DE112019001130T5

DE112019001130T5 - Betätigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112019001130T5
Application number: DE112019001130.8T
Authority: DE
Inventors: Yuriy Mysak; Nicola Andrisani; Emanuele RAIMONDI
Original assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Current assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2020-11-26
Also published as: CN112074655A; WO2019170758A1; US20210040868A1; GB201803573D0; CN112074655B; US11268410B2

Abstract

Es wird eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Komponente einer schaltbaren Ventiltriebvorrichtung eines Verbrennungsmotors offengelegt. Die Betätigungsvorrichtung umfasst einen Tragkörper; einen Betätigungshebel, der für eine Schwenkbewegung zwischen einer ersten Position zur Betätigung der Komponente und einer zweiten Position zum Ermöglichen der Deaktivierung der Komponente angebracht ist; und ein Vorspannmittel, das so angeordnet ist, dass es den Betätigungshebel aus der zweiten Position in Richtung der ersten Position drückt. Das Vorspannmittel wird vorgespannt, wenn eine Betätigungsquelle bewirkt, dass sich der Betätigungshebel in der zweiten Position befindet. Wenn die Betätigungsquelle versucht, die Komponente zu betätigen, wenn die Komponente der schaltbaren Ventiltriebvorrichtung nicht betätigbar ist, bewirkt das Vorspannmittel, dass der Betätigungshebel aus der zweiten Position in die erste Position schwenkt, wodurch die Komponente betätigt wird, wenn die Komponente wieder betätigbar wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Betätigung, genauer gesagt auf die Betätigung von Komponenten schaltbarer Ventiltriebvorrichtungen eines Verbrennungsmotors.
Hintergrund
Verbrennungsmotoren können schaltbare Motor- oder Ventiltriebvorrichtungen aufweisen. Ventiltriebbaugruppen können z.B. einen schaltbaren Kipphebel (auch als schaltbarer Fingerstößel bezeichnet) umfassen, um die Steuerung der Ventilbetätigung durch Wechsel zwischen mindestens zwei oder mehr Betriebsarten (z.B. Ventilhubmodi) zu ermöglichen. Solche Kipphebel beinhalten typischerweise mehrere Körper, wie z.B. einen inneren und einen äußeren Arm. Diese Körper sind miteinander verriegelt, um eine Betriebsart (z.B. eine erste Ventil-Hub-Betriebsart) zu ermöglichen, und sind entriegelt und können daher gegeneinander schwenken, um eine zweite Betriebsart (z.B. eine zweite Ventil-Hub-Betriebsart) zu ermöglichen. Typischerweise wird ein beweglicher Verriegelungsstift verwendet und betätigt bzw. entriegelt, um zwischen den beiden Betriebsarten umzuschalten.
WO 2013/156610 Al [EATON SRL] stellt einen solchen schaltbaren Kipphebel mit beweglichem Verriegelungsstift vor. Die Standardposition des Verriegelungsstiftes ist entriegelt, und er wird in dieser Position durch Vorspannmittel gehalten. Bei Bedarf wird der Verriegelungsstift durch einen externen Betätigungsmechanismus, der auf einer Blattfeder basiert, in die verriegelte Position gebracht. Wenn eine Betätigung erforderlich ist, wird die Blattfeder so gesteuert, dass sie sich um einen bestimmten Betrag so dreht, dass sie in eine Rolle des Verriegelungsstifts eingreift und somit den Verriegelungsstift in die verriegelte Position drückt. Auf diese Weise wird die Betriebsart, für die der vorgesehene schaltbare Kipphebel vorgesehen ist, gesteuert, um beispielsweise eine interne Abgasrückführung zu ermöglichen.
Die Umsetzung der Betätigung von schaltbaren Kipphebeln kann sich aufgrund der engen Verpackungsvorschriften bei Verbrennungsmotoren als schwierig erweisen.
Zusammenfassung
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Komponente einer schaltbaren Ventiltriebvorrichtung eines Verbrennungsmotors vorgesehen, wobei die Betätigungsvorrichtung aufweist: einen Tragkörper zur Anbringung an einem Zylinderkopfdeckel des Verbrennungsmotors; einen am Tragkörper angebrachten Betätigungshebel zur Schwenkbewegung des Betätigungshebels zwischen einer ersten Stellung zur Betätigung der Komponente der schaltbaren Ventiltriebvorrichtung und einer zweiten Stellung, um die Deaktivierung der Komponente der schaltbaren Ventiltriebvorrichtung zu ermöglichen; und ein Vorspannmittel, das so angeordnet ist, dass es den Betätigungshebel aus der zweiten Stellung in die erste Stellung drückt; wobei die Vorrichtung so angeordnet ist, dass das Vorspannmittel im Gebrauch vorgespannt wird, wenn eine Betätigungsquelle bewirkt, dass sich der Betätigungshebel in der zweiten Position befindet; und wenn die Betätigungsquelle versucht, die Komponente zu betätigen, wenn die Komponente der schaltbaren Ventiltriebvorrichtung nicht betätigbar ist, bewirkt das Vorspannmittel, dass der Betätigungshebel aus der zweiten Position in die erste Position schwenkt, um dadurch die Komponente der schaltbaren Ventiltriebvorrichtung zu betätigen, wenn die Komponente wieder betätigbar wird.
Die Betätigungsvorrichtung kann so angeordnet sein, dass bei Gebrauch, wenn die Betätigung versucht, die Komponente zu betätigen, und die Komponente der schaltbaren Ventiltriebvorrichtung betätigbar ist, das Vorspannmittel bewirkt, dass der Betätigungshebel von der zweiten Position in die erste Position schwenkt, wodurch die Komponente der schaltbaren Ventiltriebvorrichtung im Wesentlichen sofort betätigt wird.
Der Betätigungshebel kann schwenkbar am Trägerkörper an oder in Richtung eines Mittelteils des Betätigungshebels montiert werden, und die Vorspannvorrichtung kann den Betätigungshebel an einem ersten Endabschnitt des Betätigungshebels berühren, um dadurch eine Schwenkbewegung des Betätigungshebels in Richtung der ersten Position zu erzwingen.
Das Vorspannmittel kann den Tragkörper berühren und kann so angeordnet sein, dass es den ersten Endabschnitt des Betätigungshebels vom Tragkörper wegdrängt, um dadurch eine Schwenkbewegung des Betätigungshebels in Richtung der ersten Position zu erzwingen.
Ein zweiter Endabschnitt des Betätigungshebels, auf einer dem ersten Endabschnitt des Betätigungshebels gegenüberliegenden Seite des Mittelabschnitts, kann so angeordnet werden, dass er die Komponente der schaltbaren Ventiltriebvorrichtung berührt.
Die Betätigungsvorrichtung kann den Zylinderkopfdeckel des Verbrennungsmotors aufweisen, und der Tragkörper kann auf dem Zylinderkopfdeckel montiert werden.
Der Tragkörper kann einen Hauptkörper zur Befestigung des Zylinderkopfdeckels des Verbrennungsmotors und einen oder mehrere Stützflügel aufweisen, die vom Hauptkörper ausgehen und an denen der Betätigungshebel schwenkbar befestigt ist.
Die Betätigungsvorrichtung kann aufweisen: eine Welle, die durch die Betätigungsquelle drehbar ist; und einen gelappten Nocken, der auf der Welle angebracht ist; und die Vorrichtung kann so angeordnet werden, dass bei der Verwendung die Vorspannmittel vorgespannt werden, wenn die Betätigungsquelle die Welle dreht, so dass ein gelapptes Profil des gelappten Nockens den Betätigungshebel berührt, um dadurch zu bewirken, dass der Betätigungshebel aus der ersten Position schwenkt, um in der zweiten Position zu sein.
Die Vorrichtung kann so angeordnet sein, dass die Betätigungsquelle im Betrieb versucht, die Komponente zu betätigen, wenn die Betätigungsquelle die Welle so dreht, dass ein Grundkreis des gelappten Nockens den Betätigungshebel berührt oder auf ihn ausgerichtet ist.
Die Welle kann von einem Stützabschnitt des Zylinderkopfdeckels des Verbrennungsmotors getragen werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Ventiltriebbaugruppe vorgesehen, die die Betätigungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt und die schaltbare Ventiltriebvorrichtung umfasst.
Die schaltbare Ventiltriebvorrichtung kann ein schaltbarer Kipphebel sein, der einen ersten Körper und einen zweiten Körper aufweist, und die Komponente des schaltbaren Kipphebels kann eine Verriegelungsanordnung sein, die einen beweglichen Verriegelungsstift zum Verriegeln des ersten Körpers und des zweiten Körpers miteinander umfasst.
Die Ventiltriebbaugruppe kann so angeordnet werden, dass bei Gebrauch, wenn der Betätigungshebel von der zweiten Position in die erste Position bewegt wird, der Betätigungshebel die Verriegelungsanordnung des Kipphebels betätigt, um den Verriegelungsstift aus einer entriegelten Position zu bewegen, in welcher der erste Körper und der zweite Körper entriegelt sind, so dass der erste Körper und der zweite Körper relativ zueinander beweglich sind, so dass der schaltbare Kipphebel für eine zweite Betriebsart konfiguriert ist, in eine verriegelte Position, in der der erste Körper und der zweite Körper miteinander verriegelt sind, so dass der schaltbare Kipphebel für eine erste Betriebsart konfiguriert ist.
Die zweite Betriebsart kann eine Zylinderdeaktivierung sein.
Die Verriegelungsanordnung kann ein Vorspannelement aufweisen, das so angeordnet ist, dass es den Verriegelungsstift aus der verriegelten Position in die entriegelte Position drückt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Beispielen der Erfindung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird.
Figurenliste

1 zeigt schematisch eine Ventiltriebbaugruppe gemäß eines Beispiels.

Detaillierte Beschreibung
Unter Bezugnahme auf 1 weist eine Ventiltriebbaugruppe 1 eines Verbrennungsmotors (nicht abgebildet) eine Betätigungsvorrichtung 200 auf. Die Betätigungsvorrichtung 200 ist so angeordnet, dass sie eine Komponente 4 einer schaltbaren Ventiltriebvorrichtung 2 der Ventiltriebbaugruppe 1 betätigt. In diesem Beispiel ist die schaltbare Ventiltriebvorrichtung 2 ein schaltbarer Kipphebel 2, und die Komponente 4 des schaltbaren Kipphebels 2 ist eine bewegliche Verriegelungsanordnung 4 des Kipphebels 2.
Es sei darauf hingewiesen, dass in 1 aus Gründen der Darstellungsökonomie die Betätigungsvorrichtung 200 in perspektivischer Ansicht dargestellt ist, während der Kipphebel 2 im Querschnitt dargestellt ist. Es wird jedoch gewürdigt, dass in der Praxis, z.B. wie hier beschrieben, der Kipphebel 2 und die Betätigungsvorrichtung 200 in geeigneter Weise zueinander ausgerichtet werden können, z.B. so, dass die Längsachsen der Achse 215 und/oder der Welle 210 der Betätigungsvorrichtung 200 (nachstehend näher beschrieben) senkrecht zu der Ebene stehen, durch die der Querschnitt des Kipphebels 2 in der schematischen Darstellung von 1 genommen ist.
Der schaltbare Kipphebel 2 ist so angeordnet, dass er das Öffnen und Schließen eines Ventils (nicht abgebildet), z.B. eines Auslassventils (nicht abgebildet), eines Zylinders (nicht abgebildet) eines allgemeinen Verbrennungsmotors (nicht abgebildet) steuert. Die Verriegelungsanordnung 4 umfasst einen beweglichen Verriegelungsstift 80 zum Verriegeln eines inneren Körpers (nicht abgebildet) und eines äußeren Körpers 10 des Kipphebels 2 miteinander.
Schaltbare Kipphebel mit beweglichen Verriegelungsstiften sind an sich bekannt, siehe z.B. WO 2013/156610 Al [EATON SRL] In diesem Beispiel können der Innenkörper (nicht dargestellt) und der Außenkörper 10 durch den beweglichen Verriegelungsstift 80 miteinander verriegelt werden, um eine erste Betriebsart (z.B. einen ersten Ventilhub-Modus, z.B. eine Einzelhubbetriebsart, bei der das Ventil (nicht dargestellt) z.B. einmal pro Motorzyklus geöffnet wird, z.B. um eine „normale“ Motorbetriebsart zu ermöglichen) und entriegelt wird und somit relativ zueinander schwenken kann, um eine zweite Betriebsart zu ermöglichen (z.B. eine zweite Ventilhubbetriebsart, z.B. eine Deaktivierungsbetriebsart, bei der das Ventil (nicht dargestellt) während des Motorzyklus nicht geöffnet wird, z.B. um eine Zylinderdeaktivierung (CDA) zu ermöglichen).
Konkret sind in diesem Beispiel der äußere Körper 10 und der innere Körper (nicht dargestellt) an einer Schwenkachse (nicht dargestellt) schwenkbar miteinander verbunden. Ein erstes Ende (nicht dargestellt) des äußeren Körpers 10 berührt einen Ventilschaft (nicht dargestellt) des Ventils (nicht dargestellt) und ein zweites Ende 10a des äußeren Körpers 10 berührt einen hydraulischen Spieleinsteller (HLA) (nicht dargestellt). Der Außenkörper 10 ist so angeordnet, dass er sich um den HLA (nicht abgebildet) bewegt oder schwenkt.
Der Kipphebel 2 umfasst ferner am zweiten Ende des Außenkörpers 10 die Verriegelungsanordnung 4 mit dem Verriegelungsstift 80. Der Verriegelungsstift 80 wird gleitend in einer Bohrung 51 des Außenkörpers 10 des Kipphebels 2 aufgenommen. Der Verriegelungsstift definiert eine Kontaktfläche 53 zum Eingriff mit einer entsprechenden Fläche (nicht abgebildet) des inneren Körpers (nicht abgebildet), um den inneren Körper (nicht abgebildet) und den äußeren Körper 10 miteinander zu verriegeln.
Der Innenkörper (nicht abgebildet) kann mit einem Innenkörper-Nockenstößel (nicht abgebildet) versehen werden, z.B. mit einem Rollenstößel (nicht abgebildet) zum Folgen eines Hubnockens (nicht abgebildet). Der Außenkörper 10 kann mit einem Paar Rollenstößel (nicht abgebildet) versehen werden, z.B. mit Gleitstücken (nicht abgebildet), die auf beiden Seiten des Rollenstößels des Innenkörpers (nicht abgebildet) angeordnet sind, um einen Teil der Nockenwelle (nicht abgebildet) zu kontaktieren, auf dem der Hubnocken (nicht abgebildet) montiert ist.
Der Verriegelungsstift 80 ist beweglich zwischen einer ersten Position, in der der äußere Körper 10 und der innere Körper (nicht dargestellt) nicht verriegelt sind und daher relativ zueinander um die Schwenkachse 12 schwenken können, und einer verriegelten Position, in der der äußere Körper 10 und der innere Körper (nicht dargestellt) miteinander verriegelt sind und sich daher als ein einziger Körper um den HLA (nicht dargestellt) bewegen oder schwenken können. Wenn z.B. der innere Körper und der äußere Körper 10 entriegelt sind und ein Nocken eines Hubnockens (nicht abgebildet) in den Rollenfolger des inneren Körpers (nicht abgebildet) eingreift, kann der innere Körper (nicht abgebildet) relativ zum äußeren Körper gegen die Rückholfederanordnung (nicht abgebildet) 10 schwenken, so dass der Nocken des Hubnockens (nicht abgebildet) als „Totgang“ absorbiert wird und somit kein Ventilereignis auftreten kann, wohingegen, wenn der innere Körper (nicht abgebildet) und der äußere Körper 10 miteinander verriegelt sind, der Nocken des Hubnockens (nicht abgebildet), der mit dem Rollenstößel des inneren Körpers (nicht abgebildet) in Eingriff steht, dazu führen kann, dass der innere Körper und der äußere Körper 10 als ein einziger Körper um den HLA (nicht abgebildet) schwenken, was wiederum ein Ventilereignis auslösen kann. Der Kipphebel 2 kann ferner eine Rückstellfederanordnung (nicht abgebildet) enthalten, die den inneren Körper (nicht abgebildet) in seine Ruhestellung zurückführt, nachdem er in Bezug auf den äußeren Körper 10 geschwenkt wurde.
Die Verriegelungsanordnung 4 umfasst ein Vorspannelement 11, das den Verriegelungsstift 80 in die entriegelte Position vorspannt. Daher wird der Verriegelungsstift in einem Standardzustand durch das Vorspannelement 11 in seine unverriegelte Standardposition gedrängt. Das Vorspannelement 11 berührt an einem ersten Ende den äußeren Körper 10 des Kipphebels 2 und an einem zweiten Ende eine Lippe 55 eines Kontaktabschnitts 57, durch den der Verriegelungsstift 80 aufgenommen und mit dem der Verriegelungsstift 80 verbunden wird.
Es wird anerkannt, dass es sich bei dem Kipphebel 2 in einigen Beispielen um einen beliebigen Kipphebel handeln kann, der eine Vielzahl von Körper aufweist, die sich relativ zueinander bewegen und die miteinander verriegelt sind, um eine Betriebsart (Ventilhubbetrieb) zu ermöglichen, und die entriegelt sind und sich daher relativ zueinander bewegen können, um eine zweite Betriebsart (Ventilhubbetrieb) zu ermöglichen. Zum Beispiel kann der Kipphebel 2 für eine interne Abgasrückführung (iEGR), eine Zylinderdeaktivierung (CDA), vorzeitige Auslassventilöffnung (EEVO) oder ähnliche Anwendungen konfiguriert werden.
Die Betätigungsvorrichtung 200 dient zum Betätigen der Verriegelungsanordnung 4 des schaltbaren Kipphebels 2. Die Betätigung der Verriegelungsanordnung 4 kann z.B. dann gesteuert werden, wenn die Betriebsart des Kipphebels 2 geändert werden soll, z.B. wie oben beschrieben.
Die Betätigungsvorrichtung 200 weist einen Tragkörper 213, einen Betätigungshebel 212, der am Tragkörper 213 für eine Schwenkbewegung relativ zum Tragkörper 213 montiert ist, und ein Vorspannmittel 214 (hier auch als Nachgiebigkeitsfeder 214 bezeichnet) auf. Die Betätigungsvorrichtung 200 umfasst auch eine Betätigungsquelle (nicht abgebildet), z.B. einen Elektro- oder Hydraulikmotor oder eine andere geeignete Einrichtung, eine Welle 210, die durch die Betätigungsquelle (nicht abgebildet) drehbar ist, und einen gelappten Nocken 211, der auf der Welle 210 montiert ist.
Der Betätigungshebel 212 ist am Tragkörper 213 für eine Schwenkbewegung relativ zum Tragkörper 213 zwischen einer ersten Position (nicht dargestellt) zur Betätigung der Verriegelungsanordnung 4 und einer zweiten Position (wie in 1 dargestellt) zum Ermöglichen der Deaktivierung der Verriegelungsanordnung 4 angebracht. Das Vorspannmittel 214 ist so angeordnet, dass es den Betätigungshebel 213 aus der zweiten Stellung in Richtung der ersten Stellung drückt oder vorspannt.
Im Überblick und wie weiter unten ausführlicher beschrieben, ist die Vorrichtung 200 so angeordnet, dass im Gebrauch das Vorspannmittel 214 vorgespannt wird, wenn eine Betätigungsquelle bewirkt, dass der Betätigungshebel 212 in die zweite Position geschwenkt wird; und wenn die Betätigungsquelle versucht, die Verriegelungsanordnung 4 zu betätigen, wenn die Verriegelungsanordnung 4 nicht betätigbar ist, bewirkt das Vorspannmittel 214, dass der Betätigungshebel 212 aus der zweiten Position in die erste Position geschwenkt wird, wodurch die Verriegelungsanordnung 4 betätigt wird, wenn die Komponente 4 wieder betätigbar wird.
Der Betätigungshebel 212 ist schwenkbar am Tragkörper 213 an oder zu einem zentralen Abschnitt 212c des Betätigungshebels 212 montiert. Der Tragkörper 213 ist an einem Zylinderkopfdeckel 217 des Verbrennungsmotors (nicht abgebildet) montiert (und wird daher von diesem gestützt). Im Einzelnen weist der Tragkörper 213 einen Hauptkörper 213a auf, der auf dem Zylinderkopfdeckel 217 des Verbrennungsmotors (nicht abgebildet) montiert ist. Der Stützabschnitt 213 weist zwei Stützflügeln 219 (nur einer ist in 1 sichtbar) auf, die sich vom Hauptkörper 213a aus erstrecken und sich auf beiden Seiten des Betätigungshebels 212 befinden. Der Betätigungshebel 212 ist über eine von den Stützflügeln getragene Achse 215 schwenkbar am Stützabschnitt 213 befestigt.
Das Vorspannmittel 214 ist eine Schraubenfeder 214, die von einem Vorsprung 220 des Hauptkörpers 213a getragen wird. Ein erstes Ende des Vorspannmittels 214 berührt den Tragkörper 213, und ein zweites Ende des Vorspannmittels berührt den Betätigungshebel 212 an einem ersten Endabschnitt 212a des Betätigungshebels 212. Das Vorspannmittel 214 spannt daher den ersten Endabschnitt 212a des Betätigungshebels 212 vom Tragkörper 213 weg, wodurch eine Drehung des Betätigungshebels 212 in Richtung der ersten Position erzwungen wird. Ein zweiter Endabschnitt 212b des Betätigungshebels 212, der sich auf einer dem ersten Endabschnitt 212a des Betätigungshebels 212 gegenüberliegenden Seite des Mittelabschnitts 212c befindet, ist so angeordnet, dass er die Verriegelungsanordnung 4 des Kipphebels 2 berührt.
Der auf der Welle 210 montierte gelappte Nocken 211 ist mit dem Betätigungshebel 212 ausgerichtet und so angeordnet, dass er den ersten Endabschnitt 212a des Betätigungshebels 212 berührt. Der gelappte Nocken 211 weist einen Grundkreisabschnitt 222 und ein gelapptes Profil 224 auf. Die Welle wird von einem Stützabschnitt (nicht abgebildet) des Zylinderkopfdeckels 217 des Verbrennungsmotors (nicht abgebildet) gestützt.
Das Vorspannmittel 214 wird vorgespannt (d.h. komprimiert, erregt), wenn die Betätigungsquelle (nicht dargestellt) bewirkt, dass sich der Betätigungshebel 212 in der zweiten Position befindet. Insbesondere, wenn die Betätigungsquelle (nicht dargestellt) die Welle 210 so dreht, dass das gelappte Profil 224 des gelappten Nockens 211 den ersten Endabschnitt 212a des Betätigungshebels 212 berührt oder drückt, wird der Betätigungshebel 212 veranlasst, aus der ersten Position zu schwenken, so dass er sich in der zweiten Position befindet, wodurch das Vorspannmittel 214 vorgespannt wird. Der Verriegelungsstift 80 der Verriegelungsanordnung 4 kann sich dann unter der Kraft des Vorspannelements 11 der Verriegelungsanordnung 4 so bewegen, dass sich der Verriegelungsstift 80 in der entriegelten (deaktivierten) Stellung befindet.
Die Betätigungsquelle (nicht abgebildet) kann durch eine Steuereinheit (nicht abgebildet) gesteuert werden. Die Betätigungsquelle kann so gesteuert werden, dass der Betätigungshebel 212 aus der ersten Stellung in die zweite Stellung schwenkt, z.B. wenn das Motorsteuergerät (nicht abgebildet) entscheidet, dass die Verriegelungsanordnung 4 deaktiviert werden soll, z.B. damit der Kipphebel 2 für die zweite Betriebsart (z.B. zur Zylinderdeaktivierung) sorgt.
Wenn die Betätigungsquelle (nicht dargestellt) nicht bewirkt, dass sich der Betätigungshebel 212 in der zweiten Stellung befindet (d.h. wenn die Betätigung der Verriegelungsanordnung 4 erwünscht ist), kann das Vorspannmittel 214 bewirken, dass der Betätigungshebel 212 aus der zweiten Stellung in die erste Stellung schwenkt und dadurch die Verriegelungsanordnung 4 betätigt. Insbesondere dann, wenn die Welle 211 durch die Betätigungsquelle (nicht dargestellt) so gedreht wird, dass ein Grundkreis 222 des gelappten Nockens 211 den Betätigungshebel 212 berührt oder auf ihn ausgerichtet ist, kann der Betätigungshebel 212 unter der Kraft des Vorspannmittels 214 in die erste Stellung schwenken (z.B. den Raum dafür haben). Das Vorspannmittel 214 ist stärker als das Vorspannelement 11 der Verriegelungsanordnung 4 des Kipphebels 2, und daher kann das Vorspannmittel 214 den Betätigungshebel 212 gegen die Kraft des Vorspannelements 11 aus der zweiten Stellung in den ersten Abschnitt schwenken. Die Betätigungsquelle kann so gesteuert werden, dass sich der Betätigungshebel 212 nicht in der zweiten Stellung befindet (d.h. so gesteuert wird, dass versucht wird, die Verriegelungsanordnung 4 zu betätigen), z.B. wenn das Motorsteuergerät (nicht abgebildet) entscheidet, dass die Verriegelungsanordnung 4 betätigt werden soll, z.B. so, dass der Kipphebel 2 für die erste Betriebsart sorgt.
In Fällen, in denen die Verriegelungsanordnung 4 betätigbar ist (d.h. wenn der Verriegelungsstift 80 frei beweglich ist), wenn der Grundkreis 222 des gelappten Nockens 211 den Betätigungshebel 212 berührt oder auf diesen ausgerichtet ist, dehnt sich das Vorspannmittel 214 so aus, dass der Betätigungshebel 212 aus der zweiten Stellung in die erste Stellung (gegen das Vorspannelement 11) schwenkt und dadurch die Verriegelungsanordnung 4 betätigt. Genauer gesagt, wenn der Betätigungshebel 212 (durch das Vorspannmittel 214) von der zweiten Position in die erste Position bewegt wird, betätigt der Betätigungshebel 212 die Verriegelungsanordnung 4 des Kipphebels 2, um den Verriegelungsstift 80 aus einer entriegelten Position (in welcher der innere Körper und der äußere Körper 10 entriegelt sind, so dass der innere Körper und der äußere Körper 10 relativ zueinander beweglich sind, so dass der schaltbare Kipphebel 2 für die zweite Betriebsart , z. B. eine Zylinderdeaktivierung, konfiguriert ist), in eine verriegelte Position (in welcher der innere Körper und der äußere Körper 10 miteinander verriegelt sind, so dass der schaltbare Kipphebel 2 für die erste Betriebsart, z. B. einen normalen Motorbetrieb, konfiguriert ist).
In diesen Fällen, in denen die Verriegelungsanordnung 4 betätigbar ist, kann das Schwenken des Betätigungshebels 212 unter der Kraft des Vorspannmittels 214 von der zweiten Stellung in den ersten Abschnitt im Wesentlichen sofort erfolgen, d.h. sobald der Grundkreis 222 des gelappten Nockens 211 den Betätigungshebel 212 berührt oder auf ihn ausgerichtet ist.
In einigen Fällen kann es jedoch vorkommen, dass die Verriegelungsanordnung nicht betätigbar ist (d. h. nicht betätigt werden kann), z. B. wenn der Verriegelungsstift 80 nicht frei beweglich ist, z. B. blockiert sein kann. So kann es z.B. sein, dass die Betätigung des Verriegelungsstifts 80 aufgrund eines Motorzustands nicht sofort möglich ist. So kann z.B. ein Hubprofil (nicht abgebildet) eines Hubnockens (nicht abgebildet) mit dem Rollenstößel (nicht abgebildet) des Innenkörpers (nicht abgebildet) des Kipphebels 2 in Eingriff stehen. In diesem Fall wird der innere Körper (nicht dargestellt) in Bezug auf den äußeren Körper 10 gedreht, wodurch der Weg des Verriegelungsstifts 80 daran gehindert wird, sich von der entriegelten Position in die verriegelte Position zu bewegen. In diesem Fall, wenn der Grundkreis 222 des gelappten Nockens 211 mit dem Betätigungshebel 212 in Berührung kommt oder auf diesen ausgerichtet ist, kann sich das Vorspannmittel 214 nicht ausdehnen und bleibt stattdessen zusammengedrückt, da der Betätigungshebel 212 in der zweiten Stellung verbleibt. Sobald (d.h. in dem Moment, in dem) die Verriegelungsanordnung 4 wieder betätigbar wird, d.h. sobald der Verriegelungsstift 80 wieder frei beweglich wird (d.h. entsperrt wird, z.B. sobald der Rollenstößel (nicht abgebildet) des Innenkörpers (nicht abgebildet) mit einem Grundkreis (nicht abgebildet) des Hubnockens (nicht abgebildet) in Eingriff kommt und somit der Innenkörper (nicht abgebildet) den Weg des Verriegelungsstiftes 80 nicht mehr blockiert), bewirkt die in der Vorspannung des Vorspannmittels 214 gespeicherte Energie die Bewegung des Betätigungshebels von der zweiten Stellung in die erste Stellung und damit die Betätigung der Verriegelungsanordnung 4.
Mit anderen Worten, wenn die Betätigungsquelle (nicht dargestellt) versucht, die Verriegelungsanordnung 4 zu betätigen (z.B. wenn die Betätigungsquelle die Welle 210 so dreht, dass der Grundkreis 222 des gelappten Nockens 211 den Betätigungshebel 212 berührt oder auf diesen ausgerichtet ist), und die Verriegelungsanordnung nicht betätigbar ist (z. B. der Verriegelungsstift 80 daran gehindert wird, sich in die entriegelte Stellung in die verriegelte Stellung zu bewegen), bewirkt das Vorspannmittel 214 ein Schwenken des Betätigungshebels 212 aus der zweiten Stellung in die erste Stellung, wodurch die Verriegelungsanordnung 4 betätigt wird, wenn (z. B. sobald) die Komponente wieder betätigbar wird.
Dadurch wird der Verriegelungsstift 80 von der entriegelten Stellung in die verriegelte Stellung bewegt, wodurch der Innenkörper (nicht abgebildet) und der Außenkörper 10 miteinander verriegelt werden, wodurch der Kipphebel 2 wie oben beschrieben von der zweiten Betriebsart (z.B. Zylinderdeaktivierung) in die erste Betriebsart (z.B. Normalbetrieb) geschaltet wird.
Dies hat zur Folge, dass unabhängig vom gesperrten oder entsperrten Zustand des Verriegelungsstiftes 80 (d.h. unabhängig davon, ob die Verriegelungsanordnung 4 betätigbar oder nicht betätigbar ist), die Verriegelungsanordnung 4 betätigt werden darf, sobald dies physikalisch möglich ist, d.h. sobald sich der Kipphebel 2 nicht in einem Zustand befindet, der die Betätigung blockiert. Dies kann als Nachgiebigkeitsfunktion der Betätigungseinrichtung bezeichnet werden. Dies verringert die Notwendigkeit, den Zeitpunkt der mit dem Motorzyklus zu synchronisierenden Betätigung zu steuern, und kann daher eine einfachere und effizientere Steuerung ermöglichen.
Zu einem späteren Zeitpunkt kann die Betätigungsquelle (nicht abgebildet) die Welle 210 erneut so drehen, dass das Nockenprofil 224 des Nockens 211 das erste Ende 212a des Betätigungshebels 212 berührt (z.B. wenn die Entriegelung der Verriegelung erneut erforderlich ist), wodurch sich der Betätigungshebel 212 gegen die Vorspannmittel 214 von der ersten Position in die zweite Position dreht. Infolgedessen übt das zweite Ende 212b des Betätigungshebels keine wesentliche Kraft mehr auf den Verriegelungsstift 80 aus. Infolgedessen kann sich der Verriegelungsstift 80 unter der Kraft des Vorspannelements 11 von der verriegelten Stellung in die entriegelte Stellung bewegen, so dass der Verriegelungsstift 80 den inneren Körper (nicht abgebildet) und den äußeren Körper 10 nicht mehr miteinander verriegelt und somit der Kipphebel 2 von der ersten Betriebsart (z.B. Normalbetrieb) in die zweite Betriebsart (z.B. Zylinderdeaktivierung) geschaltet wird.
Wie oben erwähnt, ist die Betätigungsvorrichtung 200 an einem Zylinderkopfdeckel 217 eines Verbrennungsmotors installiert. Das heißt, der Tragkörper 213 und/oder die Welle 210 können von dem Zylinderkopfdeckel 217 oder einem Teil davon gestützt (daran installiert, darauf montiert) werden.
Nach dem obigen Beispiel wird also der Betätigungshebel 212 durch das auf dem Träger 213 montierte Vorspannmittel (Nachgiebigkeitsfeder) 214 so belastet oder vorgespannt, dass sichergestellt ist, dass sich die Verriegelungsanordnung 4 des Kipphebels 2 in der verriegelten Stellung befindet, wenn der Betätigungshebel 212 mit einem Grundkreis 222 des Nockens 211 in Berührung kommt, und die Bewegung der Verriegelungsanordnung 4 in die entriegelte Stellung zugelassen wird, wenn das gelappte Profil 224 des Nockens 211 den Betätigungshebel 212 drückt. Somit kann eine einfache, effiziente und flexible Steuerung eines schaltbaren Kipphebels (z.B. Steuerung der Umschaltung zwischen Normalbetriebsmodus und Zylinderdeaktivierungsmodus) vorgesehen werden, ohne dass die Steuerung mit dem Motorzustand synchronisiert werden muss.
Die Montage des Betätigungshebels 212 und/oder der Vorspannmittel 214 auf dem Trägerkörper 213 kann eine einfache Montage auf dem Zylinderkopfdeckel ermöglichen, wodurch eine effizientere Montage möglich ist. In dem in 1 dargestellten Beispiel weist die Ventiltriebbaugruppe 1 einen Kipphebel 2 mit einer Verriegelungsanordnung 4 auf. In anderen Beispielen (nicht dargestellt) kann es mehrere Kipphebel 2 geben, die jeweils eine entsprechende Verriegelungsanordnung 4 haben. Es wird gwürdigt, dass in diesen Beispielen die Betätigungsvorrichtung 200 eine Vielzahl von Tragkörpern 213, Betätigungshebeln 212, Vorspannmitteln 214 und Nocken 211 umfassen kann, die jeweils einer entsprechenden der Vielzahl von Verriegelungsanordnungen 4 zugeordnet sind. In einigen Beispielen kann jeder der mehreren Nocken 211 auf einer gemeinsamen Welle 210 montiert sein, die durch die Betätigungsquelle (wie oben beschrieben) drehbar ist, und somit die gemeinsame Betätigung der jeweiligen Verriegelungsanordnungen 4 ermöglichen. Jeder der mehreren Tragkörper 213 (jeweils mit dem zugehörigen Betätigungshebel 212 und der Nachgiebigkeitsfeder 214) kann zur Montage am Zylinderkopfdeckel auf einer gemeinsamen Stütze (nicht abgebildet) montiert werden. Dies kann eine einfache Montage auf dem Zylinderkopfdeckel ermöglichen, was eine effizientere Montage ermöglicht.
Wenn die Welle 210 und/oder der Tragkörper 213 am Zylinderkopfdeckel 217 montiert ist, kann die schaltbare Kipphebelfunktionalität im Verbrennungsmotor besser verpackt werden. Wenn beispielsweise die Welle 210 an dem Zylinderkopfdeckel 217 montiert ist, kann dies zu einer Reduzierung von Verpackungsproblemen führen, z.B. im Vergleich zum Einbau der Welle 210 in den Zylinderkopf selbst und/oder z.B. im Vergleich zum direkten Kontakt der Nocken 211 mit den Verriegelungsvorrichtungen der Kipphebel 2. Dies kann auch die Notwendigkeit einer Anpassung des Zylinderkopfes selbst zur Aufnahme der Welle 210 verringern und somit eine einfachere Herstellung des Zylinderkopfes ermöglichen. Eine Nachgiebigkeitsfunktion, die durch das Vorspannmittel 214 bereitgestellt wird, das am Tragkörper 213 montiert ist, der am Zylinderkopfdeckel 217 angebracht ist, kann auch eine verbesserte Verpackung beispielsweise im Vergleich zur Bereitstellung der Nachgiebigkeitsfunktion in den Betätigungsanordnungen 4 der Kipphebel 2 selbst ermöglichen. Wenn z.B. in den Kipphebeln 2 selbst keine Nachgiebigkeitsfunktionalität vorgesehen werden muss, kann der Platzbedarf für die Verpackung der Kipphebel verringert werden.
Alle obigen Beispiele sind nur als illustrative Beispiele zu verstehen. 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 jedes anderen der Beispiele oder in Kombination mit jedem anderen der Beispiele verwendet werden kann. Darüber hinaus können auch Äquivalente und Modifikationen, die oben nicht beschrieben sind, verwendet werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der in den begleitenden Ansprüchen definiert ist.
Bezugszeichenliste

1: Ventiltriebbaugruppe
2: Kipphebel
4: Verriegelungsanordnung
10: Außenkörper
10a: zweites Ende
11: Vorspannungselement
55: Lippe
57: Kontaktabschnitt
80: Verriegelungsstift
200: Betätigungsvorrichtung
210: Welle
211: Nocken
212: Betätigungshebel
212a: erster Endabschnitt
212b: zweiter Endabschnitt
212c: zentraler Abschnitt
213: Tragkörper
213a: Hauptkörper
214: Vorspannmittel (Nachgiebigkeitsfeder)
215: Achse
217: Zylinderkopfdeckel
219: Stützflügel
220: Vorsprung
222: Grundkreis
224: gelapptes Profil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2013/156610 [0003, 0024]

Claims

Betätigungsvorrichtung (200) zum Betätigen einer Komponente (4) einer schaltbaren Ventiltriebvorrichtung (2) eines Verbrennungsmotors, wobei die Betätigungsvorrichtung (2) aufweist: einen Tragkörper (213) zur Befestigung an einem Zylinderkopfdeckel (217) des Verbrennungsmotors; einen Betätigungshebel (212), der an dem Tragkörper (213) für eine Schwenkbewegung des Betätigungshebels (212) zwischen einer ersten Position zur Betätigung der Komponente (4) der schaltbaren Ventiltriebvorrichtung (2) und einer zweiten Position zur Ermöglichung einer Deaktivierung der Komponente (4) der schaltbaren Ventiltriebvorrichtung (2) angebracht ist; und ein Vorspannmittel (214), das so angeordnet ist, dass es den Betätigungshebel (212) aus der zweiten Position in die erste Position drückt; wobei die Vorrichtung (200) so angeordnet ist, dass das Vorspannmittel (214) im Gebrauch vorgespannt wird, wenn eine Betätigungsquelle bewirkt, dass der Betätigungshebel (212) in die zweite Position schwenkt; und wobei, wenn die Betätigungsquelle versucht, die Komponente (4) zu betätigen, wenn die Komponente (4) der schaltbaren Ventiltriebvorrichtung (2) nicht betätigbar ist, das Vorspannmittel (214) bewirkt, dass der Betätigungshebel (212) von der zweiten Position in die erste Position schwenkt, um dadurch die Komponente (4) der schaltbaren Ventiltriebvorrichtung (2) zu betätigen, wenn die Komponente (4) wieder betätigbar wird.
Betätigungsvorrichtung (200) nach Anspruch 1, wobei die Betätigungsvorrichtung (200) so angeordnet ist, dass im Gebrauch, wenn die Betätigungsquelle versucht, die Komponente (4) zu betätigen, wenn die Komponente (4) der schaltbaren Ventiltriebvorrichtung (4) betätigbar ist, das Vorspannmittel (214) bewirkt, dass der Betätigungshebel (212) von der zweiten Position in die erste Position schwenkt, um dadurch die Komponente (4) der schaltbaren Ventiltriebvorrichtung (2) im Wesentlichen sofort zu betätigen.
Betätigungsvorrichtung (200) nach Anspruch 1 von Anspruch 2, wobei der Betätigungshebel (212) schwenkbar an dem Tragkörper (213) an oder in Richtung eines Mittelabschnitts (212c) des Betätigungshebels (212) montiert ist, und wobei das Vorspannmittel (214) den Betätigungshebel (212) an einem ersten Endabschnitt (212a) des Betätigungshebels berührt, um dadurch eine Schwenkbewegung des Betätigungshebels (212) in Richtung der ersten Position zu erzwingen.
Betätigungsvorrichtung (200) nach Anspruch 3, wobei das Vorspannmittel (214) den Tragkörper (213) berührt und so angeordnet ist, dass es den ersten Endabschnitt (212a) des Betätigungshebels (212) von dem Tragkörper (213) wegdrängt, um dadurch eine Schwenkbewegung des Betätigungshebels (212) in die erste Position zu erzwingen.
Betätigungsvorrichtung (200) nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei ein zweiter Endabschnitt (212b) des Betätigungshebels (212) auf einer dem ersten Endabschnitt (212a) des Betätigungshebels (212) gegenüberliegenden Seite des Mittelabschnitts (212c) so angeordnet ist, dass er die Komponente (4) der schaltbaren Ventiltriebvorrichtung (2) kontaktiert.
Betätigungsvorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Betätigungsvorrichtung (200) den Zylinderkopfdeckel (217) des Verbrennungsmotors aufweist und der Tragkörper (213) am Zylinderkopfdeckel (217) angebracht ist.
Betätigungsvorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Tragkörper (213) einen Hauptkörper (213a) zur Befestigung am Zylinderkopfdeckel (217) des Verbrennungsmotors und einen oder mehrere Stützflügel (219) aufweist, die sich vom Hauptkörper (213a) aus erstrecken und an denen der Betätigungshebel (212) schwenkbar befestigt ist.
Betätigungsvorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Betätigungsvorrichtung (200) aufweist: eine durch die Betätigungsquelle drehbare Welle (210); und einen gelappten Nocken (211), der auf der Welle (210) montiert ist; wobei die Betätigungsvorrichtung (200) so angeordnet ist, dass das Vorspannmittel (214) im Gebrauch vorgespannt wird, wenn die Betätigungsquelle die Welle (210) dreht, so dass ein gelapptes Profil (224) des gelappten Nockens (211) den Betätigungshebel (2120) berührt, um dadurch zu bewirken, dass der Betätigungshebel (212) aus der ersten Position schwenkt, so dass er sich in der zweiten Position befindet.
Betätigungsvorrichtung (200) nach Anspruch 8, wobei die Betätigungsvorrichtung (200) so angeordnet ist, dass im Gebrauch die Betätigungsquelle versucht, die Komponente (4) zu betätigen, wenn die Betätigungsquelle die Welle (210) dreht, so dass ein Grundkreis (222) des gelappten Nockens (211) den Betätigungshebel (212) berührt oder auf diesen ausgerichtet ist.
Betätigungsvorrichtung (200) nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei die Welle (210) von einem Stützabschnitt des Zylinderkopfdeckels (217) des Verbrennungsmotors getragen wird.
Ventiltriebanordnung (1), aufweisend die Betätigungsvorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und die schaltbare Ventiltriebvorrichtung (2).
Ventiltriebanordnung nach Anspruch 11, wobei die schaltbare Ventiltriebvorrichtung (2) ein schaltbarer Kipphebel (2) ist, der einen ersten Körper und einen zweiten Körper (10) umfasst, und die Komponente (4) des schaltbaren Kipphebels (2) eine Verriegelungsanordnung (4) ist, die einen beweglichen Verriegelungsstift (80) zum Verriegeln des ersten Körpers und des zweiten Körpers (10) miteinander umfasst.
Ventiltriebanordnung (1) nach Anspruch 12, wobei die Ventiltriebanordnung (1) so angeordnet ist, dass im Gebrauch, wenn der Betätigungshebel (212) von der zweiten Position in die erste Position bewegt wird, der Betätigungshebel (212) die Verriegelungsanordnung (4) des Kipphebels (2) so betätigt, dass der Verriegelungsstift (80) aus einer entriegelten Position, in welcher der erste Körper und der zweite Körper (10) entriegelt sind, so dass der erste Körper und der zweite Körper (10) relativ zueinander beweglich sind, so dass der schaltbare Kipphebel (2) für eine zweite Betriebsart konfiguriert ist, in eine verriegelte Position bewegt wird,, in welcher der erste Körper und der zweite Körper (10) miteinander verriegelt sind, so dass der schaltbare Kipphebel (2) für eine erste Betriebsart konfiguriert ist.
Ventiltriebanordnung (1) nach Anspruch 13, wobei die zweite Betriebsart eine Zylinderdeaktivierung ist.
Ventiltriebanordnung (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Verriegelungsanordnung (4) ein Vorspannelement (11) aufweist, das so angeordnet ist, dass es den Verriegelungsstift (80) aus der verriegelten Position in die entriegelte Position drängt.