DE102013201308A1

DE102013201308A1 - Aktoreinheit mit Klemmaktorstiften

Info

Publication number: DE102013201308A1
Application number: DE201310201308
Authority: DE
Inventors: Martin Steigerwald; Stefan Konias; Jens Hoppe
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-01-28
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2014-07-31

Abstract

Aktoreinheit für Schiebenockensystemen von Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit zumindest zwei Nocken pro Schiebenockeneinheit, die drehfest, aber axial verschiebbar auf einer brennkraftmaschinenfesten Grundwelle geführt sind, wobei die Aktoreinheit (1) brennkraftmaschinenfest angeordnet und mit zumindest einem Aktorstift (7) zur Verschiebung der Schiebenockeneinheit in unterschiedliche axiale Positionen mittels zumindest einer mit dem Aktorstift (7) zusammenwirkenden Verschiebenut am Umfang der Schiebenockeneinheit versehen ist, wobei der/die Aktorstifte (7) in einem Gehäuse (6) der Aktoreinheit (1) gleitend geführt, in Richtung zur Schiebenockeneinheit druckfederbelastet und in ihrer inneren Lage mittels je einem federbelasteten Steuerstift (10) fixierbar sind, die mittels zumindest einer Elektromagneteinheit (2) betätigbar sind, wobei eine mit der Elektromagneteinheit (2) in Wirkverbindung stehende Ankerscheibe (14) vorgesehen ist und wobei der/die Steuerstift(e) (10) in der Ankerscheibe (14) axial verschiebbar geführt und formschlüssig entgegen der Kraftrichtung der Federn (16) der Steuerstifte (10) an ihr beanschlagt sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Aktoreinheit für Schiebenockensystemen von Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit zumindest zwei Nocken pro Schiebenockeneinheit, die drehfest, aber axial verschiebbar auf einer brennkraftmaschinenfesten Grundwelle geführt sind, wobei die Aktoreinheit (1) brennkraftmaschinenfest angeordnet und mit zumindest einem Aktorstift (7) zur Verschiebung der Schiebenockeneinheit in unterschiedliche axiale Positionen mittels zumindest einer mit dem Aktorstift (7) zusammenwirkenden Verschiebenut am Umfang der Schiebenockeneinheit versehen ist, wobei der/die Aktorstifte (7) in einem Gehäuse (6) der Aktoreinheit (1) gleitend geführt, in Richtung zur Schiebenockeneinheit druckfederbelastet und in ihrer inneren Lage mittels je einem federbelasteten Steuerstift (10) fixierbar sind, die mittels zumindest einer Elektromagneteinheit (2) betätigbar sind.
Hintergrund der Erfindung
Eine Aktoreinheit für Schiebenockensysteme ist aus der DE 10 2008 020 892 A1 bekannt. Bei dieser Aktoreinheit ist jeder Aktorstift, es können einer oder auch mehrere nebeneinander angeordnet sein, durch je eine Druckfeder in Richtung zur Schiebenockeneinheit belastet. Weiterhin sind Steuerstifte vorgesehen, die mittels ihrer kegelförmigen Spitze Klemmkörper beherrschen, die in Öffnungen in der Wand der Aktorstifte angeordnet und mit einem Kegel im Gehäuse der Aktoreinheit oder in einer Hülse in Verbindung stehen, so dass die Aktorstifte, wenn sie über eine Auswurframpe aus der Verschiebenut angehoben sind, mittels der Steuerstifte in ihrer inneren Lage fixiert werden können. Die Steuerstifte ihrerseits sind in Führungen im Gehäuse der Aktoreinheit abgestützt und durch eine Feder in Richtung zu den Aktorstiften belastet. Die Steuerstifte weisen an ihrem Ende Ankerringe auf, die mit einer Elektromagneteinheit in Wirkverbindung stehen. Dabei ist jedem Steuerstift eine Elektromagneteinheit zugeordnet.
Da der Ankerring fest mit dem Steuerstift verbunden ist, ist der minimale Steuerstiftabstand durch den minimal notwendigen Durchmesser des Ankerringes begrenzt. Dadurch ist auch die Magnetkraft begrenzt. Infolgedessen sind die Entriegelungskräfte für die Steuerstifte nur durch den Einsatz von Permanentmagneten als Material für die Ankerringe realisierbar.
Weiterhin ist die Masse des Steuerstifts durch die Masse des Ankerringes erhöht, so dass ein ungünstiges Feder-Masse-Verhältnis für die Verriegelungsfunktion gegeben ist.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, die zuvor beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu beheben und mit einfachen und kastengünstigen Mitteln eine Aktoreinheit zur Verfügung zu stellen, die eine schnelle Verriegelung und Entriegelung der Aktorstifte ermöglicht. Die Aktoreinheit soll auch so ausgebildet sein, dass mit einer Elektromagneteinheit mehrere Aktorstifte und Steuerstifte betätigt werden können.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass eine mit der Elektromagneteinheit in Wirkverbindung stehende Ankerscheibe vorgesehen ist und dass der/die Steuerstift(e) in der Ankerscheibe axial verschiebbar geführt und formschlüssig entgegen der Kraftrichtung der Federn der Steuerstifte an der Ankerscheibe in ihrer Bewegung begrenzt sind.
Durch diese Ausgestaltung ist einem oder auch mehreren Steuerstift(e) eine einzige Ankerscheibe zugeordnet, die auch von einer großen Magneteinheit betätigt werden kann. Die Steuerstifte sind einzeln verschiebbar in der Ankerscheibe geführt und nur formschlüssig durch ein Anschlagelement in ihrer Bewegung begrenzt. Dabei handelt es sich um die Begrenzung in Zugrichtung der Steuerstifte, so dass über eine Ankerscheibe ein oder mehrere Steuerstifte gleichzeitig zur Beendigung der Arretierung der Aktorstifte angehoben werden können. Im Anschluss daran kann sich die Ankerscheibe mit den Steuerstiften mittels der Federn an den Steuerstiften in Richtung zu den Aktorstiften frei bewegen. Wird einer der Aktorstifte durch die Auswurframpe angehoben, so kann der zugeordnete Steuerstift aufgrund seiner geringen Masse schnell den Aktorstift in der angehobenen Position entgegen der Kraft der Druckfeder arretieren. Jeder Aktorstift kann also einzeln angehoben und arretiert werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der/die Steuerstift(e) Anschlagelemente aufweisen, die mit der Ankerscheibe Anschläge bilden. Die Anschlagelemente sind am Ende der Steuerstifte angeordnet, so dass die Ankerscheibe bei Betätigung der Elektromagneteinheit die Steuerstifte entgegen ihren jeweiligen Federn anheben kann, aber erst am Ende bei Auftreffen auf die Anschlagelemente der Steuerstifte.
Die Ankerscheibe kann zur Aufnahme von einem oder mehreren Steuerstiften radiale Einschnitte aufweisen, in denen die Steuerstifte radial eingeführt sind. Anstelle der Einschnitte kann die Ankerscheibe auch Öffnungen aufweisen, in denen die Steuerstifte eingebaut sind.
Zweckmäßigerweise sind dann der oder die Anschlagelement als Einzelteile ausgeführt und mit den Steuerstiften nach formschlüssiger Fixierung an dem Steuerstiften verschweißt oder auch nach Formschluss mit den Steuerstiften durch Prägen verbunden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Ankerscheibe mit einem Lagerstift verbunden ist. Der Lagerstift ist aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff hergestellt und vorzugsweise im Polkern der Elektromagneteinheit geführt. Dadurch ist eine optimale Raumausnutzung gegeben und eine exakte Führung der Ankerscheibe gewährleistet. Das der Elektromagneteinheit abgewandte Ende des Lagerstiftes ist in vorteilhafter Weise als Positionsanschlag für die Ankerscheibe ausgebildet und am Gehäuse der Aktoreinheit oder an mit dem Gehäuse verbundenen Führungshülsen für die Aktorstifte abgestützt. Dadurch kann eine genau positionierte Lage der Ankerscheibe ggf. mit den Steuerstiften bezüglich der Aktorstifte und der Elektromagneteinheit vorgenommen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind.
Es zeigen:
1: einen Längsschnitt durch eine Aktoreinheit mit Einschnitten in der Ankerscheibe,
2: einen Schnitt durch die Aktoreinheit gemäß der Linie A-A in 1,
3: einen Längsschnitt durch die Aktoreinheit ähnlich 1 mit Öffnungen in der Ankerscheibe und
4: einen Schnitt durch die Aktoreinheit gemäß der Linie A-A in 3.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den 1 bis 4 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 allgemein eine Aktoreinheit bezeichnet, die eine Elektromagneteinheit 2 aufweist, die in einem Flanschgehäuse 3 angeordnet ist. An dem Flanschgehäuse 3 ist ein Flansch mit Schrauböffnung vorgesehen, mittels der die Aktoreinheit 1 an einem Bauteil einer nicht dargestellten Hubkolbenbrennkraftmaschine befestigt werden kann.
Die Elektromagneteinheit 2 weist eine Spule 4 und einen Polkern 5 auf, an die sich ein Gehäuse 6 für Aktorstifte 7 anschließt. Die Aktorstifte 7, von denen zwei Aktorstifte nebeneinander angeordnet sind, sind hohl ausgebildet und je in einer Hülse 8 geführt. Die Hülsen 8 sind in dem Gehäuse 6 befestigt.
Die Aktorstifte 7 weisen an ihrem inneren Ende radiale Bohrungen auf, in denen als Kugeln ausgebildete Klemmkörper 9 eingesetzt sind. Die Klemmkörper 9 stehen mit kegelförmigen Erweiterungen im Inneren der Hülsen 8 einerseits in Wirkverbindung und andererseits mit kegelförmigen Spitzen an Steuerstiften 10. Befinden sich die Klemmkörper 9 im Bereich der Schrägen der Hülsen 8 und sind diese von den kegelförmigen Spitzen der Steuerstifte 10 kontaktiert, so sind die Aktorstifte in ihrer inneren Position arretiert. Die Aktorstifte 7 sind von Druckfedern 11 belastet, die sich an Führungshülsen 12 abstützen, wobei die Führungshülsen 12 in dem Gehäuse 6 festgelegt sind. Die Führungshülsen 12 haben Bohrungen, in denen die Steuerstifte 10 axial verschiebbar geführt sind. Die Steuerstifte 10 weisen an ihrem inneren Ende stiftförmige Verlängerungen auf, an deren Enden Anschlagelemente 13 befestigt sind. Die Anschlagelemente 13 können mit den stiftförmigen Verlängerungen und den Steuerstiften 10 eine Baueinheit bilden. Sie können aber auch als Einzelteile ausgeführt und aneinander befestigt werden. So kann ein Anschlagelement 13 mit einer stiftförmigen Verlängerung eine Einheit bilden, die an einem Steuerstift 10 befestigt, z. B. verschraubt, ist. Es ist aber auch möglich, ein Anschlagelement 13 mit dem Ende der stiftförmigen Verlängerung zu verschweißen oder zu verstemmen oder zu verpressen, wobei vorzugsweise vorher das Anschlagelement 13 in Formschluss mit dem jeweiligen Steuerstift 10 gebracht wird.
Die stiftförmigen Verlängerungen der Steuerstifte 10 stehen mit einer Ankerscheibe 14 derart in Wirkverbindung, dass sie in der Ankerscheibe 14 verschiebbar geführt sind und über das jeweilige Anschlagelement 13 durch die Ankerscheibe 14 angehoben werden können.
Gemäß den 1 und 2 weist die Ankerscheibe jedem Steuerstift 10 zugeordnet einen Einschnitt 15 auf, in den die Steuerstifte 10 radial von außen eingeschoben werden können. Die Steuerstifte 10 sind über Federn 16, die an die Anschlagelemente 13 angrenzen und sich am Polkern 5 abstützen, in Richtung zu den Aktorstiften 7 belastet.
Gemäß den 3 und 4 weist die Ankerscheibe 14 Öffnungen 17 auf, in denen die stiftförmigen Verlängerungen der Steuerstifte 10 eingebaut sind, bevor diese mit den Anschlagelementen 13 verbunden werden. Die Ankerscheibe 14 ist mit einem Lagerstift 18 verbunden, der in einer zentralen Öffnung im Polkern 5 gleitend geführt ist. Der Lagerstift 18 ist deshalb aus nicht magnetisierbarem Werkstoff hergestellt. Der Lagerstift 18 weist an dem dem Polkern 5 abgewandten Ende einen Positionsanschlag auf, mit dem sich der Lagerstift 18 an dem Gehäuse 5 bzw. an den Führungshülsen 12 abstützt, so dass eine exakt definierte Lage für die Ankerscheibe 14 gegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Aktoreinheit
2: Elektromagneteinheit
3: Flanschgehäuse
4: Spule
5: Polkern
6: Gehäuse
7: Aktorstift
8: Hülse
9: Klemmkörper
10: Steuerstifte
11: Druckfedern
12: Führungshülsen
13: Anschlagelemente
14: Ankerscheibe
15: Einschnitte
16: Federn
17: Öffnungen
18: Lagerstift

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008020892 A1 [0002]

Claims

Aktoreinheit für Schiebenockensysteme von Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit zumindest zwei Nocken pro Schiebenockeneinheit, die drehfest, aber axial verschiebbar auf einer brennkraftmaschinenfesten Grundwelle geführt sind, wobei die Aktoreinheit (1) brennkraftmaschinenfest angeordnet und mit zumindest einem Aktorstift (7) zur Verschiebung der Schiebenockeneinheit in unterschiedliche axiale Positionen mittels zumindest einer mit dem Aktorstift (7) zusammenwirkenden Verschiebenut am Umfang der Schiebenockeneinheit versehen ist, wobei der/die Aktorstifte (7) in einem Gehäuse (6) der Aktoreinheit (1) gleitend geführt, in Richtung zur Schiebenockeneinheit druckfederbelastet und in ihrer inneren Lage mittels je einem federbelasteten Steuerstift (10) fixierbar sind, die mittels zumindest einer Elektromagneteinheit (2) betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Elektromagneteinheit (2) in Wirkverbindung stehende Ankerscheibe (14) vorgesehen ist und dass der/die Steuerstift(e) (10) in der Ankerscheibe (14) axial verschiebbar geführt und formschlüssig entgegen der Kraftrichtung der Federn (16) der Steuerstifte (10) an ihr beanschlagt sind.
Aktoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Steuerstifte (10) Anschlagelemente (13) aufweisen, die mit der Ankerscheibe (14) in Wirkverbindung stehen.
Aktoreinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerscheibe (14) zumindest einen Einschnitt (15) aufweist, in denen ein Steuerstift (10) eingefügt ist.
Aktoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerscheibe (14) zumindest eine Öffnung (17) aufweist, in der ein Steuerstift (10) eingebaut ist.
Aktoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das/die Anschlagelement(e) (13) als Einzelteile ausgeführt und mit den Steuerstiften (10) verbunden sind, insbesondere durch Schweißen oder Prägen oder Aufpressen oder Kleben.
Aktoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerscheibe (14) mit einem Lagerstift (18) verbunden ist.
Aktoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerstift (18) aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff hergestellt und im Polkern (5) der Elektromagneteinheit (2) geführt ist.
Aktoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das der Ankerscheibe (14) benachbarte Ende des Lagerstiftes (18) als Positionsanschlag für die Ankerscheibe (14) ausgebildet und am Gehäuse (6) der Aktoreinheit (1) und/oder an mit dem Gehäuse (6) verbundenen Führungshülsen (12) für die Aktorstifte (10) abgestützt ist.