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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität aus der provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 61/780,563, eingereicht am 13. März 2013, mit dem Titel „VERBRENNUNGSMOTOR”, deren Inhalte durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin einbezogen sind.
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Hintergrund
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Moderne Verbrennungsmotoren sollen das Ziel geringes Gewicht, niedrige Kosten und hohe Effizienz erreichen. Diese Ziele stehen häufig in Konkurrenz zueinander, sodass das Erreichen eines Ziels zur Nichterfüllung eines anderen Ziels führt. Entwickler moderner Motoren möchten zum Beispiel einen hocheffizienten Motor erreichen, indem sie den Zylinderspitzendruck (Peak Cylinder Pressure, PCP) des Motors erhöhen. Angesichts der hohen Kräfte, die vom hohen PCP erzeugt werden und die auf die Komponenten des Motors wirken, sind jedoch stärkere Materialien und/oder eine größere Masse der Materialien erforderlich. In den meisten Fällen sind stärkere Materialien auch schwerer. Daher ist es für moderne Motoren schwierig, hocheffizient und gleichzeitig leicht zu sein. Außerdem haben leichte Materialien wie Aluminium häufig relativ schlechte Bruchfestigkeit, was ihre Brauchbarkeit in Motoren mit hohem PCP weiter einschränkt.
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Angesichts der obigen Einschränkungen nutzen manche Motoren Durchsteckschraubenmodelle, die einen Block in Kompression halten. Jedoch sind herkömmliche Durchsteckschraubenmodelle für die Unterbringung anderer Motorenkomponenten nicht förderlich, die um Platz konkurrieren, da solche Durchsteckschrauben eine erhebliche Menge an Platz belegen und/oder die Neupositionierung vorhandener Komponenten erfordern. Die Positionierung herkömmlicher Durchsteckschrauben beeinflusst den Platz erheblich, der für Merkmale verfügbar ist, die mit dem Schmiersystem verbunden sind, z. B. Hauptgalerie und Hauptzapfenzuführbohrungen. Außerdem sollten, wenn ein Überkopfbauteil wie ein Nockenträger, verwendet wird, die strukturellen Merkmale des Nockenträgers, die die Nockenwellen des Motors trägt, nicht durch die Spannung der Durchsteckschrauben gebogen werden.
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KURZDARSTELLUNG
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Verschiedene Ausführungsformen stellen einen Verbrennungsmotor und verbundene Komponenten und Verfahren der Herstellung und Implementierung eines Verbrennungsmotors und verbundener Komponenten bereit. Der interne Verbrennungsmotor enthält eine Basis umfassend ein Basismaterial, einen Zylinderblock, der an der Basis angebracht ist, einen Zylinderkopf, der am Block angebracht ist, und ein strukturelles Überkopfbauteil, das am Zylinderkopf angebracht ist, sodass der Zylinderkopf sich zwischen dem Zylinderblock und dem strukturellen Überkopfbauteil befindet. Der Zylinderblock umfasst ein Zylinderblockmaterial. Mindestens eine Durchsteckschraube befindet sich in einer Durchsteckschraubenöffnung, wobei sich die Durchsteckschraubenöffnung von der Basis zum strukturellen Überkopfbauteil durch den Zylinderblock und dem Zylinderkopf erstreckt, um die Basis, den Zylinderblock, den Zylinderkopf und das strukturelle Überkopfbauteil zusammen zu koppeln.
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Andere verschiedene Ausführungsformen stellen einen Nockenträger eines Verbrennungsmotors bereit. Der Nockenträger ist an einem Kopf des Verbrennungsmotors angebracht. Der Nockenträger enthält einen Nockenwellentragteil, der eine Nockenwelle trägt, einen Basisteil, der so konfiguriert ist, dass er eine Durchsteckschraube aufnimmt, und einen Halsteil, der dazwischen positioniert ist und den Nockenwellentragteil mit dem Basisteil koppelt. Der Halsteil ist zwischen dem Nockenwellentragteil und dem Basisteil positioniert und koppelt diese, sodass ein Spalt unter der Nockenwelle zwischen dem Nockenwellentragteil und der Basis definiert wird.
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In besonderen Ausführungsformen wird ein Nockenträger eines Verbrennungsmotors bereitgestellt, der an einem Zylinderkopf des internen Verbrennungsmotors angebracht ist. Der Nockenträger enthält einen Ventiltriebtragteil, der aus einem ersten Material hergestellt ist. Der Ventiltriebtragteil ist direkt am Zylinderkopf angebracht. Der Nockenträger enthält außerdem einen Schraubenbefestigungsteil, der aus einem zweiten Material hergestellt ist. Der Schraubenbefestigungsteil ist so konfiguriert, dass er eine Durchsteckschraube aufnimmt und direkt am Zylinderkopf unabhängig vom Ventiltriebtragteil angebracht ist. Der Ventiltriebträger umgibt den Schraubenbefestigungsteil.
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Andere verschiedene Ausführungsformen stellen einen Nockenträger eines Verbrennungsmotors bereit, der eine Seitenwand enthält, die einen Raum umgibt, ein Ventiltriebtragsystem, das in dem Raum positioniert ist, und ein Ventiltriebschmiersystem, das in dem Raum positioniert ist. Das Ventiltriebtragsystem enthält einen Versteller, eine Einlassnockenwelle, eine Auslassnockenwelle, eine Vielzahl von Einlasstassenstößel und eine Vielzahl von Auslasstassenstößel. Jeder der Tassenstößel enthält einen inneren Teil, der in Bezug auf einen äußeren Teil beweglich ist. Das Ventiltriebschmiersystem enthält erste Einlass- und Auslassschmiergalerien, zweite Einlass- und Auslassschmiergalerien, eine Vielzahl von Zuleitungen, die die erste Einlassschmiergalerie und die Einlassnockenwelle fluidisch koppeln, eine Vielzahl von Zuleitungen, die die erste Auslassschmiergalerie und die Auslassnockenwelle fluidisch koppeln, eine Vielzahl von Zuleitungen, die die erste Einlassschmiergalerie und die Vielzahl von Einlasstassenstößel fluidisch koppeln, eine Vielzahl von Zuleitungen, die die erste Auslassschmiergalerie und die Auslasstassenstößel fluidisch koppeln, eine Vielzahl von Schmiermittelsteuerventilen, die den Fluss der Schmierung zwischen den ersten Einlass- und Auslassschmiergalerien und den zweiten Einlass- und Auslassschmiergalerien steuern, eine Vielzahl von Zuleitungen, die die zweite Einlassschmiergalerie und die Einlasstassenstößel fluidisch koppeln, und eine Vielzahl von Zuleitungen, die die zweite Auslassschmiergalerie und die Vielzahl der Auslasstassenstößel fluidisch koppeln.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen beziehen sich ähnliche Bezugszeichen auf ähnliche Merkmale (z. B. funktionell ähnliche und/oder strukturell ähnliche Elemente).
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1 veranschaulicht eine Querschnittansicht eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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2 ist eine perspektivische Querschnittansicht des Verbrennungsmotor von 1.
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3 veranschaulicht eine Querschnittansicht eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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4 ist eine perspektivische Querschnittansicht des Verbrennungsmotor von 3.
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5–8 sind Draufsichten des Ventiltriebtragteils des Verbrennungsmotors von 3.
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9 ist eine perspektivische Ansicht einer Schmierquelle, die mit Schmierkomponenten im Verbrennungsmotor von 3 verbunden ist.
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Die Merkmale und Vorteile der hierin offenbarten Konzepte der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich, wenn sie zusammen mit den Zeichnungen betrachtet werden.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Verweise in dieser Spezifikation auf „eine Ausführungsform” oder ähnliches bedeuten, dass ein bestimmtes Merkmal, eine Struktur oder eine Eigenschaft, das/die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, zumindest in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Verwendungen des Ausdrucks „in einer Ausführungsform” und ähnliches an verschiedenen Stellen in dieser Spezifikation können, aber müssen sich nicht notwendigerweise immer auf die gleiche Ausführungsform beziehen. In ähnlicher Weise bedeutet die Verwendung des Begriffs „Implementierung” eine Implementierung mit einem bestimmten Merkmal, einer bestimmten Struktur oder einer bestimmten Eigenschaft, das/die in Verbindung mit einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben ist, sofern jedoch keine ausdrückliche Korrelation etwas anderes angibt, kann eine Implementierung mit einer oder mehreren Ausführungsformen verbunden sein.
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Damit die Vorteile des Gegenstands besser verstanden werden können, wird eine speziellere Beschreibung des Gegenstands, der vorstehend kurz beschrieben wurde, unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen erörtert, die in den angehängten Zeichnungen veranschaulicht sind. Im Verständnis, dass diese Zeichnungen nur typische Ausführungsformen des Gegenstands darstellen und daher nicht als den Umfang einschränkend zu betrachten sind, wird der Gegenstand zusätzlich spezifischer und detaillierter durch die Verwendung der begleitenden Zeichnungen beschrieben und erklärt.
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Der Gegenstand der vorliegenden Anmeldung wurde als Reaktion auf den derzeitigen Stand der Technik und insbesondere als Reaktion auf die Probleme und Anforderungen in der Technik von Verbrennungsmotoren entwickelt, die von zurzeit verfügbaren Systemen noch nicht vollständig gelöst sind. Insbesondere enthält in einigen Ausführungsformen das Motorsystem der vorliegenden Offenbarung einen Motor, der eine gestapelte Konfiguration aus mehreren Komponenten nutzt, um einen Motor mit einem relativ geringem Gewicht und zu relativ geringen Kosten zu entwickeln, der zu einem hohen Zylinderspitzendruck fähig ist. Außerdem enthält in einigen Ausführungsformen das Motorsystem ein hochfestes strukturelles Überkopfbauteil (z. B. Nockenträger), das speziell konfiguriert wurde, um die Anbringung einer Durchsteckschraube zu ermöglichen, ohne an der Struktur zu ziehen, die die Nockenwellen trägt. Des Weiteren beinhaltet das Motorsystem in bestimmten Ausführungsformen einen Nockenträger mit einem hochfesten Teil, an dem die Durchsteckschrauben angebracht sind, und Leichtbauteil, an dem die Nockenventiltrieb- und Schmiersysteme gebildet werden. Außerdem beinhaltet ein Motorsystem in einigen Ausführungsformen ein strukturelles leichtbau Überkopfbauteil in einer gestapelten Konfiguration mit mehreren Komponenten, das mehrere Nockenwellenkomponenten und -systeme in einem einzigen Paket unterbringt.
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Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet eine Ausführungsform eines Verbrennungsmotors 10 eine gestapelte Anordnung von Komponenten. Zum Beispiel beinhaltet, wie dargestellt, Motor 10 eine Basis 20, einen Block 30, einen Zylinderkopf 40, ein strukturelles Überkopfbauteil (z. B. einen Nockenträger 50) und eine Abdeckung 60. Der Block 30 ist direkt an der Basis 20 angebracht, die als Grundplatte oder Leiterrahmen definiert werden kann. Der Zylinderkopf 40 ist direkt am Block 30 angebracht und das strukturelle Überkopfbauteil oder der Nockenträger 50 ist direkt am Zylinderkopf 40 angebracht. Zuletzt wird die Abdeckung 60 über dem Nockenträger 50 positioniert und am Zylinderkopf 40 angebracht. In einigen Implementierungen kann eine relativ dünne Dichtung zwischen ein oder mehreren Elementen von Basis 20, Block 30, Zylinderkopf 40, Nockenträger 50 und Abdeckung 60 positioniert werden (siehe z. B. Dichtung 32 positioniert zwischen dem Block 30 und dem Zylinderkopf 40). Wie hierin definiert, wird angesichts der relativen Dünnheit der Dichtung eine Komponente immer noch als direkt auf der anderen Komponente angebracht betrachtet, wobei eine Dichtung dazwischen positioniert ist.
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Die Basis 20 und der Nockenträger 50 sind aus hochfesterem, schwererem (höheres spezifisches Gewicht) Material wie Eisen oder Stahl unter Verwendung verschiedener Fertigungstechniken wie maschinelle Bearbeitung oder Gießen hergestellt. Dagegen sind der Block 30 und Zylinderkopf 40 aus niederfesterem und leichterem (z. B. geringerem spezifischen Gewicht) hergestellt, z. B. Aluminium, unter Verwendung verschiedener Fertigungstechniken wie maschinelle Bearbeitung und Gießen. Auf diese Weise befinden sich die Komponenten aus leichtbau Materialien effektiv zwischen den Komponenten, die aus hochfesten Materialien hergestellt sind. Außerdem könnten Verfahren der Verbundkonstruktion bei einer der hochfesteren Komponenten bereitgestellt werden, die die Lastverwaltung des hohen Zylinderdrucks in Verbindung mit dem leichteren Gesamtgewicht ermöglichen. Die Basis hat z. B. zwei Funktionen, um die Kurbelwelle zu tragen und das Kurbelgehäuse zu umschließen. Die Kurbelwellentragfunktion könnte mit einem hochfesten Material erreicht werden und das Kurbelwellengehäuse könnte aus einem leichteren Material konstruiert sein. Die Basis 20, der Block 30, der Zylinderkopf 40 und der Nockenträger 50 werden zusammen durch eine Vielzahl von Durchsteckschrauben 70 befestigt, die sich durch die jeweiligen Öffnungen 72, 74, 76, 78 an der Basis, am Block, am Zylinderkopf und am Nockenträger erstrecken. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der Kopf 71 der Schraube 70 an der Basis 20 positioniert und das entgegengesetzte Ende 73 des Schafts der Schraube greift in die Öffnung 78 des Nockenträgers 50 ein (der Innengewinde enthalten kann, die an den Außengewinden der Schraube eingreifen). Alternativ kann der Kopf der Schraube 70 am Nockenträger 50 positioniert sein und das entgegengesetzten Ende des Schafts der Schraube kann in die Öffnung 72 der Basis 20 eingreifen. In beiden Konfigurationen wird durch Festziehen der Schraube 70 die Basis 20 und der Nockenträger 50 am Block 30 und Zylinderkopf 40 festgezogen. Auf diese Weise werden Block 30 und Zylinderkopf 40 über den gesamten Betriebsbereich des Motors 10 zusammengepresst. Außerdem ist jede Durchsteckschraube 70 so positioniert, dass sie sich durch einen Hohlraum eines Querblechs erstreckt, das im Block 30 gebildet wird. Jedes Querblech von Motor 10 kann als Abtrennung definiert werden, die in Block 30 gebildet wird und die Verbrennungszylinder des Motors aufteilt oder trennt.
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Wie in 1 und 2 dargestellt, nimmt der Nockenträger 50 Einlass- und Auslassnockenwellen oder Nockenzapfen 84 in Öffnungen 85 auf und hält sie, wobei sie einen Teil einer Tragstruktur 54 bilden. In der veranschaulichten Ausführungsform hat der Nockenträger 50 eine einteilige monolithische Konstruktion und ist mithilfe einer Gusstechnik aus Eisen oder Stahl hergestellt. Für den ordnungsgemäßen Betrieb (z. B. Beibehaltung der Ausrichtung zwischen den Nockenwellen 84 und der entsprechenden Tragstruktur 54 des Nockenträgers 50) kann die Nockenwellentragstruktur 54 des Nockenträgers nicht gezogen oder gequetscht werden. Die Nockenwellen 84 sind jedoch fast direkt über den Schrauben 70 positioniert und das Festziehen der Basis 20 und des Nockenträgers 50 gegen den Block 30 und Zylinderkopf 40 mithilfe der Durchsteckschrauben 70 wirkt so, dass der Nockenträger 50 in Richtung Basis 20 gezogen oder gebogen wird. Um den Zugeffekt auf den Nockenträger 50 durch die Durchsteckschrauben 70 von der Nockenwellentragstruktur 54 zu entkoppeln, beinhaltet der Nockenträger einen Basisteil 52 und einen schmalen Halsteil 56, der die Nockenwellentragstruktur mit dem Basisteil 52 koppelt. Die Einbeziehung der schmalen Halsteile 56 schafft eine physische Lücke 58 zwischen dem Basisteil und der Nockenwellentragstruktur 54. In einigen Implementierungen, wie in 1 dargestellt, hat der Nockenträger 50 einen im Wesentlichen I-förmigen Querschnitt. Obwohl der Basisteil 52, der Hals 54 und die Nockenwellentragstruktur 54 aus einer einteiligen, monolithischen Konstruktion gebildet werden, ermöglicht der Spalt 58 das Ziehen des Basisteils 52 gegen den Zylinderkopf 40 oder das Biegen, ohne die Nockenwellentragstruktur 54 entsprechend zu ziehen oder zu biegen.
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Der Motor 10 enthält verschiedene andere Merkmale, die für den Betrieb des Motors nötig sind. Zum Beispiel enthält der Motor 10 eine Kurbelwelle, die zwischen der Basis 20 und dem Block 30 positioniert ist, wobei eine Vielzahl von Hauptzapfen 80 der Kurbelwelle in einer Kurbelwellenbohrung 81 positioniert sind, die zwischen entgegengesetzten, halbkreisförmigen Ausnehmungen definiert ist, die in Basis und Block gebildet werden. Außerdem kann der Motor 10 Ausgleichswellen mit ein oder mehreren Zapfen enthalten, die in der Basis 20 positioniert sind. Des Weiteren enthält Motor 10, auch wenn nicht abgebildet, eine Vielzahl von Kolben, die in den jeweiligen Verbrennungszylindern zwischen den Querblechen beweglich sind.
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Der Motor 10, der in 1 und 2 dargestellt ist, ist insbesondere für einen dieselbetriebenen Motor mit Kompressionszündung anwendbar, der eine weniger komplexe Ventiltriebtragstruktur 54 im Nockenträger 50 im Vergleich zu benzinbetriebenen Motoren mit Funkenzündung erfordert. Auf die zusätzliche Komplexität des Nockenträgers und des Antriebs für leichtere Motoren gerichtet, stellen 3 und 4 einen Querschnitt eines Motors 110 dar, der von einem Benzin-, Ethanol- oder gasförmigen Kraftstoff unter Verwendung von Funkenzündungstechniken betrieben wird. Der Motor 110 teilt ähnliche Merkmale mit dem Motor 10, wobei ähnliche Nummern auf ähnliche Merkmale verweisen. In der Tat haben in bestimmten Implementierungen die Basis 120, der Block 130 und der Zylinderkopf 140 von Motor 110 dieselbe Konfiguration wie die Basis 20, der Block 30 und der Zylinderkopf 40 von Motor 10. Jedoch ist der Nockenträger 150 speziell für die Verwendung als Motor mit Funkenzündung konfiguriert, während der Nockenträger 50 speziell für die Verwendung als Motor mit Kompressionszündung konfiguriert ist.
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Ungeachtet der zusätzlichen Komplexität von Nockenträger 150 und der Notwendigkeit leichterer Materialien, um der zusätzlichen Komplexität Rechnung zu tragen, muss der Nockenträger immer noch fähig sein, den gewünschten hohen Zylinderspitzendruck des Motors 110 auszuhalten. Aus diesem Grund beinhaltet der Nockenträger 150 einen Ventiltriebtragteil 180 und einen getrennten Schraubenbefestigungsteil 182. Der Ventiltriebtragteil 180 kann aus einem leichten Material, wie Aluminium, hergestellt sein, und der Schraubenbefestigungsteil 182 kann aus einem hochfesten Material wie Stahl oder Eisen hergestellt sein.
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Der Schraubenbefestigungsteil 182 ist ein plattenähnliches Element, das die Öffnungen 178 mit Innengewinden für die Aufnahme und das verschraubbare Eingreifen der Gewindeenden 173 der Schrauben 170 enthält. Demgemäß wird der Schraubenbefestigungsteil 182 am Zylinderkopf 140 befestigt, um den Zylinderkopf 140 und Block 130 zusammengedrückt zu halten. Das hochfestere Material des Schraubenbefestigungsteils 182 kann den hohen Zylinderspitzendruck des Motors 110 aushalten. Der Schraubenbefestigungsteil 182 kann weitere Merkmale wie Montagehilfsschrauben, Injektorbohrungsdichtungen und Zündkerzenrohre enthalten. Um die Kopfschraubenlast über den gesamten Schraubenbefestigungsteil 182 gleichmäßig zu verteilen, sind die Öffnungen 178 alle mit einer Vielzahl von Rippen 183 verbunden, die sich zwischen den Öffnungen erstrecken.
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Der Ventiltriebtragteil 180 ist über dem Schraubenbefestigungsteil 182 positioniert und spreizt diesen im Grunde. Der Tragteil 180 beinhaltet eine Seitenwand 200, die eine äußere Peripherie des Tragteils umgibt, um die Ventiltriebtragmerkmale (z. B. Nockenzapfen, Tassenstößelbohrungen, Kettenspannerbefestigungspad, Schmiermittelsteuerventilhalterungen und Schmierkomponenten des Schmiersystems) des Tragteils seitlich in den Grenzen der Seitenwand 200 zu enthalten. Die Seitenwand 200 beinhaltet Eingriffsmerkmale (z. B. Öffnungen) für die Ermöglichung der direkten Kupplung des Tragteils 180 an den Zylinderkopf 140. Auf diese Weise sind der Schraubenbefestigungsteil 182 und der Ventiltriebtragteil 180 getrennt oder einzeln direkt mit dem Zylinderkopf 140 gekoppelt, wobei der Tragteil 180 den Schraubenbefestigungsteil umgibt. Die Abdeckung 160 ist an der Seitenwand 200 befestigt, um die Ventiltriebtragmerkmale und den Schraubenbefestigungsteil 182 über dem Zylinderkopf 140 zu umschließen. Die Seitenwand 200 hat außerdem die Funktion, die Oberfläche des Nockenträgers 150 anzuheben, an der die Abdeckung 160 befestigt ist, was die Bedienhöhe des Motors 110 verringert.
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Unter Bezugnahme auf 5–8 ist eine Draufsicht des Ventiltriebtragteils 180 dargestellt, wobei zu Verbesserung der Klarheit bei der Beschreibung der Merkmale der vorliegenden Offenbarung entsprechende Komponenten weggelassen wurden. Wie in 5 dargestellt, enthält die Seitenwand 200 seitlich ein Ventiltriebtrag- und -betätigungssystem 202 und ein Ventiltriebschmiersystem 220. Das System 202 beinhaltet einen doppelten Versteller 210, der in Bezug zu und in der Seitenwand 200 fest befestigt ist. Der doppelte Versteller 210 ist operativ mit einer Einlassnockenwelle oder einem Zapfen 184 gekoppelt, der eine Vielzahl von Nockenbuckelgruppierungen 194 hat. Jede Nockenbuckelgruppierung 194 ist mit einem entsprechenden Einlassventil des Motors 110 assoziiert und enthält doppelte Buckel mit hohem Hub und einen Buckel mit niedrigem Hub zwischen den Buckeln mit hohem Hub. Die Nockenbuckelgruppierungen 194 sind jeweils mit einem entsprechenden Tassenstößel 190 assoziiert, der in einer Einlassbohrung 192 translativ beweglich ist, die im Nockenträger 150 gebildet wird, um ein Einlassventil zu betätigen.
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Die Einlassnockenwelle 184 ist über eine Vielzahl von Lager, die durch entsprechende Kappen 196 befestigt sind, drehbar am Ventiltriebtragteil 180 befestigt. Die Einlassnockenwelle 184 wird durch einen Riemen oder eine Kette gedreht, die von der Kurbelwelle 181 des Motors angetrieben wird. Der doppelte Versteller 210 ist so konfiguriert, dass er das Timing oder die Phase der Einlassventile anpasst, indem er die Drehung der Kurbelwelle 184 anpasst. Der doppelte Versteller 210 wird durch Schmierdruck betätigt. Insbesondere wird der doppelte Versteller 210 durch Anpassen der Eigenschaften (z. B. Druck) der Schmierung (z. B. Öl) gesteuert, der vom Versteller empfangen wird. Die Anpassung des Drucks, der mit jedem Versteller des doppelten Verstellers 210 assoziiert ist, wird durch die jeweiligen Schmiermittelsteuerventile 211, 213 in schmiermittelempfangender Kommunikation mit einer Schmiermittelquelle, z. B. Schmierversorgungsleitung 260 (siehe z. B. 9) gesteuert.
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Das Ventiltriebtrag- und -betätigungssystem 202 beinhaltet außerdem eine Auslassnockenwelle oder einen Zapfen 185 mit einer Vielzahl von Buckelgruppierungen 195. Die Buckelgruppierungen 195 sind ähnlich den Buckelgruppierungen 194, außer dass jede Buckelgruppierung 195 mit einem jeweiligen Auslassventil des Motors 110 assoziiert ist. Jedes Auslassventil wird von einem jeweiligen Tassenstößel 191 betätigt, der in einer Auslassbohrung 193, die im Ventiltriebtragteil 180 gebildet wird, translativ beweglich ist, um ein Auslassventil zu betätigen. Die Auslassnockenwelle 185 ist über eine Vielzahl von Lager, die durch entsprechende Kappen 197 befestigt sind, drehbar am Ventiltriebtragteil 180 befestigt. Die Auslassnockenwelle 185 wird durch einen Riemen oder eine Kette gedreht, die von der Nockenwelle 181 des Motors 110 angetrieben wird. Die Spannung des Riemens oder der Kette kann durch einen Spanner 204 gesteuert werden, der am Ventiltriebtragteil 180 in der Seitenwand 200 montiert ist.
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Die Einlass- und Auslasstassenstößel 190, 191 beinhalten jeweils einen äußeren Stößelteil 230, 231 und einen inneren Stößelteil 232, 233. Die inneren Stößelteile 232, 233 sind translativ beweglich mit Öffnungen, die in den äußeren Stößelteilen 230, 231 gebildet werden. Die Betätigung der inneren Stößelteile 232, 233 relativ zu den äußeren Stößelteilen 230, 231 wird durch die Modulierung des Drucks eines Schmiermittels in fluidischem Kontakt mit den inneren Stößelteilen ermöglicht. In einem Motorbetriebsmodus, in dem ein geringer Ventilhub gewünscht wird, bleiben die inneren Stößelteile in Kontakt mit den mittleren Buckeln mit geringem Hub von jeder der Nockenbuckelgruppierungen 194 bzw. 195. Auf diese Weise bewirkt die Drehung der Buckel mit geringem Hub einen geringen Hub der Ventile, die mit den Stößeln 190, 191 verbunden sind. Jedoch werden für Motorbetriebsmodi, in denen ein hoher Ventilhub gewünscht wird, die äußeren Stößelteile 230, 231 unter Druck gesetzt, um in Kontakt mit den doppelten Buckeln mit hohem Hub von jeder der Nockenbuckelgruppierungen 194 bzw. 195 zu bleiben. Auf diese Weise bewirkt die Drehung der Buckel mit hohem Hub einen hohen Hub der Ventile, die mit den Stößeln 190, 191 assoziiert sind.
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Das Ventiltriebschmiersystem 220 des Triebtragteils 180 beinhaltet erste und zweite Einlassschmiergalerien 222, 224, und erste und zweite Auslassschmiergalerien 226, 228. Die Schmiergalerien 222, 224, 226, 228 sind in den Ventiltriebtragteil 180 integriert und in der Seitenwand 200 enthalten. Die ersten Einlass- und Auslassgalerien 222, 226 sind in schmiermittelempfangender Kommunikation mit einer Schmiermittelquelle (nicht dargestellt) über eine Versorgungsleitung 226. Des Weiteren beinhaltet jede der ersten Einlass- und Auslassgalerien 222, 226 eine Vielzahl von Zuleitungen 223 in Schmiermittelversorgungskommunikation mit den jeweiligen Einlass- und Auslasstassenstößeln 190, 191 für die Schmierung der Stößel während der Verwendung. Die ersten Einlass- und Auslassgalerien 222, 226 beinhalten außerdem eine Vielzahl von Zuleitungen 225 in Schmiermittelversorgungskommunikation mit den jeweiligen Einlass- und Auslassnockenzapfen 184, 185 für die Schmierung der Zapfen während der Verwendung.
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Die zweiten Einlass- und Auslassgalerien 224, 228 sind in schmiermittelempfangender Kommunikation mit den ersten Einlass- und Auslassgalerien 222, 226 über ein Schmiermittelsteuerventil 212, das sich im Ventiltriebtragteil 180 befindet. Jede der zweiten Einlass- und Auslassgalerien 224, 228 beinhaltet eine Vielzahl von Zuleitungen 225 in Schmiermittelversorgungskommunikation mit dem jeweiligen inneren Stößelteil 132, 133 der Einlass- und Auslasstassenstößel 190, 191. In einem Betriebsmodus des Motors 110 mit hohem Hub werden die Schmiermittelsteuerventile 212 so gesteuert, dass sie die Schmierung in die zweiten Einlass- und Auslassgalerien 224, 228 und die verbundenen Zuleitungen 225 ermöglichen, um die inneren Tassenteile 132, 133 unter Druck zu setzen. Bei Übergang vom Betriebsmodus mit hohem Hub zu einem Betriebsmodus mit geringem Hub werden die Schmiermittelsteuerventile 212 geschlossen, um die Versorgung des Schmiermittels in den zweiten Einlass- und Auslassgalerien 224, 228 einzuschränken (z. B. zu blockieren). Die Schmierung in den zweiten Einlass- und Auslassgalerien 224, 228 wird zirkuliert oder fließt zurück in die ersten Einlass- und Auslassgalerien 222, 226 über entsprechende Öffnungen 242, 252, die im Ventiltriebtragteil 180 gebildet werden. In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet der Ventiltriebtragteil 180 vier Schmiermittelsteuerventile 212, die jeweils den Fluss des Schmiermittels in einen jeweiligen Abschnitt der zweiten Einlass- und Auslassgalerien 224, 228 steuern, um weniger als alle Einlass- oder Auslassventile im Modus mit hohem Hub zu betätigen.
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Die beschriebenen Merkmale, Strukturen, Vorteile und/oder Eigenschaften des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung können auf jegliche geeignete Weise in einer oder mehr Ausführungsformen und/oder Implementierungen kombiniert werden. In der obigen Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details angeführt, um ein gründliches Verständnis der Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Ein Fachmann wird jedoch erkennen, dass der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung ohne eines oder mehrere der spezifischen Merkmale, Details, Komponenten, Materialien und/oder Verfahren einer bestimmten Ausführungsform oder Implementierung umgesetzt werden kann. In anderen Fällen können zusätzliche Merkmale und Vorteile in bestimmten Ausführungsformen und/oder Implementierungen erkannt werden, die möglicherweise nicht in allen Ausführungsformen oder Implementierungen enthalten sind. Des Weiteren sind in einigen Fällen wohlbekannte Strukturen, Materialien oder Vorgänge nicht gezeigt oder ausführlich beschrieben, um eine Verschleierung von Gesichtspunkten des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung zu verhindern. Die Merkmale und Vorteile des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung werden besser aus der obigen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen verstanden, oder können durch die Umsetzung des Gegenstands wie oben erörtert erfahren werden.
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In der obigen Beschreibung können bestimmte Begriffe verwendet werden, wie z. B. „nach oben”, „nach unten”, „obere”, „untere”, „ horizontal”, „vertikal”, „nach links”, „nach rechts” und ähnliches. Diese Begriffe werden, wo zutreffend, verwendet, um eine gewissen Klarheit der Beschreibung im Umgang mit relativen Beziehungen zu bieten. Diese Begriffe sollen jedoch keine absoluten Beziehungen, Positionen und/oder Ausrichtungen implizieren. Zum Beispiel kann in Bezug auf ein Objekt eine „obere” Fläche eine „untere” Fläche werden, indem das Objekt einfach umgedreht wird. Es ist nichtsdestotrotz dasselbe Objekt. Des Weiteren bedeuten die Begriffe „einschließlich”, „umfassend”, „enthaltend” und Varianten davon „einschließlich, aber nicht beschränkt auf”, außer es ist ausdrücklich etwas anderes angegeben. Eine Aufzählungsliste von Elementen impliziert nicht, dass irgendeines oder alle Elemente gegenseitig ausschließend und/oder gegenseitig einschließend sind, außer es wird ausdrücklich etwas anderes angegeben. Die Begriffe „ein”, „eine”, „einer” und „der”, „die”, „das” beziehen sich auch auf „ein oder mehrere”, außer es wird ausdrücklich etwas anderes angegeben.
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Zusätzliche Fälle in dieser Spezifikationen, wo ein Element mit einem anderen Element „gekoppelt” ist, können direkte und indirekte Kupplung umfassen. Direkte Kupplung kann als ein Element definiert werden, das mit einem anderen Element gekoppelt ist und mit ihm in direktem Kontakt ist. Indirekte Kupplung kann als Kupplung zwischen zwei Elemente definiert werden, die nicht in direktem Kontakt miteinander sind, aber ein oder zwei zusätzliche Elemente haben, die sich zwischen den gekoppelten Elementen befinden. Des Weiteren kann, wie hierin verwendet, die Befestigung eines Elements an einem anderen Element die direkte Befestigung und die indirekte Befestigung umfassen. Außerdem bedeutet „neben”, wie hierin verwendet, nicht notwendigerweise Kontakt. Zum Beispiel kann ein Element neben einem anderen Element sein, ohne in Kontakt mit diesem Element zu sein.
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Der vorliegende Gegenstand kann in anderen spezifischen Formen verkörpert sein, ohne von seinem Geist oder seinen wesentlichen Eigenschaften abzuweichen. Die beschriebenen Ausführungsformen sind in allen Beziehungen nur als veranschaulichend und nicht als einschränkend zu betrachten. Daher wird der Umfang der Erfindung durch die angehängten Ansprüche eher als durch die vorstehende Beschreibung angegeben. Alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Bereichs der Äquivalenz der Ansprüche fallen, sind daher in den Umfang einzuschließen.
