel in unterschiedliche Nocken ein, wie zum Beispiel Nocken mit niedrigem Hub, Nocken mit hohem Hub und Nocken ohne Hub. Mechanismen sind erforderlich, um die Kipphebelmodi in einer für den Betrieb in Verbrennungsmotoren geeigneten Weise umzuschalten.
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Deaktivierende Spieleinstelleinrichtungen können einen Ventiltrieb bereitstellen, um ein Hubprofil an einem Motorventil zu verändern. Beispielsweise kann eine deaktivierende Spieleinstelleinrichtung durch eine Betätigungsvorrichtung zwischen einer verriegelten und einer entriegelten Position bewegt werden. Betätigungsvorrichtungen können hydraulische, mechanische, elektrische oder andere Konfigurationen sein. Eine Betätigungsvorrichtung kann einen Verriegelungsstift zwischen einer verriegelten Position, in der ein Nocken das Motorventil auf ein Standardhubprofil öffnen kann, und einer entriegelten Position, in der sich das Motorventil nicht öffnet, bewegen.
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KURZDARSTELLUNG
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Ein Verfahren zum Betreiben einer Kipphebelbaugruppe in einem Zylinderdeaktivierungsmodus nach einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung schließt ein Bereitstellen einer zweistufigen variablen Ventilhub-Kipphebelbaugruppe und eine deaktivierende Spieleinstelleinrichtung ein. Die zweistufige variable Ventilhub-Kipphebelbaugruppe ist in einem (i) Niederhubmodus mit einem Ventilprofil mit niedrigem Hub und einem (ii) Hochhubmodus mit einem Ventilprofil mit hohem Hub betreibbar. Die deaktivierende Spieleinstelleinrichtung ist in einem verriegelten Modus und einem entriegelten Modus betreibbar. Der Betrieb der Kipphebelbaugruppe in dem Zylinderdeaktivierungsmodus wird ausgewählt. Die Kipphebelbaugruppe wird auf der Grundlage der Auswahl des Zylinderdeaktivierungsmodus in einem Niederhubmodus betrieben. Nachfolgend oder gleichzeitig mit dem Betrieb der Kipphebelbaugruppe in dem Niederhubmodus, wird die deaktivierende Spieleinstelleinrichtung in dem entriegelten Modus betrieben. Ein erster Betrag des gesamten Leerlaufs, der für den Zylinderdeaktivierungsmodus erforderlich ist, wird durch den Leerlauf der Kipphebelbaugruppe berücksichtigt, die in dem Niederhubmodus betrieben wird, und ein Restbetrag des gesamten Leerlaufs wird durch den Leerlauf der in dem entriegelten Modus betriebenen deaktivierenden Spieleinstelleinrichtung berücksichtigt.
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Gemäß zusätzlichen Merkmalen umfasst die Kipphebelbaugruppe einen inneren Arm, einen äußeren Arm, der schwenkbar mit dem inneren Arm gekoppelt ist, und eine Riegelbaugruppe mit einem Riegel. Die Riegelbaugruppe wird zwischen einer ersten Konfiguration in dem Hochhubmodus und einer zweiten Konfiguration in dem Niederhubmodus betätigt. Das Betätigen der Riegelbaugruppe umfasst (i) das Ineingriffbringen des Riegels mit einem von inneren und äußeren Armen, so dass der äußere Arm sich mit dem inneren Arm dreht und (ii) der Riegel von einem der inneren und äußeren Arme getrennt wird, so dass einer der inneren und äußeren Arme sich unabhängig von dem anderen von dem inneren und dem äußeren Arm dreht. Der Riegel verschiebt sich zwischen einer ausgefahrenen Position in dem Hochhubmodus und einer zurückgezogenen Position in dem Niederhubmodus. Die Riegelbaugruppe kann mechanisch, hydraulisch, elektrisch oder durch andere Mittel betätigt werden.
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Gemäß anderen Merkmalen umfasst das Betreiben der deaktivierenden Spieleinstelleinrichtung in dem entriegelten Modus das Zurückziehen eines inneren Abschnitts der deaktivierenden hydraulische Spieleinstelleinrichtung innerhalb eines äußeren Abschnitts der deaktivierenden hydraulische Spieleinstelleinrichtung mit einer Betätigungsvorrichtung. Der innere Abschnitt der hydraulischen Spieleinstelleinrichtung kann hydraulisch, mechanisch elektrisch oder durch andere Mittel zurückgezogen werden. Das Zurückziehen eines inneren Abschnitts der deaktivierenden Spieleinstelleinrichtung umfasst das Kollabieren diametral gegenüberliegender Stifte aus einer Verriegelungsposition mit einer ringförmigen Nut, die in dem äußeren Abschnitt der deaktivierenden hydraulischen Spieleinstelleinrichtung definiert ist.
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Ein System zum Betreiben einer Kipphebelbaugruppe in einem Zylinderdeaktivierungsmodus, gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung, schließt eine zweistufige variable Ventilhub-Kipphebelbaugruppe, eine deaktivierende Spieleinstelleinrichtung und eine Steuerung ein. Die Kipphebelbaugruppe ist in einem (i) Niederhubmodus mit einem Ventilprofil mit niedrigem Hub und einem (ii) Hochhubmodus mit einem Ventilprofil mit hohem Hub betreibbar. Die deaktivierende Spieleinstelleinrichtung ist in einem verriegelten Modus und einem entriegelten Modus betreibbar. Die Steuerung (i) wählt den Betrieb der Kipphebelbaugruppe in dem Zylinderdeaktivierungsmodus, (ii) betreibt die Kipphebelbaugruppe in dem Niederhubmodus auf der Grundlage der Auswahl des Zylinderdeaktivierungsmodus und betreibt(iii) entweder nachfolgend oder gleichzeitig mit dem Betreiben der Kipphebelbaugruppe in dem Niederhubmodus die deaktivierende Spieleinstelleinrichtung in dem entriegelten Modus. Ein erster Betrag eines gesamten Leerlaufs, der für den Zylinderdeaktivierungsmodus erforderlich ist, wird durch den Leerlauf der Kipphebelbaugruppe berücksichtigt, die in dem Niederhubmodus betrieben wird, und ein Restbetrag des gesamten Leerlaufs wird durch den Leerlauf der in dem entriegelten Modus betriebenen deaktivierenden Spieleinstelleinrichtung berücksichtigt.
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In anderen Merkmalen umfasst die Kipphebelbaugruppe einen inneren Arm, einen äußeren Arm, der schwenkbar mit dem inneren Arm gekoppelt ist, und eine Riegelbaugruppe mit einem Riegel, und wobei der Riegel zwischen einer ersten Konfiguration in dem Hochhubmodus und einer zweiten Konfiguration in dem Niedrighubmodus betätigt wird. Der Riegel steht mit einem von inneren und äußeren Armen in Eingriff, so dass sich der äußere Arm mit dem inneren Arm in dem Hochhubmodus dreht. Der Riegel ist von einem der inneren und äußeren Arme getrennt, so dass sich einer der inneren und äußeren Arme unabhängig von dem anderen der inneren und äußeren Arme in dem Niederhubmodus dreht. Der Riegel kann mechanisch, hydraulisch, elektrisch oder durch andere Mittel betätigt werden.
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Gemäß weiteren Merkmalen ist die deaktivierende Spieleinstelleinrichtung eine Zwei-Positions-Spieleinstelleinrichtung, die sich zwischen einer ersten Position, bei der die Spieleinstelleinrichtung verriegelt ist, und einer zweiten Position, bei der die Spieleinstelleinrichtung entriegelt ist, bewegt. Die deaktivierende Spieleinstelleinrichtung schließt einen inneren Abschnitt ein, der sich relativ zu einem äußeren Abschnitt in der ersten Position zumindest teilweise nach außen zu einer Stelle erstreckt, an der Verriegelungsstifte durch ein Vorspannelement in eine Position nach außen vorgespannt sind, in der sie mit einer in dem äußeren Abschnitt definierten ringförmigen Kerbe einrasten.
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Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung. Es versteht sich, dass die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zum Zwecke der Veranschaulichung gedacht sind und den Umfang der Offenbarung nicht einschränken sollen.
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Figurenliste
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Es versteht sich, dass die dargestellten Grenzen von Elementen in den Zeichnungen nur ein Beispiel der Grenzen darstellen. Ein Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass ein einzelnes Element als mehrere Elemente ausgelegt sein kann oder dass mehrere Elemente als ein einzelnes Element ausgelegt sein können. Ein als internes Merkmal gezeigtes Element kann als externes Merkmal implementiert werden und umgekehrt.
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Ferner sind in den beigefügten Zeichnungen und der folgenden Beschreibung gleiche Teile in den Zeichnungen und der Beschreibung jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind möglicherweise nicht maßstabsgetreu gezeichnet und die Proportionen bestimmter Teile wurden zur Vereinfachung der Darstellung übertrieben dargestellt.
- 1A eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften zweistufigen VVL-Kipphebelbaugruppe, die gemäß einem Beispiel nach Stand der Technik aufgebaut ist;
- 1B ist eine Teilschnittansicht der Kipphebelbaugruppe von 1A und mit einem beispielhaften Motorventil und einer Spieleinstelleinrichtung gezeigt, wobei die Kipphebelbaugruppe eine Riegelbaugruppe einschließlich eines Verriegelungsstifts aufweist, der in einer entriegelten Position gezeigt ist;
- 1C ist eine Teilschnittansicht der Kipphebelbaugruppe aus 1B und mit dem Verriegelungsstift in einer verriegelten Position gezeigt;
- 2 ist ein beispielhaftes Diagramm, das den Ventilhub gegenüber dem Nockenwinkel für den Kipphebel von 1A veranschaulicht, wobei ein Hochhub (durchgezogene Linie) gezeigt wird, wenn der Riegel in einer verriegelten Position ist und ein Niederhub (gestrichelte Linie), wenn der Riegel in einer entriegelten Position ist, gemäß einem Beispiel nach Stand der Technik;
- 3A ist eine Teilschnittansicht einer Zwei-Positions-Spieleinstelleinrichtung, die in einer Zylinderdeaktivierungs-Kipphebelbaugruppe gemäß einem Beispiel nach Stand der Technik verwendet wird, wobei die Zwei-Positions-Spieleinstelleinrichtung in einer ersten entriegelten (entsicherten) Position gezeigt ist;
- 3B ist eine Teilschnittansicht der Zwei-Positions-Spieleinstelleinrichtung von 3A, die in einer zweiten verriegelten (gesicherten) Position gezeigt ist;
- 4 ist eine beispielhafte Darstellung, die den Ventilhub gegenüber dem Nockenwinkel für die Kipphebelkonfiguration von 3A und 3B zeigt;
- 5 ist eine schematische Teilansicht eines Systems zum Betreiben einer Kipphebelbaugruppe in einem Zylinderdeaktivierungsmodus einschließlich einer Teilschnittansicht einer Kipphebelbaugruppe und einer deaktivierenden Spieleinstelleinrichtung, die gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung aufgebaut und mit einem beispielhaften Motorventil gezeigt ist;
- 6 ist ein beispielhaftes Diagramm, das den Ventilhub gegenüber dem Nockenwinkel für die System- und Kipphebelkonfiguration von 5 veranschaulicht; und
- 7 ist ein Verfahren zum Betreiben einer deaktivierenden Spieleinstelleinrichtung mit einem zweistufigen VVL-Kipphebel, gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung;
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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In der folgenden Beschreibung wird zur Vereinfachung der Beschreibung der Figuren eine bestimmte Terminologie verwendet, die nicht einschränkend sein soll. Die Begriffe „aufwärts“, „abwärts“ und andere Richtungsbegriffe, die hierin verwendet werden, werden so verstanden, dass sie ihre normalen Bedeutungen haben und werden sich auf jene Richtungen beziehen, wie die Zeichnungsfiguren normalerweise betrachtet werden.
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Wie aus der folgenden Erörterung ersichtlich wird, stellen die vorliegenden Lehren eine Kipphebelbaugruppe und eine deaktivierende Spieleinstelleinrichtungskombination und ein verwandtes Verfahren zum Betreiben der Kipphebelbaugruppe und der deaktivierenden Spieleinstelleinrichtung bereit, die eine Spieleinstelleinrichtung mit reduzierter Größe ermöglichen. Herkömmliche deaktivierende Spieleinstelleinrichtungen können teilweise aufgrund der langen Hublänge, die benötigt wird, um einen Leerlauf für einen vollen Nockenhub zu ermöglichen, ziemlich groß sein. Die vorliegenden Lehren kombinieren einen zweistufigen Kipphebel mit variablem Ventilhub- (VVL) Kipphebel mit einer deaktivierenden Spieleinstelleinrichtung. Ein verwandtes Steuerverfahren wird bereitgestellt, welches das Motorventil deaktiviert, indem der Kipphebel in einen Niedrighubmodus versetzt wird und gleichzeitig oder nachfolgend die deaktivierende Spieleinstelleinrichtung entriegelt wird. In dieser Hinsicht umfasst eine Steuerstrategie für Zylinderdeaktivierung das Betreiben des VVL-Kipphebels auf einem Niederhubprofil, wenn sich das Ventil in dem Deaktivierungsmodus befindet. Die Strategie erfordert eine kleinere Zylinderdeaktivierungs-Spieleinstelleinrichtung, die einen verringerten Bauraum für die deaktivierende Spieleinstelleinrichtung erfordern würde, was eine kleinere, kostenreduzierte deaktivierende Spieleinstelleinrichtung ermöglicht.
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Die vorliegende Offenbarung stellt eine verbesserte Packung einer deaktivierenden Spieleinstelleinrichtung bereit, während gleichzeitig drei VVA-Optionen (Hochhub, Niederhub und Deaktivierung) bereitgestellt werden. Die kleinere Packung ermöglicht mehr Anwendungen der Technologie. Wie hierin verwendet, wird der Ausdruck „Hochhub“ verwendet, um einen Ventilhub zu bezeichnen, dessen Hub größer ist als ein „Niederhub“. Zum Beispiel kann ein Hochhub ein normales oder erweitertes Ventilhub-Ereignis sein, während das Niederhub-Ereignis kürzer ist. So kann das Hochhub-Ereignis beispielsweise ein spätes Schließen des Einlassventils (Late Intake Valve Closing - LIVC) oder normales Schließen des Einlassventils bereitstellen, während das Niederhub-Ereignis ein frühes Schließen des Einlassventils (Early Intake Valve Closing - EIVC) bereitstellen kann.
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Mit anfänglicher Bezugnahme auf die 1A und 1B ist eine elektronische Kipphebelbaugruppe gezeigt, die gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist und allgemein mit dem Bezugszeichen 10 identifiziert wird. Die Kipphebelbaugruppe 10 schließt einen inneren Arm 12 und einen äußeren Arm 14 ein. Die inneren und äußeren Arme 12 und 14 sind schwenkbar miteinander an einer Schwenkachse 18 gekoppelt. Die Kipphebelbaugruppe 10 enthält eine Drei-Walzen-Konfiguration einschließlich einer inneren Walze 22, die an dem inneren Kipphebel 12 bereitgestellt wird, und äußere Walzen 24 und 26, die an dem äußeren Kipphebel 14 angeordnet sind. Eine Riegelbaugruppe 30 ist zwischen einer ersten Konfiguration in einem Hochhubmodus und einer zweiten Konfiguration in einem Niederhubmodus beweglich. In dem Hochhubmodus wird ein Verriegelungsstift 32 in eine eingreifende (verriegelte, 1C) Position mit dem inneren Arm 12 übertragen, wodurch sich der innere Arm und der äußere Arm gemeinsam drehen. In einem Niederhubmodus wird der Verriegelungsstift 32 in eine getrennte (entriegelte, 1B) Position mit dem inneren Arm 12 zurückgezogen, wodurch sich innere und äußere Arme 12 und 14 unabhängig drehen.
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In dem gezeigten Beispiel kann der Verriegelungsstift 32 durch eine Riegelbetätigungsvorrichtung 38 in die verriegelte Position gedrückt werden. Die Riegelbetätigungsvorrichtung 38, die in 1B gezeigt ist, schließt einen Wählnocken 40 ein, der auf einer Hilfsnockenwelle 42 angeordnet ist. Die Hilfsnockenwelle 42 kann durch ein beliebiges geeignetes Mittel, wie zum Beispiel einen Elektromotor, gedreht werden. Die Drehung der Wählnocke 40 bewirkt, dass ein Wählnocken 44 eine Ausgleichsfeder 46 komprimiert und dadurch den Verriegelungsstift 32 nach links überträgt, wie in 1B gezeigt. Eine Rückstellfeder 48 spannt normalerweise den Verriegelungsstift 32 in der entriegelten Position vor, wenn der Wählnocken 44 nicht auf die Ausgleichsfeder 46 gerichtet ist.
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Mit besonderem Bezug nun auf 1B und 2 öffnet, wenn die Kipphebelbaugruppe 10 verriegelt ist, der Nocken 60 das Motorventil 66 auf hohen Hub 50 (2). Wenn die Kipphebelbaugruppe 10 entriegelt ist, öffnet der Nocken 60 das Motorventil 66 auf niedrigen Hub 52 (2). Die Kipphebelbaugruppe 10 wird für den Betrieb mit einer drei-gelappten Nocke 60, einer Spieleinstelleinrichtung 62, einem Ventil 66, einer Ventilfeder 70 und einer Federhalterung 72 konfiguriert, gezeigt. Die Nocke 60 verfügt über einen Nocken mit hohem Hub 76 und einen ersten und zweiten Nocken mit niedrigem Hub 78, 79.
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Während des Hochhubmodus berührt der Nocken mit hohem Hub 76 die innere Walze 22 auf dem inneren Arm 12. In dem Hochhubmodus ist der äußere Arm 14 mit dem inneren Arm 12 durch den Verriegelungsstift 32 verriegelt. Während des Motorbetriebs drückt der Nocken mit hohem Hub 76 periodisch den inneren Arm 12 nach unten. Da der innere Arm 12 mit dem äußeren Arm 14 verriegelt ist, wird die Bewegung mit hohem Hub auf das Ventil 66 übertragen. Wenn der Kipphebel 10 in dem Niederhubmodus ist, ist der äußere Arm 14 nicht mit dem inneren Arm 12 verriegelt, und so überträgt sich die Hochhubbewegung, die durch den inneren Arms 12 gezeigt wird, nicht auf das Ventil 66. Stattdessen berühren die Nocken mit niedrigem Hub 78 und 79 die Walzen 24, 26 auf dem inneren Arm 12 und erzeugt eine Niederhubbewegung, die auf das Ventil 66 übertragen wird.
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Es versteht sich, dass die Kipphebelbaugruppe
10 lediglich beispielhaft ist und dass andere Kipphebelbaugruppen, die zwischen einem Hochhubmodus und einem Niederhubmodus umschalten, in Verbindung mit der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können. Zum Beispiel ist eine geeignete Schalt-Kipphebelbaugruppe in dem
US-Patent Nr. 9.790.823 , das der Eaton Corporation zugewiesen ist, offenbart, deren Inhalt hierin ausdrücklich durch Bezugnahme aufgenommen wird. Es versteht sich ferner, dass der Verriegelungsstift
32 durch jede geeignete mechanische, hydraulische und/oder elektrische Vorrichtung betätigt werden kann. Eine geeignete Konfiguration ist in der
U.S. Patentanmeldung 2017/0198613 , das der Eaton SRL zugewiesen ist, offenbart, deren Inhalt hierin ausdrücklich durch Bezugnahme aufgenommen wird.
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Nun bezugnehmend auf die 3A und 3B ist eine beispielhafte deaktivierende Spieleinstelleinrichtung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung gezeigt und allgemein mit der Bezugsnummer 80 bezeichnet. Die deaktivierende Spieleinstelleinrichtung 80 ist mit einem beispielhaften Kipphebel 82 gezeigt, der sich in Reaktion auf den Kontakt durch eine rotierende Nocke 84 bewegt. Die Bewegung des Kipphebels 82 bewirkt, dass sich ein Ventil 88 öffnet und schließt. Die beispielhafte deaktivierende Spieleinstelleinrichtung 80 ist konfiguriert, um sich zwischen einem entriegelten Modus (3A) und einem verriegelten Modus (3B) zu bewegen. In dem entriegelten Modus wird ein innerer Abschnitt 90 innerhalb eines äußeren Abschnitts 92 zurückgezogen, so dass diametral gegenüberliegende Verriegelungsstifte 96 gegen die Vorspannung des Vorspannelements 98 zurückgezogen werden. In dem verriegelten Modus erstreckt sich der innere Abschnitt 90 zumindest teilweise nach außen relativ zu dem äußeren Abschnitt 92 zu einer Stelle, an der Verriegelungsstifte 96 durch ein Vorspannelement 98 nach außen vorgespannt sind, in eine Position, in der er mit einer in dem äußeren Abschnitt 92 definierten ringförmigen Kerbe 99 einrastet. Die Vorspannelemente 106 und 108 können ferner den inneren Abschnitt 90 dazu bringen, sich relativ zu dem äußeren Abschnitt 92 nach außen zu bewegen.
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Die deaktivierende Spieleinstelleinrichtung 80 ist ein Zwei-Positions-Spieleinstelleinrichtung, die sich zwischen einer ersten Position, bei der die Spieleinstelleinrichtung 80 verriegelt ist (3B) und einer zweiten Position, bei der die Spieleinstelleinrichtung 80 entriegelt ist (3A), bewegt. Die Zwei-Positions-Spieleinstelleinrichtung 80 kann sich zwischen der verriegelten und der entriegelten Position einer Betätigungsvorrichtung 100 bewegen. Die Betätigungsvorrichtung 100 wirkt auf den Verriegelungsstift 96 ein. In der entriegelten Position öffnet sich das Motorventil 88, das Plot 102 (4) folgt, nicht. Wenn die Spieleinstelleinrichtung verriegelt ist ( 3B), öffnet die Nocke 84 das Motorventil 88 auf sein standardmäßiges Hubprofil 104 ( 4).
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Bei der in den 3A und 3B gezeigte Konfiguration, welche die deaktivierende Spieleinstelleinrichtung 80 verwendet, kann die deaktivierende Spieleinstelleinrichtung 80 einen Hub entsprechend des vollen Ventilhubs erfordern. Dies bedeutet, dass die deaktivierende Spieleinstelleinrichtung 80 eine signifikante Menge an Leerlauf berücksichtigen muss, um den vollen Ventilhub zuzulassen. In vielen Anwendungen kann eine deaktivierende Spieleinstelleinrichtung mit einer derart großen Größe und notwendigen Kosten, die zur Berücksichtigung des Leerlaufs erforderlich sind, ein Hindernis für die Verwendung darstellen.
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Es versteht sich, dass die deaktivierende Spieleinstelleinrichtung 80, die in den 3A und 3B gezeigt wird, lediglich beispielhaft ist, und dass andere deaktivierende Spieleinstelleinrichtungen gezeigt werden können, um das Ausmaß des Leerlaufs zu betonen, der benötigt wird, um den vollen Ventilhub zuzulassen. Solche deaktivierenden Spieleinstelleinrichtungen können eine Betätigungsvorrichtung 100 verwenden, die eine beliebige Kombination von hydraulischer, mechanischer und elektrischer Natur ist.
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Nun bezugnehmend auf die 5-7 wird ein System 110 zum Betreiben einer Kipphebelbaugruppe 210 und einer deaktivierenden Spieleinstelleinrichtung 280 gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Das System 110 umfasst eine Steuerung 112, die wahlweise mit einer Riegelbetätigungsvorrichtung 238 der Kipphebelbaugruppe 210 und einer Betätigungsvorrichtung 200 der deaktivierenden Spieleinstelleinrichtung 280 kommuniziert. Die Kombination Kipphebelbaugruppe 210 und deaktivierende Spieleinstelleinrichtung 280 stellt drei VVA-Optionen, einschließlich Hochhub, Niederhub und Zylinderdeaktivierung bereit. Das hierin offenbarte Verfahren umfasst das Einstellen der Steuerstrategie für die Deaktivierung, so dass die VVL-Kipphebelbaugruppe 210 mit einem niedrigen Hubprofil 252 arbeitet, wenn sich das Ventil 266 in dem Zylinderdeaktivierungsmodus befindet. Die Strategie und das hierin offenbarte Verfahren erfordern eine deaktivierende Spieleinstelleinrichtung 280 mit kleinerem Zylinder (im Vergleich zu der deaktivierenden Spieleinstelleinrichtung 80, 3A) was eine bessere Packungsstruktur bei niedrigeren Kosten ergibt.
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Die Kipphebelbaugruppe 210 wird weiter beschrieben. Die Kipphebelbaugruppe 210 schließt einen inneren Arm 212 und einen äußeren Arm 214 ein. Die inneren und äußeren Arme 212 und 214 sind schwenkbar miteinander an einer Schwenkachse 218 gekoppelt.
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Die Kipphebelbaugruppe 210 enthält eine Drei-Walzen-Konfiguration einschließlich einer inneren Walze 222, die an dem inneren Kipphebel 212 bereitgestellt wird, und die äußeren Walzen 224 und 226, die an dem äußeren Kipphebel 214 angeordnet sind. Eine Riegelbaugruppe 230 ist zwischen einer ersten Konfiguration in einem Hochhubmodus und einer zweiten Konfiguration in einem Niederhubmodus beweglich. In dem Hochhubmodus wird ein Verriegelungsstift 232 in eine eingreifende (verriegelte) Position mit dem inneren Arm 212 übertragen, wodurch sich die inneren und der äußeren Arme 212, 214 gemeinsam drehen. In einem Niederhubmodus wird der Verriegelungsstift 232 in eine getrennte (entriegelte) Position mit dem inneren Arm 212 zurückgezogen, wodurch sich die inneren und äußeren Arme 212 und 214 unabhängig drehen.
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In dem gezeigten Beispiel kann der Verriegelungsstift 232 durch eine Riegelbetätigungsvorrichtung 238 in die verriegelte Position gedrückt werden. Die Riegelbetätigungsvorrichtung 238, die in 5 gezeigt ist, schließt eine Wählnocke 240 ein, die auf einer Hilfsnockenwelle 242 angeordnet ist. Die Hilfsnockenwelle 242 kann durch ein beliebiges geeignetes Mittel, wie zum Beispiel einen Elektromotor, gedreht werden. Die Drehung der Wählnocke 240 bewirkt, dass ein Wählnocken 244 eine Ausgleichsfeder 246 komprimiert und dadurch den Verriegelungsstift 232 nach links überträgt, wie in 5 zu sehen. Eine Rückstellfeder 248 spannt normalerweise den Verriegelungsstift 232 auf die entriegelte Position vor, wenn der Wählnocken 244 nicht auf die Ausgleichsfeder 246 gerichtet ist.
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Nun mit besonderem Bezug auf die 5 und 6 öffnet die Nocke 260, wenn die Kipphebelbaugruppe 210 verriegelt ist, das Motorventil 266 bei hohem Hub 250 (6). Wenn die Kipphebelbaugruppe 210 entriegelt ist, öffnet die Nocke 260 das Motorventil 266 bei niedrigem Hub 252 (6). Die Kipphebelbaugruppe 210 wird für den Betrieb mit einer drei-gelappten Nocke 260, der Spieleinstelleinrichtung 280, einem Ventil 266, einer Ventilfeder 270 und einer Federhalterung 272 konfiguriert, gezeigt. Die Nocke 260 verfügt über einen Nocken mit hohem Hub 276 und einen ersten und zweiten Nocken mit niedrigem Hub 278, 279.
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Während des Hochhubmodus berührt der Nocken mit hohem Hub 276 die innere Walze 222 auf dem inneren Arm 212. In dem Hochhubmodus ist der äußere Arm 214 mit dem inneren Arm 212 durch den Verriegelungsstift 232 verriegelt. Während des Motorbetriebs drückt der Nocken mit hohem Hub 276 periodisch den inneren Arm 212 nach unten. Da der innere Arm 212 mit dem äußeren Arm 214 verriegelt ist, wird die Bewegung mit hohem Hub auf das Ventil 266 übertragen. Wenn die Kipphebelbaugruppe 210 in dem Niederhubmodus ist, ist der äußere Arm 214 nicht mit dem inneren Arm 212 verriegelten, so dass sich eine Hochhubbewegung, die durch den inneren Arm 212 ausgeführt wird, nicht auf das Ventil 266 überträgt. Stattdessen berühren die Nocken mit niedrigem Hub 278 und 279 die Walzen 224, 226 auf dem äußeren Arm 214 und erzeugt eine Niederhubbewegung, die auf das Ventil 266 übertragen wird.
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Die Strategie zur Deaktivierung kann, wenn sie von einem hohen Ventilhubmodus ausgeht, schrittweise zu dem ersten Entriegeln der Kipphebelbaugruppe 110 führen, um das Ventil in den Niederhubmodus zu versetzen, und dann, zweitens, die deaktivierende Spieleinstelleinrichtung 280 zu entriegeln. Wenn die Spieleinstelleinrichtung 280 zuerst in den entriegelten Modus versetzt wird, kann dies bewirken, dass das Ventil vorzeitig auf seinen Sitz trifft. In einem Beispiel ist es möglich, gleichzeitig sowohl die Kipphebelbaugruppe 110 als auch die deaktivierenden Spieleinstelleinrichtung 280 zu entriegeln. Durch Eintreten in einen deaktivierten Zustand während des Niederhub-Ereignisses, wird weniger Hub der Deaktivierungskapsel erfordert (siehe innerer Abschnitt 90, 3A), wodurch sie verkürzt wird und die Gesamtgröße der Packung verringert wird.
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Die Steuerung 112 kann mit der Riegelbetätigungseinrichtung 238 der Kipphebelbaugruppe 210 und der Betätigungseinrichtung 200 der deaktivierenden Spieleinstelleinrichtung 280 kommunizieren. Die Betätigungsvorrichtung 200 kann irgendeine Kombination von hydraulischen, mechanischen, elektrischen oder anderen Mitteln zum Bewegen des inneren Abschnitts (siehe innerer Abschnitt 90, 3A) der deaktivierenden Spieleinstelleinrichtung 280 zwischen der entriegelten zurückgezogenen Position (siehe 3A) und der verriegelten ausgefahrenen Position sein (siehe 3B).
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Das Ventil 266 kann in einem Hochhubmodus oder einem Niederhubmodus unter jeder Bedingung betrieben werden, während sich die Spieleinstelleinrichtung in einem Aktivierungszustand befindet. Die Steuerung 112 kann Prozessoren, Speichervorrichtungen und/oder Algorithmen umfassen, die in einer Speichervorrichtung gespeichert werden. Eine geeignete Schaltung und Fluidhandhabung wird auch bereitgestellt. Wie oben erwähnt, können andere Verriegelungs- und Entriegelungsmechanismen an der Kipphebelbaugruppe 110 angebracht werden. Zum Beispiel kann die Kipphebelbaugruppe 110 elektronische Verriegelungsmechanismen anstelle der gezeigten mechanischen Verriegelungen umfassen. Hydraulische Verriegelungsmechanismen können verwendet werden. Die Orientierung der inneren und äußeren Arme 212, 214 und die Verwendung der jeweiligen Walzen 222, 224 und 226 sind beispielhaft. Andere Kipphebel, wie jene, die ein oder mehrere Gleitpolster verwenden, können verwendet werden, oder jene, die beispielsweise andere Feder- oder Walzenkonfigurationen verwenden.
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Eine Deaktivierungskapsel kann zum Umwandeln zwischen dem aktiven Hubstatus und dem deaktivierten Hubstatus verwendet werden. Der deaktivierte Hubstatus kann bedeuten, dass das verbundene Ventil sich nicht öffnet und schließt, während der aktive Hubstatus das Öffnen und Schließen des Ventils umfasst. Die Deaktivierungskapsel kann einstückig mit einer hydraulischen Spieleinstelleinrichtung ausgebildet sein. Wie dargestellt, können separate Ölzuführungen, die mit Steuereinheiten (wie zum Beispiel Steuerung 112) verbunden sind, zu dem Spieleinstellabschnitt und zu dem Deaktivierungskapselabschnitt führen. Es wird auch in Betracht gezogen, dass ein einziges hydraulisches System mit geeigneten Ventilkonfigurationen verwendet werden kann, um sowohl der Riegelbetätigungsvorrichtung 238 der Kipphebelbaugruppe 210 als auch die Betätigungsvorrichtung 200 der deaktivierenden Spieleinstelleinrichtung 280 zu steuern.
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Nun bezugnehmend auf 7 wird ein beispielhaftes Verfahren zum Betreiben einer Kipphebelbaugruppe in einem Zylinderdeaktivierungsmodus gezeigt und allgemein mit dem Bezugszeichen 310 identifiziert. Eine zwei-stufige variable Ventilhub-Kipphebelbaugruppe 210 wird bei 320 bereitgestellt. Eine deaktivierende Spieleinstelleinrichtung 280 wird bei 322 bereitgestellt. Die Steuerung wählt die Zylinderdeaktivierung bei 324 aus. Die Kipphebelbaugruppe 210 wird bei 326 in einem Niederhubmodus betrieben. Die deaktivierende Spieleinstelleinrichtung 280 wird bei 328 in dem entriegelten Modus betrieben. Der gesamte Leerlauf wird als eine Kombination des Kipphebel-Leerlaufs und des Leerlaufs der deaktivierenden Spieleinstelleinrichtung bei 330 berücksichtigt. In dieser Hinsicht wird eine erste Menge des gesamten Leerlaufs, der für den Zylinderdeaktivierungsmodus erforderlich ist, durch den Leerlauf der Kipphebelbaugruppe 110, die in dem Niederhubmodus betrieben wird, berücksichtigt und eine Restmenge des gesamten Leerlaufs wird durch den Leerlauf der deaktivierenden Spieleinstelleinrichtung 280, die in dem verriegelten Modus betrieben wird, berücksichtigt.
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Für die Zwecke dieser Offenbarung und sofern nicht anders angegeben, bedeutet „ein“ oder „eine“ „ein oder mehrere“. Insoweit der Begriff „schließt ein“ oder „einschließlich“ in der Beschreibung oder in den Ansprüchen verwendet wird, soll dieser ähnlich wie der Begriff „umfassend“ inklusive bedeuten, da dieser Begriff dahingehend interpretiert wird, wenn er als ein Übergangswort in einem Anspruch eingesetzt wird. Darüber hinaus soll, insoweit der Begriff „oder“ verwendet wird (z. B. A oder B), er „A oder B oder beide“ bedeuten. Wenn die Anmelder „nur A oder B, aber nicht beide“ sagen wollen, dann wird der Begriff „nur A oder B, aber nicht beide“ verwendet. Somit wird der Begriff „oder“ hierin in der inklusiven und nicht in der exklusiven Verwendung eingesetzt. Siehe Bryan A. Garner, A Dictionary of Modern Legal Usage 624 (2d. Ed. 1995). Auch sollen, insoweit die Begriffe „in“ oder „ins“ in der Beschreibung oder in den Ansprüchen verwendet werden, diese zusätzlich „auf“ oder „darauf“ bedeuten. Darüber hinaus soll, insoweit der Begriff „verbinden“ in der Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet wird, dieser nicht nur „direkt verbunden mit“, sondern auch „indirekt verbunden mit“ bedeuten, wie verbunden über eine andere Komponente oder mehrere Komponenten. Wie hierin verwendet, wird „etwa“ von Durchschnittsfachleuten verstanden und variiert in gewissem Maße, je nach dem Kontext in dem es verwendet wird. Wenn es Verwendungen des Begriffs gibt, die Durchschnittsfachleuten in Anbetracht des Kontextes, in dem er verwendet wird, nicht klar sind, bedeutet „etwa“ bis zu plus oder minus 10% des speziellen Begriffs. Von etwa X bis Y soll von etwa X bis etwa Y bedeuten, wobei X und Y die spezifizierten Werte sind.
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Während die vorliegende Offenbarung verschiedene Beispiele darstellt und diese Ausführungsformen detailliert beschrieben wurden, ist es nicht die Absicht des Anmelders, den Schutzumfang der beanspruchten Erfindung auf solche Details zu beschränken oder in irgendeiner Weise einzuschränken. Zusätzliche Vorteile und Modifikationen werden Fachleuten leicht ersichtlich sein. Daher ist die Offenbarung in ihren allgemeineren Gesichtspunkten nicht auf die gezeigten und beschriebenen spezifischen Details und veranschaulichenden Beispiele beschränkt. Dementsprechend können Abweichungen von solchen Details vorgenommen werden, ohne vom Geist oder Umfang der beanspruchten Offenbarung des Anmelders abzuweichen. Darüber hinaus sind die vorstehenden Ausführungsformen veranschaulichend und kein einzelnes Merkmal oder Element ist für alle möglichen Kombinationen, die in dieser oder einer späteren Anmeldung beansprucht werden können, wesentlich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 62550400 [0001]
- US 9790823 [0022]
- US 2017/0198613 [0022]
