DE102008010648A1

DE102008010648A1 - Electromagnetic actuator for use as central magnet of hydraulic directional valve in inner motor of internal combustion engine of motor vehicle, has pressure pin supported in inner bearing part tiltably supported on outer bearing part

Info

Publication number: DE102008010648A1
Application number: DE200810010648
Authority: DE
Inventors: Jens Hoppe; Markus Kinscher
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2008-02-22
Publication date: 2009-08-27

Abstract

The actuator has a coil (1) for producing magnetic field, and an anchor (9) with a pressure pin (11), which forms the actuator of an electromagnetic actuator. The pressure pin is displaced in a direction of an axis (21) of the pin by the anchor provided at the magnetic field of the coil. A bearing (20) supports the pressure pin for an axial displacement, and comprises an inner bearing part (22) and an outer bearing part (23). The pressure pin is supported in the inner bearing part, which is tiltably supported on the outer bearing part.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stelleinheit für ein hydraulisches Wegeventil, welches mit der elektromagnetischen Stelleinheit verstellt werden kann. Derartige Wegeventile werden beispielsweise in Brennkraftmaschinen zur Ansteuerung von hydraulischen Nockenwellenverstellern verwendet.The The invention relates to an electromagnetic actuator for a hydraulic directional valve, which with the electromagnetic Actuator can be adjusted. Such directional valves, for example in internal combustion engines for controlling hydraulic camshaft adjusters used.

Aus der DE 103 00 974 A1 ist ein Proportionalmagnetventil einer Nockenwellenverstelleinrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt. Das Proportionalmagnetventil weist ein Ventilgehäuse auf, in welchem ein Kolben verschiebbar ist und welches über mehrere Anschlüsse verfügt, über die ein Hydrauliköl zuführbar ist. Das Proportionalmagnetventil umfasst weiterhin einen Elektromagnetteil, mit welchem sich über einen Stößel der Kolben verstellen lässt. Der Stößel wird in einer Axialbohrung in einem Gehäuse des Elektromagnetteiles gelagert, wodurch er axial verschiebbar ist.From the DE 103 00 974 A1 is known a proportional solenoid valve of a camshaft adjusting device for motor vehicles. The proportional solenoid valve has a valve housing in which a piston is displaceable and which has a plurality of connections, via which a hydraulic oil can be supplied. The proportional solenoid valve further comprises a solenoid part, with which can be adjusted via a plunger of the piston. The plunger is mounted in an axial bore in a housing of the solenoid part, whereby it is axially displaceable.

Die DE 102 11 467 A1 zeigt einen Nockenwellenversteller mit einem Elektromagneten, der als drückender Proportionalmagnet ausgeführt ist. Der Proportionalmagnet weist einen Magnetanker auf, der fest auf einem Ankerstößel sitzt, der durch einen Polkern hindurchgeführt ist und mit einer freien Stirnfläche an einem Steuerkolben oder an einem mit diesem fest verbundenen Teil anliegt.The DE 102 11 467 A1 shows a camshaft adjuster with an electromagnet, which is designed as a pushing proportional solenoid. The proportional magnet has a magnet armature which sits firmly on an armature tappet, which is guided through a pole core and rests with a free end face on a control piston or on a fixedly connected to this part.

Die DE 101 53 019 A1 zeigt einen Elektromagneten, der insbesondere als Proportionalmagnet zur Betätigung eines hydraulischen Ventils geeignet ist. Der Elektromagnet umfasst einen hohlzylindrischen Spulenkörper, der von einem oberen Polschuh und einem unteren Polschuh begrenzt wird. Der Elektromagnet wird von einem Magnetgehäuse umschlossen. Der Spulenkörper wirkt magnetisch auf einen Magnetanker, der die Magnetkraft über eine Stößelstange zur Betätigung des hydraulischen Ventils weiterleitet. Die Stößelstange wird in einer Axialbohrung im unteren Polschuh gelagert, wodurch sie axial verschiebbar ist.The DE 101 53 019 A1 shows an electromagnet, which is particularly suitable as a proportional solenoid for actuating a hydraulic valve. The electromagnet comprises a hollow cylindrical bobbin, which is bounded by an upper pole piece and a lower pole piece. The electromagnet is enclosed by a magnet housing. The bobbin magnetically acts on a magnetic armature, which forwards the magnetic force via a push rod for actuating the hydraulic valve. The push rod is mounted in an axial bore in the lower pole piece, whereby it is axially displaceable.

Die DE 10 2004 057 873 A1 betrifft ein Sitzventil mit einem Leitungssystem zum Hindurchleiten eines zufließenden Mediums. Das Sitzventil weist einen Sitz und ein verstellbares Schließelement im Leitungssystem auf. Das verstellbare Schließelement wird mithilfe einer elektromagnetischen Stelleinrichtung betätigt. Die elektromagnetische Stelleinrichtung umfasst ein Ankergehäuse, in welchem ein Anker in Richtung einer Spulenachse verstellbar angeordnet ist. Der Anker ist mit einem Stellelement verbunden, welches das Schließelement betätigt. Das Stellelement wird in einer axialen Bohrung im Gehäuse der elektromagnetischen Stelleinrichtung gelagert, wodurch es axial verschiebbar ist.The DE 10 2004 057 873 A1 relates to a poppet valve with a conduit system for passing an influent medium. The seat valve has a seat and an adjustable closing element in the piping system. The adjustable closure element is actuated by means of an electromagnetic actuator. The electromagnetic setting device comprises an armature housing, in which an armature is arranged adjustable in the direction of a coil axis. The armature is connected to an actuating element which actuates the closing element. The actuator is mounted in an axial bore in the housing of the electromagnetic actuator, whereby it is axially displaceable.

Die DE 10 2005 048 732 A1 betrifft eine elektromagnetische Stelleinheit eines hydraulischen Wegeventils. Die elektromagnetische Stelleinheit umfasst einen Anker, der innerhalb eines Ankerraums axial verschiebbar angeordnet ist, und einen Polkern, der in einer Aufnahme angeordnet ist und den Ankerraum in einer Bewegungsrichtung des Ankers begrenzt. Weiterhin umfasst die elektromagnetische Stelleinheit eine Spule, die bevorzugt mit einem nicht magnetisier baren Material umspritzt ist, sodass ein Spulenkörper ausgebildet ist. Der Anker wird in einer Gleithülse gelagert, wodurch er reibungsarm axial verschiebbar ist.The DE 10 2005 048 732 A1 relates to an electromagnetic actuator of a hydraulic directional control valve. The electromagnetic actuator comprises an armature, which is arranged axially displaceably within an armature space, and a pole core, which is arranged in a receptacle and limits the armature space in a direction of movement of the armature. Furthermore, the electromagnetic actuator comprises a coil, which is preferably encapsulated with a non-magnetizable Baren material, so that a bobbin is formed. The anchor is mounted in a sliding sleeve, whereby it is axially displaceable friction.

Die JP 2005-188630 A zeigt ein hydraulisches Wegeventil mit einer elektromagnetischen Stelleinheit. Die elektromagnetische Stelleinheit umfasst eine Spule zur Erzeugung eines magnetischen Feldes, welches auf einen axial verschiebbaren Anker einwirkt. Der Anker umfasst ein Stellelement, welches das hydraulische Wegeventil betätigt. Das Stellelement wird in einer axialen Bohrung im Gehäuse der elektromagnetischen Stelleinrichtung gelagert, wodurch es axial verschiebbar ist.The JP 2005-188630 A shows a hydraulic directional control valve with an electromagnetic actuator. The electromagnetic actuator comprises a coil for generating a magnetic field which acts on an axially displaceable armature. The armature comprises an actuating element which actuates the hydraulic directional control valve. The actuator is mounted in an axial bore in the housing of the electromagnetic actuator, whereby it is axially displaceable.

1 zeigt eine weitere elektromagnetische Stelleinheit gemäß dem Stand der Technik in einer Querschnittsdarstellung. Diese elektromagnetische Stelleinheit ist für das Stellen eines als Zentralventil ausgebildeten hydraulischen Wegeventiles ausgeführt, welches radial innerhalb eines Innenrotors einer Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. Die elektromagnetische Stelleinheit umfasst zunächst eine Spule 01, die über einen Steckkontakt 02 elektrisch gespeist wird. Die Spule 01 ist innerhalb eines Spulenkörpers 03 angeordnet, der durch ein Umspritzen der Spule 01 mit einem Kunststoff gefertigt wird. Das mit der Spule 01 erzeugbare magnetische Feld wird über einen Weicheisenkreis, der aus einem Joch 04, einer Jochplatte 06, einem Polkern 07 und einem Gehäuse 08 besteht, auf einen axial beweglich gelagerten Magnetanker 09 übertragen. Das magnetische Feld übt über einen Luftspalt zwischen dem Polkern 07 und dem Magnetanker 09 eine magnetische Kraft auf den Magnetanker 09 aus. Diese magnetische Kraft wird über einen Druckstift 11 des Magnetankers 09 auf einen Kolben des Zentralventils (nicht gezeigt) übertragen. Die elektromagnetische Stelleinheit wird über einen Flansch 12 des Gehäuses 08 am Zentralventil oder an einem das Zentralventil umgebenden Gehäuse befestigt. Das mit der Spule 01 erzeugbare magnetische Feld wirkt nicht vollständig in die Verschieberichtung des Magnetankers 09, was durch eine Exzentrizität des Magnetankers 09 bedingt ist. Diese Exzentrizität ist zum einen durch ein Spiel des Magnetankers 09 und des Druckstiftes 11 in deren Lagerung bedingt. Zum anderen ist die Exzentrizität eine Folge einer Ab weichung von der Koaxialität zwischen einem Ankerlager 13 und einem Polkernlager 14. Diese Abweichung kann abhängig vom Montagekonzept und von den Toleranzen der Komponenten der elektromagnetischen Stelleinheit sehr groß sein. Aufgrund der Exzentrizität des Magnetankers 09 wirken Teile des mit der Spule 01 erzeugbaren magnetischen Feldes seitlich auf den Magnetanker 09, wodurch seitlich auf den Magnetanker 09 einwirkende Kräfte erzeugt werden. Diese seitlich wirkenden Kräfte sind proportional zur Exzentrizität des Magnetankers 09 oder auch proportional zum Quadrat der Exzentrizität des Magnetankers 09. Die aus der Abweichung der Koaxialität zwischen dem Ankerlager 13 und dem Polkernlager 14 resultierenden Fluchtungsfehler führen zu einem Verkippen des Magnetankers 09 in dessen Ankerlager 13. Infolge dieser Verkippung gleitet der Druckstift 11 nicht mehr auf der gesamten Lagerfläche des Polkernlagers 14, insbesondere kann es dazu kommen, dass der Druckstift 11 lediglich auf den Kanten des Polkernlagers 14 gelagert wird. Dies führt zu einer eingeschränkten Funktion der elektromagnetischen Stelleinheit und zu einem erhöhten Verschleiß des Druckstiftes 11 und des Polkernlagers 14. Im Weiteren führt der erhöhte Verschleiß zu einer zunehmenden Exzentrizität des Magnetankers 09, wodurch die seitlich auf den Magnetanker 09 einwirkenden Kräfte nochmals erhöht sind. In der Folge zeigt der Verschleiß einen progressiven Verlauf. Schließlich kommt es zum Ausfall der Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten der Brennkraftmaschine, insbesondere dadurch, dass die Einstellungen der Steuerzeiten der Brennkraftmaschine nicht mehr innerhalb der dafür zulässigen Zeiten erfolgen kann. 1 shows a further electromagnetic actuator according to the prior art in a cross-sectional view. This electromagnetic actuator is designed for the provision of a designed as a central valve hydraulic directional control valve, which is arranged radially within an inner rotor of a device for variably setting the timing of an internal combustion engine. The electromagnetic actuator initially comprises a coil 01 , which has a plug contact 02 is electrically powered. The sink 01 is inside a bobbin 03 arranged by an encapsulation of the coil 01 is made with a plastic. That with the coil 01 Generatable magnetic field is generated by a soft iron circle, which consists of a yoke 04 , a yoke plate 06 a pole core 07 and a housing 08 exists on an axially movably mounted magnet armature 09 transfer. The magnetic field exerts an air gap between the pole core 07 and the armature 09 a magnetic force on the armature 09 out. This magnetic force is transmitted via a pressure pin 11 of the magnet armature 09 transmitted to a piston of the central valve (not shown). The electromagnetic actuator is via a flange 12 of the housing 08 attached to the central valve or to a housing surrounding the central valve. That with the coil 01 Generable magnetic field does not fully act in the direction of displacement of the armature 09 , which is due to an eccentricity of the magnet armature 09 is conditional. This eccentricity is on the one hand by a game of magnet armature 09 and the pressure pin 11 conditioned in their storage. On the other hand, the eccentricity is a consequence of a deviation from the coaxiality between an anchor bearing 13 and a pole core camp 14 , This deviation can be very large depending on the assembly concept and the tolerances of the components of the electromagnetic actuator. Due to the eccentricity of the magnet armature 09 act on parts of the coil 01 producible magnetic field laterally on the armature 09 , which laterally on the armature 09 acting forces are generated. These lateral forces are proportional to the eccentricity of the armature 09 or proportional to the square of the eccentricity of the armature 09 , The from the deviation of the coaxiality between the anchor bearing 13 and the Polkernlager 14 resulting misalignment lead to tilting of the armature 09 in its anchor warehouse 13 , As a result of this tilt slides the pressure pin 11 no longer on the entire bearing surface of the Polkernlagers 14 , in particular, it may happen that the pressure pin 11 only on the edges of the Polkernlagers 14 is stored. This leads to a limited function of the electromagnetic actuator and to increased wear of the pressure pin 11 and the Polkern camp 14 , Furthermore, the increased wear leads to an increasing eccentricity of the magnet armature 09 , causing the side of the magnet armature 09 acting forces are increased again. As a result, the wear shows a progressive course. Finally, it comes to the failure of the device for variable adjustment of the timing of the internal combustion engine, in particular by the fact that the settings of the timing of the internal combustion engine can no longer be done within the permissible times.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend von der in 1 gezeigten elektromagnetischen Stelleinheit darin, eine elektromagnetische Stelleinheit bereitzustellen, bei welcher der durch eine Exzentrizität eines Magnetankers bedingte erhöhte Verschleiß vermieden ist.The object of the present invention is based on the in 1 shown electromagnetic actuator is to provide an electromagnetic actuator in which caused by an eccentricity of a magnet armature increased wear is avoided.

Die genannte Aufgabe wird durch eine elektromagnetische Stelleinheit gemäß dem beigefügtem Anspruch 1 gelöst.The This object is achieved by an electromagnetic actuator solved according to the appended claim 1.

Die erfindungsgemäße elektromagnetische Stelleinheit dient der Verstellung eines hydraulischen Wegeventils, beispielsweise zur variablen Einstellung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine. Die elektromagnetische Stelleinheit umfasst zunächst eine Spule, mit welcher ein magnetisches Feld erzeugt werden kann. Die Stelleinheit umfasst weiterhin einen Anker mit einem Druckstift. Der Druckstift bildet einen Aktuator der elektromagnetischen Stelleinheit. Mithilfe des Druckstiftes kann auf das hydraulische Wegeventil eingewirkt werden, um dieses zu verstellen. Hierfür ist der Druckstift entlang seiner Achse verschiebbar. Diese Achse ist üblicherweise durch eine Symmetrieachse des Druckstiftes gebildet, die bei einer typischen Konstruktion von elektromagnetischen Stelleinheiten mit der Symmetrieachse des Ankers und/oder der Spule identisch ist. Um den Druckstift axial zu verschieben, wirkt der Anker auf den Druckstift ein, welcher die axiale Verschiebebewegung vorgibt. Der Anker und der Druckstift führen die axiale Verschiebebewegung üblicherweise gemeinsam aus. Der Anker befindet sich im magnetischen Feld der Spule, wodurch eine Magnetkraft auf ihn einwirkt, welche die Verschiebebewegung verursacht. Der Druckstift folgt der axialen Verschiebebewegung des Ankers. Die elektromagnetische Stelleinheit umfasst weiterhin eine Lagerung für den Druckstift, durch die der Druckstift hindurchgeführt ist. Die Lagerung ermöglicht eine axiale Verschiebebewegung des Druckstiftes, d. h. eine Bewegung in Richtung seiner Achse. Erfindungsgemäß umfasst die Lagerung ein inneres Lagerteil und ein äußeres Lagerteil. Der Druckstift ist im inneren Lagerteil gelagert, während das innere Lagerteil kippbar im äußeren Lagerteil gelagert ist. Hierdurch kann das innere Lagerteil einer Verkippbewegung des Druckstiftes folgen, sodass der Druckstift nicht in der Lagerung verkantet, wenn er verkippt wird. Folglich führen Verkippungen des Ankers infolge dessen Exzentrizität nicht zu einem erhöhten Verschleiß der Lagerung des Druckstiftes. Das innere Lagerteil kann Verkippungen des Ankers unmittelbar folgen, wodurch eine reibungsarme Lagerung des Druckstiftes im inneren Lagerteil gewährleistet ist. Das äußere Lagerteil kann als einzelnes Teil oder auch in einem Gehäuse oder in einem Polkern der elektromagnetischen Stelleinheit ausgebildet sein.The Electromagnetic actuator according to the invention serves to adjust a hydraulic directional control valve, for example for the variable adjustment of the timing of an internal combustion engine. The electromagnetic actuator initially comprises a Coil with which a magnetic field can be generated. The Actuator further comprises an armature with a pressure pin. The pressure pin forms an actuator of the electromagnetic actuator. By means of the pressure pin can act on the hydraulic directional control valve be to disguise this. This is the pressure pin displaceable along its axis. This axis is usually by an axis of symmetry of the pressure pin formed in a typical Construction of electromagnetic actuators with the axis of symmetry of the armature and / or the coil is identical. To the pressure pin axially to move, the anchor acts on the pressure pin, which specifies the axial displacement movement. The anchor and the pressure pin usually perform the axial displacement movement together out. The anchor is located in the magnetic field of the coil, causing a magnetic force acts on him, which the sliding movement caused. The pressure pin follows the axial displacement movement of the anchor. The electromagnetic actuator further comprises a storage for the pressure pin, through which the pressure pin passed through. The storage allows one axial displacement movement of the pressure pin, d. H. a movement in the direction of its axis. According to the invention comprises Storage an inner bearing part and an outer bearing part. The pressure pin is stored in the inner bearing part while the inner bearing part tiltable in the outer bearing part is stored. As a result, the inner bearing part of a tilting movement follow the pressure pin so that the pressure pin does not tilt in storage, when it is tilted. Consequently, tilts of the lead Ankers as a result of which eccentricity does not increase to an Wear of the bearing of the pressure pin. The inner bearing part can follow tilts of the anchor immediately, creating a low-friction Storage of the pressure pin in the inner bearing part guaranteed is. The outer bearing part can as a single part or in a housing or in a pole core of the electromagnetic Actuator be formed.

Die erfindungsgemäße elektromagnetische Stelleinheit weist den besonderen Vorteil auf, dass durch eine einfach zu realisierende konstruktive Maßnahme deren Lebensdauer und Funktionssicherheit deutlich erhöht sind.The Electromagnetic actuator according to the invention has the particular advantage that by an easy to implement constructive measure their life and reliability are significantly increased.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit ist das innere Lagerteil durch einen inneren Lagerring gebildet, während das äußere Lagerteil durch einen äußeren Lagerring gebildet ist. Der innere Lagerring weist einen äußeren Umfang mit einer gewölbten Oberfläche auf, die mit einer gewölbten Oberfläche des inneren Umfanges des äußeren Lagerringes korrespondiert. Die korrespondierenden Wölbungen gewährleisten eine reibungsarme Lagerung des inneren Lagerteiles im äußeren Lagerteil, sodass die Reibung des Druckstiftes im inneren Lagerteil auch bei Verkippungen des Druckstiftes minimal bleibt.at a preferred embodiment of the invention electromagnetic actuator is the inner bearing part through an inner bearing ring formed while the outer Bearing part formed by an outer bearing ring is. The inner bearing ring has an outer Scope with a curved surface on the with a curved surface of the inner circumference corresponds to the outer bearing ring. The corresponding vaults ensure a low-friction storage of the inner bearing part in the outer bearing part, so that the friction of the pressure pin minimal in the inner bearing part even with tilting of the pressure pin remains.

Bevorzugt weisen die Wölbung des äußeren Umfanges des inneren Lagerringes und die Wölbung des inneren Umfanges des äußeren Lagerringes im Querschnitt jeweils die Form eines Kreisbogens auf. Die Kreisbogenform der Wölbungen gewährleistet, dass das innere Lagerteil den Verkippungen des Druckstiftes auch bei größeren Kippwinkeln folgen kann.Preferably, the curvature of the outer circumference of the inner bearing ring and the curvature of the inner circumference of the outer bearing ring in Cross section in each case the shape of a circular arc. The circular arc shape of the bulges ensures that the inner bearing part can follow the tilting of the pressure pin even with larger tilt angles.

Die Lagerung ist bevorzugt durch ein Einstelllager gebildet, wie es als Standardbauteil verfügbar ist.The Storage is preferably formed by an adjustment bearing, as is is available as a standard component.

Bei einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit weist die Lagerung zunächst eine Lagerungsfläche auf, die in einem mechanischen Kontakt mit dem Druckstift steht. Ein in der Achse des Druckstiftes liegender Querschnitt der Lagerungsfläche ist zumindest abschnittsweise gegenüber dem Druckstift konvex geformt. In einer Querschnittsfläche, die in der Achse des Druckstiftes liegt, wird die Lagerungsfläche durch mindestens eine Linie, typischerweise zwei Linien repräsentiert. Bei einer zylindermantelförmigen Lagerungsfläche ist die Lagerungsfläche durch zwei gerade Linien repräsentiert. Bei dieser Ausführungsform der erfinderischen Lösung sind die beiden Linien gegenüber dem Druckstift zumindest abschnittsweise konvex ausgebildet. Die konvexe Formung der Lagerungsfläche verhindert zusätzlich ein Verkanten des Druckstiftes in der Lagerung, insbesondere wenn das innere Lagerteil der Verkippbewegung des Druckstiftes nicht vollständig oder nicht ohne Verzögerung folgt. Der Druckstift wird dann auf einem anderen Bereich der konvex geformten Lagerungsfläche gelagert. Die konvex geformte Lagerungsfläche ermöglicht eine kantenfreie Lagerung des Druckstiftes über einen bestimmten Winkelbereich der Verkippung des Druckstiftes. Hierfür ist die konvexe Formung der Lagerungsfläche an die Form des Druckstiftes und an dessen mögliche Verkippung anzupassen.at a particular embodiment of the invention Electromagnetic actuator, the storage initially a storage area that in a mechanical contact stands with the pressure pin. A lying in the axis of the pressure pin Cross section of the storage area is at least in sections Convex shaped relative to the pressure pin. In a cross-sectional area, which lies in the axis of the pressure pin, the storage area represented by at least one line, typically two lines. In a cylinder jacket-shaped storage area the storage area is represented by two straight lines. In this embodiment of the inventive solution are the two lines opposite the pressure pin at least in sections convex. The convex shaping of the storage area prevents additionally tilting of the pressure pin in the storage, especially if the inner bearing part of the tilting movement of the pressure pin is not complete or not without delay follows. The pressure pin will then be convex on another area stored storage area. The convex shaped Storage surface allows edge-free storage of Pressure pin over a certain angular range of tilting of the pressure pin. This is the convex shaping of the storage area to adapt to the shape of the pressure pin and its possible tilting.

Der Druckstift weist bevorzugt zumindest im Bereich der Lagerung eine zylindrische Form auf. Diese zylindrische Form wird innerhalb einer rotationssymmetrischen Lagerfläche der Lagerung gelagert. Bei dieser Ausführungsform der elektromagnetischen Stelleinheit ist gewährleistet, dass die durch die konvexe Formung der Lagerungsfläche ermöglichte Verhinderung eines Verkantens des Druckstiftes unabhängig von dessen Verdrehwinkel ist.Of the Pressure pin preferably has at least in the storage area cylindrical shape on. This cylindrical shape is within a rotationally symmetric bearing surface of the storage stored. In this embodiment of the electromagnetic actuator is ensured by the convex shaping of the Storage area enabled prevention of one Tilting of the pressure pin regardless of its angle of rotation is.

Die konvexe Form der Lagerungsfläche ist bevorzugt durch eine zum Druckstift gerichtete, umlaufende Wölbung gebildet. Durch die umlaufende Wölbung ist eine vollständig konvex geformte Lagerungsfläche realisiert. Die Wölbung ist bevorzugt kreisbogenförmig auszuführen. Der Radius des Kreisbogens kann der auftretenden Verkippung des Druckstiftes angepasst werden, wodurch gewährleistet ist, dass bei allen gegenüber dem inneren Lagerteil auftretenden Verkippungen des Druckstiftes die an dem Druckstift anliegende Lagerungsfläche maximal ist. Hierdurch ist ein durch eine Verkippung des Druckstiftes auftretender Verschleiß nahezu vollständig verhindert.The Convex shape of the bearing surface is preferred by a formed to the pressure pin directed, circumferential curvature. Due to the encircling curvature is a complete Convex shaped storage surface realized. The vault is preferably carried out circular arc. Of the Radius of the circular arc can be the occurring tilting of the pressure pin be adapted, which ensures that at all Tilts occurring relative to the inner bearing part of the pressure pin the voltage applied to the pressure pin bearing surface is maximum. This is a by tilting the pressure pin occurring wear almost completely prevented.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der elektromagnetischen Stelleinheit sind der Anker und der Druckstift einstückig ausgeführt. Diese aus dem Stand der Technik bekannte Ausführung ermöglicht eine sichere Funktion der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit. Die Einstückigkeit des Druckstiftes und des Ankers kann beispielsweise durch eine dauerhafte und feste Verbindung des Ankers und des Druckstiftes realisiert werden.at a preferred embodiment of the electromagnetic Actuator are the anchor and the pressure pin in one piece executed. This known from the prior art embodiment allows a safe operation of the invention electromagnetic actuator. The one-piece nature of the pressure pin and the anchor can, for example, by a permanent and fixed Connection of the armature and the pressure pin can be realized.

Die Lagerung für den Druckstift ist bevorzugt durch einen Einsatz gebildet, der direkt oder indirekt in einem Gehäuse der elektromagnetischen Stelleinheit befestigt ist. Die elektromagnetische Stelleinheit ist bevorzugt mithilfe des Gehäuses gegenüber dem hydraulischen Wegeventil befestigbar. Eine derartige Ausführung der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit ermöglicht eine sichere Übertragung der auf das hydraulische Wegeventil zu übertragenden Kraft zur Verstellung des Wegeventils.The Storage for the pressure pin is preferred by an insert formed directly or indirectly in a housing of the Electromagnetic actuator is attached. The electromagnetic Actuator is preferably using the housing opposite attachable to the hydraulic directional control valve. Such an embodiment the electromagnetic actuator according to the invention allows a secure transfer of the on the hydraulic directional valve to be transmitted force for adjustment of the directional valve.

Die Lagerung für den Druckstift besteht bevorzugt aus einem gehärteten Metall, wodurch eine lange Lebensdauer ermöglicht ist.The Storage for the pressure pin preferably consists of a hardened metal, which allows a long life is.

Die Spule ist bevorzugt innerhalb eines Spulenkörpers angeordnet und weist eine hohlzylindrische Grundform auf. Der Anker, ein Joch und ein Polkern sind bevorzugt im Hohlraum der hohlzylindrischen Grundform des Spulenkörpers angeordnet. Hierdurch ist eine effiziente Funktion und kompakte Bauweise der elektromagnetischen Stelleinheit gewährleistet. Hierbei sind der Anker, das Joch und der Polkern rotationssymmetrisch ausgeführt, wobei die Rotationsachsen der hohlzylindrischen Grundform des Spulenkörpers, des Ankers, des Jochs und des Polkernes zusammenfallen. Diese Rotationsachsen bilden die Achse der elektromagnetischen Stelleinheit, in welcher sich der Anker mit dem Druckstift translatorisch bewegt.The Coil is preferably arranged within a bobbin and has a hollow cylindrical basic shape. The anchor, a yoke and a pole core are preferably in the cavity of the hollow cylindrical Basic shape of the bobbin arranged. This is a efficient function and compact design of the electromagnetic Actuator ensured. Here are the anchor, the Yoke and the pole core rotationally symmetrical, wherein the axes of rotation of the hollow cylindrical basic shape of the bobbin, of the anchor, the yoke and the pole core coincide. These axes of rotation form the axis of the electromagnetic actuator in which the armature moves translationally with the pressure pin.

Der Spulenkörper wird bevorzugt mit seiner Mantelfläche und einer Grundfläche formschlüssig vom Gehäuse aufgenommen. Hierdurch ist eine sichere Montage des Spulenkörpers gegenüber dem hydraulischen Wegeventil gewährleistet, sodass große Kräfte zur Verstellung des hydraulischen Wegeventils übertragbar sind.Of the Bobbin is preferred with its lateral surface and a base surface form-fitting from the housing added. As a result, a safe installation of the bobbin ensures opposite the hydraulic directional valve, so that great forces for the adjustment of the hydraulic Directional valve are transferable.

Die erfindungsgemäße elektromagnetische Stelleinheit weist bevorzugt weiterhin ein Ankerlager für eine axiale Verschiebung des Ankers auf. Bei einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit ist ein in der Achse des Ankers liegender Querschnitt einer Lagerungs fläche des Ankerlagers zumindest abschnittsweise gegenüber dem Anker konvex geformt ist. Diese Formung verhindert, dass der Anker bei einer Verkippung im Ankerlager verkantet, sodass eine reibungsarme Lagerung des Ankers im Ankerlager gewährleistet ist. Die Lagerungsfläche des Ankerlagers ist bevorzugt rotationssymmetrisch ausgebildet, wobei sie eine zum Anker gerichtete, umlaufende kreisbogenförmige Wölbung aufweist. Eine derart ballig ausgeführte Lagerungsfläche verhindert ein Verkanten auch bei größeren Verkippwinkeln des Ankers.The electromagnetic actuator according to the invention preferably further comprises an armature bearing for an axial displacement of the armature. In a particular embodiment of the electromagnetic actuator according to the invention is located in the axis of the armature cross-section of a layer rungs surface of the armature bearing is at least partially formed convexly relative to the armature. This shaping prevents the anchor from tilting during tilting in the anchor bearing, so that a low-friction bearing of the anchor in the anchor bearing is ensured. The bearing surface of the armature bearing is preferably rotationally symmetrical, wherein it has a directed to the armature, circumferential arc-shaped curvature. Such a spherical bearing surface prevents tilting even at larger tilt angles of the anchor.

Die erfindungsgemäße elektromagnetische Stelleinheit ist besonders für das Stellen eines als Zentralventil ausgebildeten hydraulischen Wegeventils geeignet. Das Zentralventil ist radial innerhalb eines Innenrotors einer Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine angeordnet. Derartige Stelleinheiten werden auch als Zentralmagnet bezeichnet. Die erfindungsgemäße elektromagnetische Stelleinheit ist auch zum Verstellen anderer hydraulischer Wegeventile geeignet, beispielsweise auch bei Anwendungen außerhalb von Brennkraftmaschinen.The Electromagnetic actuator according to the invention is particularly suitable for placing a central valve hydraulic directional valve suitable. The central valve is radial within an inner rotor of a variable adjustment device arranged the timing of an internal combustion engine. such Actuators are also referred to as central magnet. The inventive electromagnetic Actuator is also for adjusting other hydraulic directional control valves suitable, for example, in applications outside of internal combustion engines.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:Further Advantages, details and developments of the present invention result from the following description of a preferred embodiment, with reference to the drawing. Show it:

1 eine elektromagnetische Stelleinheit für ein hydraulisches Wegeventil gemäß dem Stand der Technik; und 1 an electromagnetic actuator for a hydraulic directional control valve according to the prior art; and

2 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit. 2 a preferred embodiment of the electromagnetic actuator according to the invention.

1 zeigt eine elektromagnetische Stelleinheit für ein hydraulisches Wegeventil zur variablen Einstellung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist und bereits in der Beschreibungseinleitung erörtert wurde. 1 shows an electromagnetic actuator for a hydraulic directional control valve for the variable adjustment of the timing of an internal combustion engine, as is known in the prior art and has already been discussed in the introduction to the description.

2 zeigt eine Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit für ein hydraulisches Wegeventil, wobei die Darstellung auf die zentral angeordneten Bauteile beschränkt ist. Die gezeigte Ausführungsform der elektromagnetischen Stelleinheit ist insbesondere für das Stellen eines als Zentralventil ausgebildeten hydraulischen Wegeventils geeignet, welches radial innerhalb eines Innenrotors einer Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. Eine solche auch als Zentralmagnet bezeichnete elektromagnetische Stelleinheit dient der Nockenwellenverstellung. Die erfindungsgemäße elektromagnetische Stelleinheit besitzt zunächst (ebenso wie die in 1 gezeigte elektromagnetische Stelleinheit gemäß dem Stand der Technik) eine Spule 01, einen Spulenkörper 03, ein Joch 04, eine Jochplatte 06, einen Polkern 07, ein Gehäuse 08, einen Magnetanker 09 und einen Druckstift 11. Der funktionelle Zusammenhang der genannten Komponenten gleicht dem funktionellem Zusammenhang der Komponenten der in 1 gezeigten elektromagnetischen Stelleinheit gemäß dem Stand der Technik. 2 shows a sectional view of a preferred embodiment of the electromagnetic actuating unit according to the invention for a hydraulic directional control valve, wherein the representation is limited to the centrally arranged components. The illustrated embodiment of the electromagnetic actuator is particularly suitable for providing a designed as a central valve hydraulic directional control valve, which is arranged radially within an inner rotor of a device for variably setting the timing of an internal combustion engine. Such as also called central magnet electromagnetic actuator is used for the camshaft adjustment. The electromagnetic actuator according to the invention initially (as well as in 1 Prior art electromagnetic actuator shown) a coil 01 , a bobbin 03 a yoke 04 , a yoke plate 06 , a pole core 07 , a housing 08 , a magnet armature 09 and a pressure pin 11 , The functional relationship of the named components is similar to the functional relationship of the components of 1 shown electromagnetic actuator according to the prior art.

Die in 2 gezeigte erfindungsgemäße elektromagnetische Stelleinheit unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Stelleinheit insbesondere in der Ausführung eines Polkernlagers 20. Das Polkernlager 20 ist im Polkern 07 befestigt, welches wiederum gemeinsam mit dem Polkernlager 20 im Gehäuse 08 der elektromagnetischen Stelleinheit befestigt ist. Das Polkernlager 20 dient der Lagerung des Druckstiftes 11, wobei es insbesondere eine axiale Verschiebbarkeit des Druckstiftes 11 ermöglicht. Hierbei handelt es sich um dieselbe Verschiebebewegung wie diejenige, welche der Magnetanker 09 infolge einer Bestromung der Spule 01 ausführt, da der Druckstift 11 und der Magnetanker 09 fest miteinander verbunden sind. Die Richtung dieser Verschiebebewegung liegt in einer Symmetrieachse 21, welche die Spule 01, das Joch 04, der Polkern 07, der Magnetanker 09, das Polkernlager 20 und der Druckstift 11 zumindest außerhalb eines Betriebszustandes gemeinsam miteinander aufweisen.In the 2 shown electromagnetic actuator according to the invention differs from the in 1 shown adjusting unit, in particular in the execution of a Polkernlagers 20 , The Polkernlager 20 is in the pole core 07 attached, which in turn together with the Polkernlager 20 in the case 08 the electromagnetic actuator is attached. The Polkernlager 20 serves for the storage of the pressure pin 11 In particular, there is an axial displaceability of the pressure pin 11 allows. This is the same displacement movement as that of the armature 09 due to energization of the coil 01 performs as the pressure pin 11 and the magnet armature 09 are firmly connected. The direction of this displacement movement is in an axis of symmetry 21 which the coil 01 , the yoke 04 , the pole core 07 , the magnet armature 09 , the pole core camp 20 and the pressure pin 11 have at least outside of an operating condition together with each other.

Erfindungsgemäß umfasst das Polkernlager 20 einen inneren Lagerring 22 und einen äußeren Lagerring 23, die zueinander konzentrisch angeordnet sind. Die Symmetrieachse des inneren Lagerringes 22 und die Symmetrieachse des äußeren Lagerringes 23 fallen zumindest außerhalb eines Betriebszustandes mit der Symmetrieachse 21 des gesamten Polkernlagers 20 zusammen. Die Lagerung des Druckstiftes 11 zur Gewährleistung der axialen Verschiebbarkeit des Druckstiftes 11 erfolgt im inneren Lagerring 22. Hierfür weist der innere Lagerring 22 eine hohlzylinderförmige Lagerungsfläche auf, durch die der Druckstift 11 hindurchgeführt ist. Die Lagerungsfläche kann auch derart ausgeführt werden, dass in der Symmetrieachse 21 des Druckstiftes 11 liegender Querschnitt der Lagerungsfläche zumindest abschnittsweise gegenüber dem Druckstift 11 konvex geformt ist, beispielsweise durch eine Wölbung. Die Lagerungsfläche kann je nach Ausführung ein Schmiermittel aufweisen, um die Reibung des Druckstiftes 11 im inneren Lagerring 22 zu senken.According to the invention, the pole core bearing comprises 20 an inner bearing ring 22 and an outer bearing ring 23 , which are arranged concentrically to each other. The symmetry axis of the inner bearing ring 22 and the symmetry axis of the outer race 23 fall at least outside an operating condition with the axis of symmetry 21 of the entire pole core camp 20 together. The storage of the pressure pin 11 to ensure the axial displacement of the pressure pin 11 takes place in the inner bearing ring 22 , For this purpose, the inner bearing ring 22 a hollow cylindrical bearing surface through which the pressure pin 11 passed through. The bearing surface can also be designed such that in the axis of symmetry 21 of the pressure pin 11 lying cross section of the bearing surface at least in sections relative to the pressure pin 11 convex shaped, for example, by a curvature. The bearing surface may, depending on the version, have a lubricant to the friction of the pressure pin 11 in the inner bearing ring 22 to lower.

Der innere Lagerring 22 und der äußere Lagerring 23 bilden gemeinsam ein Einstelllager. Hierfür wird der innere Lagerring 22 im äußeren Lagerring 23 derart gelagert, dass der innere Lagerring 22 gegenüber dem äußeren Lagerring 23 in alle Richtungen verkippt werden kann, wodurch die Symmetrieachse des inneren Lagerringes 22 gegenüber der Symmetrieachse 21 des äußeren Lagerringes 23 verdreht wird. Zu einem Verkippen des Druckstiftes 11 kommt es insbesondere dann, wenn der mit dem Druckstift 11 fest verbundene Magnetanker 09 kippt. Die Ursachen für ein Verkippen des Magnetankers 09 wurden in Bezug auf die in 1 gezeigte elektromagnetische Stelleinheit erläutert.The inner bearing ring 22 and the outer bearing ring 23 together form an adjustment bearing. For this purpose, the inner bearing ring 22 in the outer bearing ring 23 stored in such a way that the inner bearing ring 22 opposite the outer bearing ring 23 can be tilted in all directions, causing symmetry axis of the inner bearing ring 22 opposite the axis of symmetry 21 of the outer bearing ring 23 is twisted. To a tilting of the pressure pin 11 it comes in particular when the with the pressure pin 11 firmly connected armature 09 tilts. The causes of tilting the armature 09 were in terms of in 1 illustrated electromagnetic actuator explained.

Um eine Verkippung des inneren Lagerringes 22 im äußeren Lagerring 23 zu ermöglichen, weist der innere Lagerring 22 eine äußere Umfangsfläche auf, die einen Ausschnitt aus einer Kugeloberfläche darstellt. Gleichzeitig weist der äußere Lagerring 23 eine innere Umfangsfläche auf, die ebenfalls einen Ausschnitt aus einer Kugeloberfläche darstellt. Der Radius der Kugel, welche die äußere Umfangsfläche des inneren Lagerringes 22 bildet, ist um Bruchteile eines Millimeters kleiner als der Radius der Kugel, welche die innere Umfangsfläche des äußeren Lagerringes 23 bildet. Zwischen dem inneren Lagerring 22 und dem äußeren Lagerring 23 kann ein Schmiermittel angeordnet sein, um die Reibung zwischen dem inneren Lagerring 22 und dem äußeren Lagerring 23 zu senken.To tilt the inner bearing ring 22 in the outer bearing ring 23 to allow the inner bearing ring has 22 an outer peripheral surface which is a section of a spherical surface. At the same time, the outer bearing ring 23 an inner circumferential surface, which also represents a section of a spherical surface. The radius of the ball, which is the outer peripheral surface of the inner bearing ring 22 is less than the radius of the ball, which is the inner peripheral surface of the outer bearing ring by fractions of a millimeter 23 forms. Between the inner bearing ring 22 and the outer bearing ring 23 For example, a lubricant may be arranged to reduce the friction between the inner bearing ring 22 and the outer bearing ring 23 to lower.

0101: SpuleKitchen sink
0202: Steckkontaktplug contact
0303: Spulenkörperbobbins
0404: Jochyoke
0505
0606: Jochplatteyoke plate
0707: Polkernpole core
0808: Gehäusecasing
0909: Magnetankerarmature
1010
1111: Druckstiftpushpin
1212: Flanschflange
1313: Ankerlagerarmature bearing
1414: PolkernlagerPolkernlager
1515
1616
1717
1818
1919
2020: PolkernlagerPolkernlager
2121: Symmetrieachseaxis of symmetry
2222: innerer Lagerringinternal bearing ring
2323: äußerer Lagerringouter bearing ring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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JP 2005-188630 A [0007]

Claims

Electromagnetic actuator for a hydraulic directional control valve, comprising - a coil ( 01 ) for generating a magnetic field, - an armature ( 09 ) with a pressure pin ( 11 ), the pressure pin ( 11 ) forms an actuator of the electromagnetic actuator and in the direction of its axis ( 21 ) by the magnetic field of the coil ( 01 ) anchor ( 09 ) is displaceable; and - a storage ( 14 ; 20 ), through which the pressure pin ( 11 ) is mounted for axial displacement, characterized in that the storage ( 20 ) an inner bearing part ( 22 ) and an outer bearing part ( 23 ), wherein the pressure pin ( 11 ) in the inner bearing part ( 22 ), and wherein the inner bearing part ( 22 ) tiltable in the outer bearing part ( 23 ) is stored.

Electromagnetic actuator according to claim 1, characterized in that the inner bearing part by an inner bearing ring ( 22 ) is formed, and that the outer bearing part by an outer bearing ring ( 23 ), wherein the inner bearing ring ( 22 ) has an outer circumference with a curved surface, which with a curved surface of the inner circumference of the outer bearing ring ( 23 ) corresponds.

Electromagnetic actuator according to claim 2, characterized in that the curvature of the outer circumference of the inner bearing ring ( 22 ) and the curvature of the inner circumference of the outer bearing ring ( 23 ) in cross-section each have the shape of a circular arc.

Electromagnetic actuator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the storage by an adjusting bearing ( 20 ) is formed.

Electromagnetic actuator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the inner bearing part ( 22 ) a storage area for the storage of the pressure pin ( 11 ), one in the axis ( 21 ) of the pressure pin ( 11 ) lying cross-section of the bearing surface at least in sections relative to the pressure pin ( 11 ) is convex.

Electromagnetic actuator according to claim 5, characterized in that the pressure pin ( 11 ) in the field of storage ( 20 ) has a cylindrical shape, and that the bearing surface is rotationally symmetrical.

Electromagnetic actuator according to claim 5 or 6, characterized in that the convex shape of the bearing surface by a pressure pin ( 11 ) directed, circumferential curvature of the bearing surface is formed.

Electromagnetic actuator according to claim 7, characterized in that the curvature of the storage area is circular arc.

Electromagnetic actuator according to one of claims 1 to 8, characterized in that the armature ( 09 ) and the pressure pin ( 11 ) are made in one piece.

Electromagnetic actuator according to one of claims 1 to 9, characterized in that the storage ( 20 ) is formed by an insert which is housed in a housing ( 08 ) of the electromagnetic actuator is attached.

Electromagnetic actuator according to claim 10, characterized in that it is connected to the housing ( 08 ) relative to the hydraulic directional control valve can be fastened.

Electromagnetic actuator according to one of claims 1 to 11, characterized in that the storage ( 20 ) consists of a hardened metal.

Electromagnetic actuator according to one of claims 1 to 12, characterized in that the coil ( 01 ) in a bobbin ( 03 ) is arranged.

Electromagnetic actuator according to claim 13, characterized in that the bobbin ( 03 ) has a hollow cylindrical basic shape, wherein the armature ( 09 ), a yoke ( 04 ) and a pole core ( 07 ) are arranged in the cavity of the hollow cylindrical basic shape of the bobbin.

Electromagnetic actuator according to claim 14, characterized in that the bobbin ( 03 ) with its lateral surface and a base surface form-fitting manner from the housing ( 08 ) is recorded.

Electromagnetic actuator according to one of claims 1 to 15, characterized in that it further comprises an anchor bearing ( 13 ) for an axial displacement of the armature ( 09 ), one in the axis ( 21 ) of the anchor ( 09 ) lying cross-section of a bearing surface of the anchor bearing at least in sections relative to the anchor ( 09 ) is convex.

Electromagnetic actuator according to claim 16, characterized in that the bearing surface of the armature bearing ( 13 ) is rotationally symmetrical and one to the anchor ( 09 ) directed, circular arc-shaped curvature has.

Electromagnetic actuator according to one of the claims 1 to 17, characterized in that they are used for placing designed as a central valve hydraulic directional control valve is executed, which radially within an inner rotor a device for the variable adjustment of the timing of a Internal combustion engine is arranged.