DE112021002178T5

DE112021002178T5 - Kipphebel

Info

Publication number: DE112021002178T5
Application number: DE112021002178.8T
Authority: DE
Inventors: Emanuele RAIMONDI; Massimo D'AMORE
Original assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Current assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2021-05-28
Publication date: 2023-06-29
Also published as: WO2021239273A1; US20230235685A1; CN115667676A

Abstract

Eine Kipphebelanordnung kann einen Außenarm, der eine äußere Kipphebelwellenbohrung aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie eine Kipphebelwelle aufnimmt, und einen Innenarm einschließen, der eine innere Kipphebelwellenbohrung aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie die Kipphebelwelle aufnimmt. Der Innenarm kann so konfiguriert sein, dass er sich selektiv dreht. Ein Verriegelungsstift kann beweglich in dem Außenarm sitzen und so konfiguriert sein, dass er sich zwischen einer verriegelten Position und einer entriegelten Position bewegt. Die Kipphebelanordnung kann ferner eine Totgangfeder einschließen. Die Totgangfeder kann ein erstes Ende, das mit einem Verbindungsabschnitt des Innenarms oberhalb der inneren Kipphebelwellenbohrung verbunden ist, und ein zweites Ende einschließen, das mit dem Außenarm verbunden ist. Der Innenarm kann ein Innenarmanschlagelement einschließen, das so konfiguriert ist, dass es in Kontakt mit einem entsprechenden Außenarmanschlagelement des Außenarms steht.

Description

Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 63/032,173 , eingereicht am 29. Mai 2020, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen ist.
Gebiet
Diese Anmeldung betrifft Kipphebelanordnungen und insbesondere eine umschaltbare Kipphebelanordnung zur Verwendung in beispielsweise einem Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors. Eine Abschaltung und andere variable Ventilbetätigungstechniken können erreicht werden.
Beschreibung der verwandten Technik
Ein Verbrennungsmotor schließt eine Ventiltriebanordnung ein. Eine Ventiltriebanordnung schließt Kipphebel zum Steuern des Öffnens und Schließens von Einlass- und Auslassventilen ein. Ein Kipphebel ist ein sich hin- und herbewegender Hebel, der eine radiale Bewegung einer rotierenden Nockenwellennocke in eine lineare Bewegung umsetzt, die das Öffnen und Schließen eines Ventils steuert. Ein Kipphebel ist an einer Kipphebelwelle montiert, wobei ein Ende in direktem oder indirektem Kontakt mit dem rotierenden Nockenwellennocken steht und das andere Ende strukturell mit einem Ventil zusammenwirkt.
Variable Ventilbetätigungsmechanismen wie z. B. Zylinderabschaltung und variabler Ventilhub wurden eingeführt, um die Motorleistung, den Kraftstoffverbrauch und/oder die Emissionen eines Verbrennungsmotors in Zeiträumen geringer Motorbelastung zu verbessern. Zur Unterstützung eines variablen Ventilbetätigungsmechanismus kann ein umschaltbarer Kipphebel verwendet werden. Ein umschaltbarer Kipphebel schließt ein Paar Arme ein, die drehbar miteinander verbunden sind. Das Paar Arme ist zwischen einem verriegelten Zustand, in dem sie daran gehindert werden, sich relativ zueinander zu drehen, und einem entriegelten Zustand umschaltbar, in dem sie sich relativ zueinander drehen können.
Die hierin bereitgestellte Beschreibung dient dem Zweck, den Kontext der Offenbarung allgemein darzustellen. Arbeiten des gegenwärtig genannten Erfinders, soweit sie in diesem Abschnitt beschrieben sind, sowie Gesichtspunkte der Beschreibung, die ansonsten zum Zeitpunkt der Anmeldung nicht als Stand der Technik gelten können, werden gegenüber der vorliegenden Offenbarung weder ausdrücklich noch stillschweigend als Stand der Technik anerkannt.
KURZDARSTELLUNG
Um die Vorteile und gemäß dem Zweck der Offenbarung zu erreichen, wie hierin ausgeführt und ausführlich beschrieben, kann ein Gesichtspunkt der Offenbarung bereitstellen, dass eine Kipphebelanordnung einen Außenarm, der eine äußere Kipphebelwellenbohrung umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie eine Kipphebelwelle aufnimmt, und einen Innenarm einschließen kann, der eine innere Kipphebelwellenbohrung umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie die Kipphebelwelle aufnimmt. Der Innenarm kann so konfiguriert sein, dass er sich über die Kipphebelwelle, die sich durch die äußere Kipphebelwellenbohrung und die innere Kipphebelwellenbohrung erstreckt, relativ zu dem Außenarm selektiv dreht. Die Kipphebelanordnung kann auch einen Verriegelungsstift einschließen, der beweglich in dem Außenarm sitzt und so konfiguriert ist, dass er sich zwischen einer verriegelten Position, in der der Verriegelungsstift mit dem Innenarm in Eingriff gelangt, um die relative Drehung zwischen dem Innenarm und dem Außenarm zu verriegeln, und einer entriegelten Position bewegt, in der der Verriegelungsstift mit dem Innenarm außer Eingriff gelangt, um die relative Drehung zwischen dem Innenarm und dem Außenarm zu ermöglichen. Die Kipphebelanordnung kann ferner eine Totgangfeder einschließen. Die Totgangfeder kann ein erstes Ende, das mit einem Verbindungsabschnitt des Innenarms oberhalb der inneren Kipphebelwellenbohrung verbunden ist, und ein zweites Ende einschließen, das mit dem Außenarm verbunden ist. Der Innenarm kann ein Innenarmanschlagelement einschließen, das so konfiguriert ist, dass es in Kontakt mit einem entsprechenden Außenarmanschlagelement des Außenarms steht, wobei sich das Innenarmanschlagelement unterhalb der inneren Kipphebelwellenbohrung von einer Seite erstreckt, die im Wesentlichen dem Abschnitt des Innenarms oberhalb der inneren Kipphebelwellenbohrung gegenüberliegt.
Gemäß einem weiteren beispielhaften Gesichtspunkt kann der Außenarm eine Rolle umfassen, die so konfiguriert ist, dass sie mit einem Nockenwellennocken einer Typ-III-Ventiltriebanordnung zusammenwirkt. Die Rolle kann sich seitlich der Kipphebelwelle befinden und der Verriegelungsstift kann sich oberhalb der Rolle befinden. Bei einigen beispielhaften Gesichtspunkten kann das zweite Ende der Totgangfeder mit einem Abschnitt des Außenarms verbunden sein, der sich etwa zwischen der Rolle und der Kipphebelwelle befindet. Bei einem weiteren beispielhaften Gesichtspunkt kann das zweite Ende der Totgangfeder mit einem Abschnitt des Außenarms verbunden sein, der sich etwa zwischen der Kipphebelwelle und dem Verriegelungsstift befindet.
Bei noch einem weiteren beispielhaften Gesichtspunkt kann der Außenarm einen Verriegelungsstiftsitz zum Aufnehmen des Verriegelungsstifts umfassen, wobei der Verriegelungsstiftsitz einen daran befestigten Flansch auf einer Seite, die von dem Innenarm entfernt ist, und eine Rückstellfeder umfassen kann, die zwischen dem Flansch und dem Verriegelungsstift angeordnet ist, um den Verriegelungsstift in Richtung des Innenarms vorzuspannen.
Gemäß noch einem weiteren beispielhaften Gesichtspunkt kann der Verriegelungsstift eine vertiefte flache Oberfläche umfassen, die so konfiguriert ist, dass sie mit dem Innenarm in Eingriff gelangt.
Bei verschiedenen beispielhaften Gesichtspunkten kann die Kipphebelanordnung ferner einen in dem Innenarm sitzenden Druckstift umfassen. Der Druckstift kann konfiguriert sein, dass er den Verriegelungsstift selektiv aus der verriegelten Position in die entriegelte Position drückt, um zu ermöglichen, dass sich der Außenarm relativ zu dem Innenarm dreht. Gemäß einem beispielhaften Gesichtspunkt kann der Innenarm eine innere Bohrung zum beweglichen Aufnehmen des Druckstifts umfassen. Die innere Bohrung kann sich in einem abgestuften Abschnitt des Innenarms befinden, wobei der abgestufte Abschnitt eine innere Verriegelungsoberfläche definieren kann, die so konfiguriert ist, dass sie in der verriegelten Position mit dem Verriegelungsstift in Eingriff gelangt.
Gemäß einem weiteren beispielhaften Gesichtspunkt kann die Bewegung des Druckstifts hydraulisch gesteuert werden und der Innenarm kann einen Hydraulikdurchgang zum Zuführen eines Steuerfluids aus einer Ölverteilung neben der Kipphebelwelle zu dem Druckstift in der inneren Bohrung definieren.
Bei noch einem weiteren beispielhaften Gesichtspunkt kann der Verbindungsabschnitt eine Verbinderlasche umfassen, die sich von einer oberen Oberfläche des Innenarms in einer Richtung weg von der inneren Kipphebelwellenbohrung erstreckt.
Bei einigen beispielhaften Gesichtspunkten kann der Außenarm ein Paar Seitenwände umfassen, die sich im Wesentlichen parallel zueinander in einer Richtung erstrecken, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Drehachse der Kipphebelwelle verläuft, wobei der Innenarm mindestens teilweise zwischen dem Paar Seitenwände drehbar angeordnet sein kann. Dementsprechend kann die Totgangfeder ein Paar Totgangfedern umfassen, die jeweils zwischen dem Verbindungsabschnitt des Innenarms und jeder der Seitenwände des Außenarms verbunden sind.
Verschiedene beispielhafte Gesichtspunkte der vorliegenden Offenbarung können auch eine Kipphebelanordnung bereitstellen, die einen Außenarm und einen Innenarm einschließt. Der Außenarm kann eine äußere Kipphebelwellenbohrung umfassen, die so konfiguriert ist, dass sie eine Kipphebelwelle und eine Rolle aufnimmt, die so konfiguriert ist, dass sie mit einem Nockenwellennocken einer Typ-III-Ventiltriebanordnung zusammenwirkt, wobei die Rolle seitlich der äußeren Kipphebelwellenbohrung angeordnet sein kann. Der Innenarm kann eine innere Kipphebelwellenbohrung umfassen, die so konfiguriert ist, dass sie die Kipphebelwelle aufnimmt. Der Innenarm kann so konfiguriert sein, dass er sich über die Kipphebelwelle, die sich durch die äußere Kipphebelwellenbohrung und die innere Kipphebelwellenbohrung erstreckt, relativ zu dem Außenarm selektiv dreht. Die Kipphebelanordnung kann auch einen Verriegelungsstift umfassen, der beweglich in dem Außenarm oberhalb der Rolle sitzt und so konfiguriert ist, dass er sich zwischen einer verriegelten Position, in der der Verriegelungsstift mit dem Innenarm in Eingriff gelangt, um die relative Drehung zwischen dem Innenarm und dem Außenarm zu verriegeln, und einer entriegelten Position bewegt, in der der Verriegelungsstift mit dem Innenarm außer Eingriff gelangt, um die relative Drehung zwischen dem Innenarm und dem Außenarm zu ermöglichen.
Die Kipphebelanordnung kann ferner eine Totgangfeder umfassen, die ein erstes Ende, das mit einem Verbindungsabschnitt des Innenarms verbunden ist, der sich oberhalb der inneren Kipphebelwellenbohrung befindet, und ein zweites Ende umfasst, das mit dem Außenarm an einer Stelle zwischen der äußeren Kipphebelwellenbohrung und dem Verriegelungsstift verbunden ist.
Gemäß einem beispielhaften Gesichtspunkt kann die Kipphebelanordnung ferner einen in dem Innenarm sitzenden Druckstift umfassen, wobei der Druckstift so konfiguriert sein kann, dass er den Verriegelungsstift selektiv aus der verriegelten Position in die entriegelte Position drückt, um zu ermöglichen, dass sich der Außenarm relativ zu dem Innenarm dreht. Der Innenarm kann eine innere Bohrung zum beweglichen Aufnehmen des Druckstifts umfassen. Bei einem weiteren beispielhaften Gesichtspunkt kann die Bewegung des Druckstifts hydraulisch gesteuert werden und der Innenarm kann einen Hydraulikdurchgang zum Zuführen eines Steuerfluids aus einer Ölverteilung neben der Kipphebelwelle zu dem Druckstift in der inneren Bohrung definieren.
Gemäß noch einem weiteren beispielhaften Gesichtspunkt umfasst der Außenarm ein Paar Seitenwände, die sich im Wesentlichen parallel zueinander in einer Richtung erstrecken, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Drehachse der Kipphebelwelle verläuft, wobei der Innenarm mindestens teilweise zwischen dem Paar Seitenwände drehbar angeordnet ist. Bei noch einem weiteren beispielhaften Gesichtspunkt kann die Totgangfeder ein Paar Totgangfedern umfassen, die jeweils zwischen dem Verbindungsabschnitt des Innenarms und jeder der Seitenwände des Außenarms verbunden sind.
Weitere Aufgaben und Vorteile werden teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt und teilweise aus der Beschreibung ersichtlich sein oder können durch die praktische Umsetzung der Offenbarung erlernt werden. Die Aufgaben und Vorteile werden auch mittels der Elemente und Kombinationen umgesetzt und erreicht, die insbesondere in den beiliegenden Ansprüchen dargelegt sind.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen, die in diese Patentschrift aufgenommen und Teil dieser Patentschrift sind, veranschaulichen eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundprinzipien der vorliegenden Offenbarung zu erläutern.

1 ist eine perspektivische Ansicht einer Kipphebelanordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine Teilschnittansicht der Kipphebelanordnung von 1, die einen Hydraulikdurchgang innerhalb eines Innenarms von einer Kipphebelwelle zu Druckstiften veranschaulicht.
3 ist eine Schnittansicht der Kipphebelanordnung von 1, die einen beispielhaften Verriegelungsmechanismus veranschaulicht.
4 ist eine Schnittansicht der Kipphebelanordnung von 1, die den Verriegelungsmechanismus in einem verriegelten Zustand veranschaulicht.
5 ist ein Schema, das einen Betrieb der Kipphebelanordnung von 1 in dem verriegelten Zustand veranschaulicht.
6 ist eine Schnittansicht der Kipphebelanordnung von 1, die den Verriegelungsmechanismus in einem entriegelten Zustand veranschaulicht.
7 ist ein Schema, das den Betrieb der Kipphebelanordnung von 1 in dem entriegelten Zustand veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es wird nun im Detail auf die Beispiele Bezug genommen, die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Wo immer möglich, werden in den Zeichnungen durchgehend die gleichen Bezugszeichen verwendet, um auf die gleichen oder auf ähnliche Teile zu verweisen. Richtungsbezüge wie z. B. „links“ und „rechts“, „oberhalb“ und „unterhalb“ dienen der einfachen Zuordnung zu den Figuren.
Die 1 bis 3 veranschaulichen eine umschaltbare Kipphebelanordnung 1 für einen Verbrennungsmotor gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Kipphebelanordnung 1 der vorliegenden Offenbarung kann so konfiguriert sein, dass sie verschiedene variable Ventilbetätigungsmechanismen in Verbrennungsmotoren unterstützt. Zwar wird die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit einem bestimmten Zylinderabschaltmechanismus beschrieben, die vorliegende Offenbarung kann jedoch auf ein variables Ventilhubsystem oder einen beliebigen anderen geeigneten variablen Ventilbetätigungsmechanismus angewendet werden. Zwar wird die offenbarte Ausführungsform in Verbindung mit einer bestimmten Typ-III-Ventiltriebarchitektur (z. B. einer Konfiguration mit einer obenliegenden Nockenwelle) beschrieben, die vorliegende Offenbarung kann jedoch auf viele andere Arten von Ventiltriebsystemen und -konfigurationen angewendet oder in Verbindung mit diesen verwendet werden.
Die Kipphebelanordnung 1 kann zwischen einer rotierenden Nockenwellennocke und einem Schaft eines Ventils (oder einer Spieleinstellvorrichtung) positioniert sein, um das Hubprofil des Ventils zu steuern. Zur Veranschaulichung wird eine Seite der Kipphebelanordnung 1, die zum Zusammenwirken mit dem rotierenden Nockenwellennocken konfiguriert ist, als eine Nockenseite 3 bezeichnet, und die gegenüberliegende Seite der Kipphebelanordnung 1, die zum Zusammenwirken mit dem Ventilschaft konfiguriert ist, wird als eine Ventilseite 7 bezeichnet.
Die Kipphebelarmanordnung 1 kann einen Außenarm 10, einen Innenarm 30, einen Verriegelungsmechanismus 70 und eine Totganganordnung 40 umfassen. Der Außenarm 10 und der Innenarm 30 können über eine Kipphebelwelle 25, die eine Kipphebelwellenachse aufweist, drehbar miteinander gekoppelt sein. Die Kipphebelwelle 25 kann eine frei schwimmende Achse sein, um Verschleiß- und Reibungsverluste zu minimieren. Die Kipphebelwelle 25 kann eine Buchse oder eine andere Struktur umfassen, um Scherung oder Verschleiß zu lindern oder eine Ausrichtung bereitzustellen. Der Außenarm 10 kann ein Paar Seitenwände 11, 19 umfassen, die sich im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken. Die Seitenwände 11 und 19 können über eine sich dazwischen erstreckende seitliche Oberfläche miteinander verbunden sein. Die seitliche Oberfläche kann beispielsweise Material, das mit Außenarmanschlagelementen 17 verbunden ist, oder Material umfassen, das eine äußere Kipphebelwellenbohrung 15 bildet. Der Innenarm 30 kann mindestens teilweise zwischen den Seitenwänden 11 und 19 sitzen, wie in 1 am besten gezeigt. Der Außenarm 10 kann in jeder der Seitenwände 11 und 19 eine äußere Kipphebelwellenbohrung 15 definieren und der Innenarm 30 kann eine innere Kipphebelwellenbohrung 34 definieren. Die Kipphebelwelle 25 verläuft nacheinander durch eine äußere Kipphebelwellenbohrung 15 der Seite 11, eine innere Kipphebelwellenbohrung 34 und eine äußere Kipphebelwellenbohrung 15 der Seite 19, um mit dem Außenarm 10 und dem Innenarm 30 drehbar in Eingriff zu gelangen.
Der Innenarm 30 kann einen Kopfabschnitt 31 in der Nockenseite 3 und einen Endstückabschnitt 39 in der Ventilseite 7 umfassen. Die innere Kipphebelwellenbohrung 34 kann sich in der Nähe des Mittelpunkts zwischen dem Kopfabschnitt 31 und dem Endstückabschnitt 39 befinden. Der Innenarm 30 kann einen allgemein länglichen Körper aufweisen, wobei sein Abmessungsprofil von der inneren Kipphebelwellenbohrung 34 zu dem Endstückabschnitt 39 hin abnimmt. Ein Elefantenfuß 28 kann mit dem Endstückabschnitt 39 zum direkten oder indirekten Zusammenwirken mit einem Ventilschaft oder einer anderen geeigneten Struktur gekoppelt sein, die einem Ventil zugeordnet ist. Der Elefantenfuß 28 kann mit einer Gewindestange 27 verbunden sein, die sich durch ein Loch (nicht gezeigt) erstreckt, das innerhalb des Endstückabschnitts 39 definiert ist. Die Gewindestange 27 kann dann über eine Mutter 29 an dem Endstückabschnitt 39 befestigt sein. Ein beliebiger anderer geeigneter, auf dem Fachgebiet bekannter Kopplungsmechanismus kann alternativ oder zusätzlich verwendet werden. Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen kann der Endstückabschnitt 39 auch eine Spieleinstellvorrichtung oder eine andere Kapsel einschließen, die dem Elefantenfuß 28 zugeordnet ist. Eine umschaltbare Vorrichtung wie z. B. eine Kronenvorrichtung kann in dem Endstückabschnitt 39 installiert sein. Eine Ölzuführung kann an oder innerhalb des Innenarms 30 installiert sein, um eine Steuerung der Spieleinstellvorrichtung oder der umschaltbaren Vorrichtung oder der anderen in dem Endstückabschnitt 39 installierten Kapsel bereitzustellen. Derartige Beispiele sind nicht erschöpfend und andere variable Ventilbetätigung oder Spieleinstellkapseln oder andere Anordnungen können an dem Innenarm 30 eingeschlossen sein.
Der Außenarm 10 kann eine Rolle 22 zum Zusammenwirken mit dem rotierenden Nockenwellennocken eines Ventiltriebs umfassen, um der Kipphebelanordnung 1 ein Ventilhubprofil zu verleihen. Bei der in 1 gezeigten offenbarten Ausführungsform ist die Rolle 22 so konfiguriert, dass sie mit einem Nockenwellennocken einer Typ-III-Ventiltriebanordnung zusammenwirkt. Die Rolle 22 wird durch eine Lagerwelle 24 drehbar gelagert, die an dem Außenarm 10 zwischen dem Paar Seitenwände 11 und 19 befestigt sein kann. Die Lagerwelle 24 kann ein Nadellager und/oder ein Gleitlager einschließen, um Reibungsverluste und Verschleiß zu minimieren. Die Seitenwände 11 und 19 können jeweils eine Lagerbohrung 14 definieren, um die Enden der Lagerwelle 24 aufzunehmen. Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen kann anstelle der Rolle 22 eine Gleitoberfläche verwendet werden.
Der Verriegelungsmechanismus 70 kann sich oberhalb der Rolle 22 befinden, um die relative Drehbewegung zwischen dem Außenarm 10 und dem Innenarm 30 selektiv zu verriegeln und zu entriegeln. Zum Beispiel kann, wie in 1 am besten gezeigt, die Rolle 22 an einem Ende des Außenarms 10 angebracht sein, das sich seitlich in Bezug auf die Kipphebelwelle 25 befindet, und der Verriegelungsmechanismus 70 kann sich oberhalb der Rolle 22 befinden. Das Platzieren des Verriegelungsmechanismus 70 direkt oberhalb der Rolle 22 kann gegenüber dem Stand der Technik eine geringere Verriegelungskraft erfordern, um den Verriegelungsmechanismus 70 zu betätigen. Dennoch bleibt die Kraftübertragung vom Kopfabschnitt 31 zum Endstückabschnitt 39 durch den Verriegelungsmechanismus 70 während eines verriegelten Zustands effizient. Die Platzierung oberhalb der Rolle 22 und seitlich von der Kipphebelwelle 25 entfernt anstelle der Platzierung oberhalb der Kipphebelwelle 25 oder näher an dem Endstückabschnitt 39 ergibt ein günstiges Gleichgewicht von Kräften zum Umschalten zwischen dem verriegelten Zustand und dem entriegelten Zustand. Es kann gesagt werden, dass sich der Verriegelungsmechanismus seitlich befindet, sodass die Totgangfeder 45, wie durch den Verbindungsstift 49, zwischen der äußeren Kipphebelwellenbohrung 15 und dem Verriegelungsmechanismus 70 sitzt. In dem verriegelten Zustand wird verhindert, dass sich der Außenarm 10 relativ zu dem Innenarm 30 dreht, sodass der Außenarm 10 und der Innenarm 30 als eine einzige Einheit wirken und die radiale Bewegung des rotierenden Nockenwellennockens direkt auf ein Ventil übertragen können. In einem entriegelten Zustand kann sich der Außenarm 10 relativ zu dem Innenarm 30 drehen, sodass die radiale Bewegung der rotierenden Nockenwelle, die auf den Außenarm 10 übertragen wird, abgebaut und unwirksam gemacht werden kann.
Wie am besten in 3 gezeigt, kann der Verriegelungsmechanismus 70 ein Paar Verriegelungsstifte 74, die in dem Außenarm 10 sitzen, und ein Paar Druckstifte 76 umfassen, die in dem Innenarm 30 sitzen. Jede der Seitenwände 11 und 19 kann einen Verriegelungsstiftsitz 12 definieren, um jeden Verriegelungsstift 74 aufzunehmen. Der Verriegelungsstiftsitz 12 kann ein Hohlzylinder sein und einen Flansch 72 einschließen, der nahe einem äußeren Ende des Hohlzylinders entfernt von dem Innenarm 30 befestigt ist. Der Verriegelungsstift 74 kann eine Form einer Kappe aufweisen, die eine interne Aussparung 79 aufweist. Eine Rückstellfeder 75 kann zwischen dem Flansch 72 und dem Verriegelungsstift 74 angeordnet sein und mindestens teilweise innerhalb der internen Aussparung 79 aufgenommen sein. Die Rückstellfeder 75 kann so konfiguriert sein, dass sie den Verriegelungsstift 74 in Richtung des Innenarms 30 vorspannt.
Der Verriegelungsstift 74 kann eine äußere Verriegelungsoberfläche 71 bilden, die so konfiguriert ist, dass sie mit einer inneren Verriegelungsoberfläche 84 in Eingriff gelangt, die in dem Innenarm 30 ausgebildet ist. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann die äußere Verriegelungsoberfläche 71 eine vertiefte flache Oberfläche auf einer der inneren Verriegelungsoberfläche 84 zugewandten Seite umfassen, wie in 3 gezeigt. Die vertiefte flache Oberfläche, die beispielsweise durch maschinelles Bearbeiten der Seite gebildet werden kann, die der inneren Verriegelungsoberfläche 84 zugewandt ist, kann Berührungsbelastung reduzieren und/oder Konzentrizitätsprobleme vermeiden. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die äußere Verriegelungsoberfläche 71 einen in Umfangsrichtung abgestuften Abschnitt an der Außenoberfläche des Verriegelungsstifts 74 umfassen. Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform kann der Verriegelungsstift 74 eine abgerundete Stiftform ohne eine vertiefte flache Oberfläche oder einen abgestuften Abschnitt bilden, und die abgerundete Außenoberfläche des Verriegelungsstifts 74 kann als äußere Verriegelungsoberfläche 71 zum Eingreifen in die innere Verriegelungsoberfläche 84 dienen.
Der Kopfabschnitt 31 des Innenarms 30 kann einen abgestuften Abschnitt 82 einschließen, der die innere Verriegelungsoberfläche 84 definiert, die so konfiguriert ist, dass sie mit der äußeren Verriegelungsoberfläche 71 des Verriegelungsstifts 74 in Eingriff gelangt. Im abgestuften Abschnitt 82 kann der Innenarm 30 eine innere Bohrung 32 bilden, die sich durch die gesamte Breite des abgestuften Abschnitts 82 in einer Richtung parallel zu der Drehachse der Kipphebelwelle 25 erstreckt. Das Paar Druckstifte 76 kann innerhalb der inneren Bohrung 32 sitzen. Jeder Druckstift 76 kann auf der dem anderen Druckstift 76 zugewandten Seite eine interne Aussparung bilden, sodass das Paar Druckstifte 76 zusammen eine Druckkammer 73 dazwischen bilden kann. Jeder Druckstift 76 kann so konfiguriert sein, dass er selektiv aus der inneren Bohrung 32 herausragt und den entsprechenden Verriegelungsstift 74 in den Verriegelungsstiftsitz 12 des Außenarms drückt, sodass sich der Außenarm 10 relativ zu dem Innenarm 30 drehen kann.
Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen kann eine Druckstiftfeder 77 innerhalb der Druckkammer 73 angeordnet sein, um eine nach außen gerichtete Federkraft auf das Paar Druckstifte 76 auszuüben. Die Federkraft der Druckstiftfeder 77 (z. B. Federkonstante) kann kleiner als die der Rückstellfedern 75 sein, sodass die Druckstifte 76 normalerweise innerhalb der inneren Bohrung 32 des Innenarms 30 zurückgezogen gehalten werden können. Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann die Druckstiftfeder 77 vollständig weggelassen werden.
Die Bewegung der Druckstifte 76 kann hydraulisch gesteuert werden. Zum Beispiel kann, wie am besten in 2 gezeigt, der Innenarm 30 einen Hydraulikdurchgang 80 zum Zuführen eines Steuerfluids (z. B. Motoröl) aus einer Ölverteilung auf die Kipphebelwelle 25 und/oder die innere Kipphebelwellenbohrung 34 zur Druckkammer 73 definieren. Der Innenarm 30 kann ein oder mehrere Ventile, Verschlüsse und/oder Durchflussverteiler 85 verwenden, um den Hydraulikdurchgang 80 zu definieren und beliebige unbeabsichtigte Kriechwege abzudichten.
Die 4 und 5 und die 6 und 7 veranschaulichen schematisch beispielhafte Betriebseigenschaften der Kipphebelanordnung 1, wenn sich der Verriegelungsmechanismus 70 in einem verriegelten Zustand bzw. einem entriegelten Zustand befindet. Gemäß einem beispielhaften Gesichtspunkt kann der verriegelte Zustand für einen normalen, stationären Zustand stehen, wobei der Verriegelungsmechanismus 70 den Außenarm 10 verriegelt, sodass er sich nicht relativ zum Innenarm 30 dreht. In diesem verriegelten Zustand kann die radiale Bewegung eines rotierenden Nockenwellennockens 90 über die Kipphebelanordnung 1 auf ein Ventil 100 übertragen werden, wie in 5 veranschaulicht. Andererseits kann der entriegelte Zustand für einen speziellen, deaktivierten Zustand stehen, wobei der Verriegelungsmechanismus 70 ermöglicht, dass sich der Außenarm 10 relativ zum Innenarm 30 drehen kann. In diesem entriegelten Zustand wird die radiale Bewegung der rotierenden Nockenwellennocke 90 nicht auf das Ventil 100 übertragen, wie in 7 veranschaulicht.
Während des verriegelten Zustands wird der Hydraulikdruck des Steuerfluids unterhalb eines Schwellenwertdrucks gehalten, der erforderlich ist, um die Kraft der Rückstellfedern 75 zu überwinden. Folglich können die Rückstellfedern 75 die Verriegelungsstifte 74 halten, die sich vom Außenarm 10 und in den abgestuften Abschnitt 82 des Innenarms 30 erstrecken, wobei die äußeren Verriegelungsoberflächen 71 der Verriegelungsstifte 74 in Eingriff mit den inneren Verriegelungsoberflächen 84 des Innenarms 30 gelangen, wie in 4 gezeigt. Zum Übergehen aus dem verriegelten Zustand in den entriegelten Zustand kann der Hydraulikdruck des Steuerfluids über den Schwellenwertdruck erhöht werden, um die Kraft der Rückstellfedern 75 zu überwinden. Der erhöhte Hydraulikdruck erhöht den Innendruck der Druckkammer 73, durch den wiederum die Druckstifte 76 aus der inneren Bohrung 32 ausgefahren und die Verriegelungsstifte 74 aus dem abgestuften Abschnitt 82 ausgefahren und in eine eingefahrene Position innerhalb des Außenarms 10 gedrückt werden können, wie in 6 gezeigt, wodurch die Drehung des Außenarms 10 relativ zum Innenarm 30 ermöglicht wird.
Wie vorstehen erwähnt kann die Kipphebelanordnung 1 eine Totganganordnung 40 umfassen, die den Außenarm 10 von dem Innenarm 30 weg vorspannt, um den Kontakt zwischen der Rolle 22 und dem Nockenwellenknocken 90 während eines entriegelten Zustands aufrechtzuerhalten. Um einen Drehanschlagmechanismus bereitzustellen, kann der Außenarm 10 ein oder mehrere Außenarmanschlagelemente 17 umfassen und der Innenarm 30 kann ein oder mehrere Innenarmanschlagelemente 37 umfassen, wie in 1 gezeigt. Eine oder beide Seitenwände 11, 19 des Außenarms 10 können ein Außenarmanschlagelement 17 umfassen oder ein Außenarmanschlagelement kann einen Körperabschnitt umfassen, der die Seitenwände 11, 19 zur koordinierten Drehung verbindet.
Jedes Außenarmanschlagelement 17 ist ausgerichtet, um ein entsprechendes Innenarmanschlagelement 37 zu berühren. In einem entriegelten Zustand ist der Außenarm 10 nicht mehr mit dem Innenarm 30 verriegelt und kann sich relativ zum Innenarm 30 in einer ersten Drehrichtung drehen. Während dieses entriegelten Zustands können das Innenarmanschlagelement 37 und das Außenarmanschlagelement 17 verhindern, dass sich der Außenarm 10 in einer zweiten Drehrichtung, die der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist, über eine vorgegebene Position hinaus dreht.
Gemäß einigen beispielhaften Gesichtspunkten können Außenarmanschlagelemente 17 und Innenarmanschlagelemente 37 in einem Raum, der oft als Totraum betrachtet wird, rechts unterhalb der Kipphebelwelle 25 positioniert sein. Beispielsweise können sich ein oder mehrere Außenarmanschlagelemente 17 unterhalb des Umfangs der äußeren Kipphebelwellenbohrung 15 erstrecken und ein oder mehrere entsprechende Innenarmanschlagelemente 37 können sich unterhalb des Umfangs der inneren Kipphebelwellenbohrung 34 erstrecken.
Unter Bezugnahme auf 1 kann die Kipphebelanordnung 1 ein Paar Totganganordnungen 40 umfassen, die jeweils den Innenarm 30 mit jeder der Seitenwände 11 und 19 des Außenarms 10 verbinden. Bei einigen alternativen Ausführungsformen kann die Kipphebelanordnung 1 nur eine Totganganordnung 40 einschließen, die den Innenarm 30 mit nur einer der Seitenwände 11 und 19 verbindet.
Die Totganganordnung 40 kann ein Kopfteil 42, ein Fußteil 48 und eine Totgangfeder 45 umfassen, die zwischen dem Kopfteil 42 und dem Fußteil 48 angeordnet ist. Das Kopfteil 42 kann mit dem Innenarm 30 gekoppelt sein und das Fußteil 48 kann mit dem Außenarm 10 gekoppelt sein. Um die Kopplung zu erleichtern, kann der Innenarm 30 eine Verbinderlasche 36 umfassen, die sich von seiner oberen Oberfläche 35 nach oben erstreckt.
Das Kopfteil 42 kann über einen Verbinderstift 41, der sich durch das Kopfteil 42 in einer Richtung parallel zu der Drehachse der Kipphebelwelle 25 erstreckt, mit der Verbinderlasche 36 gekoppelt sein. Der Verbinderstift 41 kann ein Schwenkstift sein, der es dem Kopfteil 42 ermöglicht, sich in einer radialen Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse der Kipphebelwelle 25 zu drehen. Wie das Kopfteil 42 kann das Fußteil 48 über einen Verbindungsstift 49 mit dem Außenarm 10 drehbar gekoppelt sein. Der Abschnitt des Außenarms 10, der mit dem Fußteil 48 verbunden ist, kann sich etwa zwischen der Rolle 22 und der Kipphebelwelle 25 und zwischen der Kipphebelwelle 25 und dem Verriegelungsstiftsitz 12 befinden. Gemäß einem beispielhaften Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung befindet sich die Verbinderlasche 36 oberhalb der inneren Kipphebelwellenbohrung 34 und das Innenarmanschlagelement 37 erstreckt sich unterhalb der inneren Kipphebelwellenbohrung 34 von einer Seite, die in Bezug auf die innere Kipphebelwellenbohrung 34 im Wesentlichen der Verbinderlasche 36 gegenüberliegt. Die Verbinderlasche 36 kann über die innere Kipphebelwellenbohrung 34 zentriert werden, wobei die Totgangfeder 45 tangential zu der äußeren Kipphebelwellenbohrung 15 ist.
Gemäß einem weiteren beispielhaften Gesichtspunkt erstreckt sich ein Kopfteilschaft 43 vom Kopfteil 42 und ein Fußteilschaft 47 erstreckt sich vom Fußteil 48. Der Kopfteilschaft 43 kann ein röhrenförmiges Element sein, das so bemessen und konfiguriert ist, dass es den Fußteilschaft 47 darin verschiebbar aufnimmt. Die Totgangfeder 45 ist über dem Kopfteilschaft 43 und dem Fußteilschaft 47 positioniert. Dementsprechend kann der Innendurchmesser der Totgangfeder 45 größer als der Außendurchmesser des Kopfteilschafts 43 und kleiner als die Grundflächen des Kopfteils 42 und Fußteils 48 sein. Wenn der Außenarm 10 während eines entriegelten Zustands relativ zum Innenarm 30 gedreht wird, kann der Abstand zwischen Kopfteil 42 und Fußteil 48 verringert werden, wodurch bewirkt wird, dass die Totgangfeder 45 eine Federkraft auf den Außenarm 10 ausübt. Diese Federkraft kann während der Bewegung des Außenarms 10 relativ zum Innenarm 30 einen zuverlässigen Kontakt zwischen der Rolle 22 und dem Nockenwellenknocken 90 aufrechterhalten, während die Trägheitskraft des sich bewegenden Innenarms 10 kompensiert wird.
Weitere Implementierungen werden für den Fachmann aus der Berücksichtigung der Patentschrift und Ausübung der hier offenbarten Beispiele ersichtlich sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 63/032173 [0001]

Claims

Kipphebelanordnung, umfassend: einen Außenarm, umfassend: eine äußere Kipphebelwellenbohrung, die zum Aufnehmen einer Kipphebelwelle konfiguriert ist; und eine Rolle, die so konfiguriert ist, dass sie mit einem Nockenwellennocken einer Typ-III-Ventiltriebanordnung zusammenwirkt, wobei sich die Rolle seitlich der äußeren Kipphebelwellenbohrung befindet; einen Innenarm, der eine innere Kipphebelwellenbohrung umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie die Kipphebelwelle aufnimmt, wobei der Innenarm so konfiguriert ist, dass er sich über die Kipphebelwelle, die sich durch die äußere Kipphebelwellenbohrung und die innere Kipphebelwellenbohrung erstreckt, relativ zu dem Außenarm selektiv dreht; einen Verriegelungsstift, der beweglich in dem Außenarm oberhalb der Rolle sitzt und so konfiguriert ist, dass er sich zwischen einer verriegelten Position, in der der Verriegelungsstift mit dem Innenarm in Eingriff gelangt, um die relative Drehung zwischen dem Innenarm und dem Außenarm zu verriegeln, und einer entriegelten Position bewegt, in der der Verriegelungsstift mit dem Innenarm außer Eingriff gelangt, um die relative Drehung zwischen dem Innenarm und dem Außenarm zu ermöglichen; und eine Totgangfeder, die ein erstes Ende, das mit einem Verbindungsabschnitt des Innenarms verbunden ist, der sich oberhalb der inneren Kipphebelwellenbohrung befindet, und ein zweites Ende umfasst, das mit dem Außenarm an einer Stelle zwischen der äußeren Kipphebelwellenbohrung und dem Verriegelungsstift verbunden ist.
Kipphebelanordnung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Druckstift, der in dem Innenarm sitzt, wobei der Druckstift so konfiguriert ist, dass er den Verriegelungsstift selektiv aus der verriegelten Position in die entriegelte Position drückt, um zu ermöglichen, dass sich der Außenarm relativ zu dem Innenarm dreht.
Kipphebelanordnung nach Anspruch 2, wobei der Innenarm eine innere Bohrung zum beweglichen Aufnehmen des Druckstifts umfasst.
Kipphebelanordnung nach Anspruch 3, wobei die Bewegung des Druckstifts hydraulisch gesteuert wird und der Innenarm einen Hydraulikdurchgang zum Zuführen eines Steuerfluids aus einer Ölverteilung neben der Kipphebelwelle zu dem Druckstift in der inneren Bohrung definiert.
Kipphebelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Außenarm ein Paar Seitenwände umfasst, die sich im Wesentlichen parallel zueinander in einer Richtung erstrecken, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Drehachse der Kipphebelwelle verläuft, wobei der Innenarm drehbar mindestens teilweise zwischen dem Paar Seitenwände angeordnet ist.
Kipphebelanordnung nach Anspruch 5, wobei die Totgangfeder ein Paar Totgangfedern umfasst, die jeweils zwischen dem Verbindungsabschnitt des Innenarms und jeder der Seitenwände des Außenarms verbunden sind.
Kipphebelanordnung, umfassend: einen Außenarm, der eine äußere Kipphebelwellenbohrung umfasst, die zum Aufnehmen einer Kipphebelwelle konfiguriert ist; einen Innenarm, der eine innere Kipphebelwellenbohrung umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie die Kipphebelwelle aufnimmt, wobei der Innenarm so konfiguriert ist, dass er sich über die Kipphebelwelle, die sich durch die äußere Kipphebelwellenbohrung und die innere Kipphebelwellenbohrung erstreckt, relativ zu dem Außenarm selektiv dreht; einen Verriegelungsstift, der beweglich in dem Außenarm sitzt und so konfiguriert ist, dass er sich zwischen einer verriegelten Position, in der der Verriegelungsstift mit dem Innenarm in Eingriff gelangt, um die relative Drehung zwischen dem Innenarm und dem Außenarm zu verriegeln, und einer entriegelten Position bewegt, in der der Verriegelungsstift mit dem Innenarm außer Eingriff gelangt, um die relative Drehung zwischen dem Innenarm und dem Außenarm zu ermöglichen; und eine Totgangfeder, die ein erstes Ende, das mit einem Verbindungsabschnitt des Innenarms verbunden ist, der sich oberhalb der inneren Kipphebelwellenbohrung befindet, und ein zweites Ende umfasst, das mit dem Außenarm verbunden ist, wobei der Innenarm ein Innenarmanschlagelement umfasst, das so konfiguriert ist, dass es in Kontakt mit einem entsprechenden Außenarmanschlagelement des Außenarms steht, wobei sich das Innenarmanschlagelement unterhalb der inneren Kipphebelwellenbohrung von einer Seite erstreckt, die im Wesentlichen dem Abschnitt des Innenarms oberhalb der inneren Kipphebelwellenbohrung gegenüberliegt.
Kipphebelanordnung nach Anspruch 7, wobei der Außenarm eine Rolle umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie mit einem Nockenwellennocken einer Typ-III-Ventiltriebanordnung zusammenwirkt.
Kipphebelanordnung nach Anspruch 8, wobei sich die Rolle seitlich der Kipphebelwelle befindet und der Verriegelungsstift sich oberhalb der Rolle befindet.
Kipphebelanordnung nach Anspruch 8 oder 9, wobei das zweite Ende der Totgangfeder mit einem Abschnitt des Außenarms verbunden ist, der sich etwa zwischen der Rolle und der Kipphebelwelle befindet.
Kipphebelanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das zweite Ende der Totgangfeder mit einem Abschnitt des Außenarms verbunden ist, der sich etwa zwischen dem Kipphebel und dem Verriegelungsstift befindet.
Kipphebelanordnung nach Anspruch 7, wobei der Außenarm einen Verriegelungsstiftsitz zum Aufnehmen des Verriegelungsstifts umfasst, wobei der Verriegelungsstiftsitz einen daran befestigten Flansch auf einer von dem Innenarm entfernten Seite und eine zwischen dem Flansch und dem Verriegelungsstift angeordnete Rückstellfeder umfasst, um den Verriegelungsstift in Richtung des Innenarms vorzuspannen.
Kipphebelanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei der Verriegelungsstift eine vertiefte flache Oberfläche umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie mit dem Innenarm in Eingriff gelangt.
Kipphebelanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, ferner umfassend einen Druckstift, der in dem Innenarm sitzt, wobei der Druckstift so konfiguriert ist, dass er den Verriegelungsstift selektiv aus der verriegelten Position in die entriegelte Position drückt, um zu ermöglichen, dass sich der Außenarm relativ zu dem Innenarm dreht.
Kipphebelanordnung nach Anspruch 14, wobei der Innenarm eine innere Bohrung zum beweglichen Aufnehmen des Druckstifts umfasst.
Kipphebelanordnung nach Anspruch 15, wobei sich die innere Bohrung in einem abgestuften Abschnitt des Innenarms befindet, wobei der abgestufte Abschnitt eine innere Verriegelungsoberfläche definiert, die so konfiguriert ist, dass sie in der verriegelten Position mit dem Verriegelungsstift in Eingriff gelangt.
Kipphebelanordnung nach Anspruch 14, wobei die Bewegung des Druckstifts hydraulisch gesteuert wird und der Innenarm einen Hydraulikdurchgang zum Zuführen eines Steuerfluids aus einer Ölverteilung neben der Kipphebelwelle zu dem Druckstift in der inneren Bohrung definiert.
Kipphebelanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 17, wobei der Verbindungsabschnitt eine Verbinderlasche umfasst, die sich von einer oberen Oberfläche des Innenarms in einer Richtung weg von der inneren Kipphebelwellenbohrung erstreckt.
Kipphebelanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 18, wobei der Außenarm ein Paar Seitenwände umfasst, die sich im Wesentlichen parallel zueinander in einer Richtung erstrecken, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Drehachse der Kipphebelwelle verläuft, wobei der Innenarm mindestens teilweise zwischen dem Paar Seitenwände drehbar angeordnet ist.
Kipphebelanordnung nach Anspruch 19, wobei die Totgangfeder ein Paar Totgangfedern umfasst, die jeweils zwischen dem Verbindungsabschnitt des Innenarms und jeder der Seitenwände des Außenarms verbunden sind.