DE102015214726B3

DE102015214726B3 - Aktor und Verschiebevorrichtung mit einem solchen Aktor

Info

Publication number: DE102015214726B3
Application number: DE102015214726.6A
Authority: DE
Inventors: Volker Eichenseher; Jens Maase
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2015-08-03
Filing date: 2015-08-03
Publication date: 2016-12-01
Anticipated expiration: 2035-08-04

Abstract

Die Erfindung betrifft einen rückstellfederlosen Aktor, der mit zumindest zwei Stößeln (2, 3) gebildet ist, wobei die Stößel (2, 3) an den entgegengesetzten Enden einer Wippanordnung (4) mit dieser verbunden sind, und die Wippanordnung (4) mit einer Antriebseinheit (5) in Wirkverbindung ist, so dass durch Betätigen der Wippanordnung (4) die Stößel (2, 3) in entgegengesetzte Richtungen bewegbar sind und immer nur einer der Stößel (2, 3) in einer aktiven Position sein kann. Ein solcher Aktor kann bei einer Verschiebevorrichtung mit einer Welle (1), die Nuten (7) aufweist, in die die Stößel (2, 3) des Aktors eingreifen können, verwendet werden, wobei aufgrund der Wippanordnung zu einem Zeitpunkt immer nur einer der Stößel (2, 3) in eine Nut (7) eingreifen kann.

Description

Bei mechanischen Aktoren werden Stößel betätigt, die auf ein Vorrichtungselement einwirken. Solche Stößel können beispielsweise in Ventilen Öffnungen für Gase oder Flüssigkeiten öffnen oder schließen oder in Steuerkurvennuten eines Ventiltriebs eingreifen, um diesen zu verstellen.
Die DE 10 2013 210 871 A1 offenbart einen solchen Ventiltrieb, bei dem zwei durch Elektromagnete betätigbare Stößel in Steuerkurvennuten einer Verstellvorrichtung eingreifen können, um diese in die eine oder in die entgegengesetzte Richtung bewegen zu können, abhängig davon, welcher Stößel aktiviert wird. Hierbei besteht jedoch das Problem, dass verhindert werden muss, dass beide Stößel gleichzeitig in die ihnen zugeordnete Nut eingreifen, da der Ventiltrieb ansonsten beschädigt und funktionslos würde.
Die DE 10 2009 058 164 A1 beschreibt ein Ventil mit zwei Stößeln, die über eine Wippe miteinander in Wirkverbindung stehen, so dass bei einer eine erste Ventilöffnung öffnenden Betätigung der Wippe die andere Ventilöffnung durch eine entsprechende Gegenbewegung des dieser Ventilöffnung zugeordneten Stößels geschlossen wird, so dass immer nur eine Ventilöffnung gleichzeitig geöffnet sein kann.
Allerdings ist das dortige Betätigungsglied mit einer Rückstellfeder versehen, so dass im Falle, dass der dortige, die Wippe betätigende Elektromagnet nicht bestromt ist, eine der Ventilöffnungen immer geschlossen wäre.
Dies würde bei Anwendung auf einen Ventiltrieb bedeuten, dass immer ein Stößel in Eingriff mit einer Nut ist, was jedoch zu vermeiden ist.
Die DE 10 2008 029 324 A1 offenbart einen Aktor mit zwei Stößeln, die in eine Schaltkulisse einer Ventiltriebvorrichtung eingreifen können, wobei über ein drehbar gelagertes Koppelelement durch eine Verschiebung des einen Stößels in die Schaltkulisse der jeweils andere Stößel gegen eine Federkraft aus dieser heraus bewegt wird. Das Koppelelement wird also direkt durch die Stößel selbst betätigt.
Aus der DE 10 2008 060 169 A1 und der DE 10 2011 076 726 A1 sind ebenfalls Aktoren mit zwei Stößeln, die in eine Schaltkulisse einer Ventiltriebvorrichtung eingreifen können, bekannt, bei denen die Stößel mit einer Wippanordnung fest verbunden sind. Die Wippanordnungen haben an ihrem den in die Schaltkulissen eingreifenden Enden der Stößel entgegengesetzten Ende Mulden, in die eine weitere betätigbare Stößelanordnung eingreifen kann, um auf diese Weise die Wippanordnung von einer Position in die andere zu bewegen. Diese bekannten Wippanordnungen können jedoch nur Positionen einnehmen, in denen ein Stößel in die Schaltkulisse eingreift.
Es ist also die Aufgabe der Erfindung, einen Aktor und eine Verschiebevorrichtung mit einem solchen Aktor anzugeben, bei dem bzw. der dieses Problem nicht auftritt.
Die Aufgabe wird durch einen rückstellfederlosen Aktor nach Anspruch 1 und eine Verschiebevorrichtung mit einem solchen Aktor nach Anspruch 2 gelöst.
Demnach ist der rückstellfederlose Aktor, mit zumindest zwei Stößeln, die vorgesehen sind, in als Steuerkurven ausgebildete Nuten einer Verschiebevorrichtung einzugreifen, gebildet, wobei die Stößel an den entgegengesetzten Enden einer Wippanordnung mit dieser verbunden sind, und die Wippanordnung mit einer Antriebseinheit in Wirkverbindung ist, so dass durch Betätigen der Wippanordnung die Stößel in entgegengesetzte Richtungen bewegbar sind und immer nur einer der Stößel in einer aktiven Position sein kann, wobei die Antriebsachse der Antriebseinheit die Drehachse der Wippanordnung bildet, und wobei die Antriebseinheit ein elektrischer Schrittmotor oder ein Gleichstrommotor ist.
Dadurch, dass der Aktor keine Rückstellfeder aufweist, wird er nicht auf mechanischem Weg allein durch Nichtbetreiben der Antriebseinheit in eine Vorzugsstellung gebracht, sondern kann über die Antriebseinheit in eine neutrale Position gebracht werden, bei der keiner der Stößel in einer Betätigungsstellung ist. Bei Verwendung eines solchen rückstellfederlosen Aktors in einer Verschiebevorrichtung, kann entsprechend bei einer nichtbetätigten Antriebseinheit keiner der Stößel in eine Nut eingreifen und auf diese Weise eine Aktion bewirken.
Der erfindungsgemäße Aktor ist in einer ersten Ausbildung mit einem elektrischen Schrittmotor als Antriebseinheit gebildet, wodurch es möglich ist, die Stößel in Teilhüben auszufahren. Damit sind Steuerkurven in verschiedener Höhe realisierbar. Des Weiteren ist es möglich, die Position der Stößel als elektrisches Signal für eine Verarbeitungseinheit zur Verfügung zu stellen. Statt eines elektrischen Schrittmotors kann auch ein Gleichstrommotor verwendet werden, wodurch sich die Anzahl der Leitungen von drei auf zwei verringert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe von Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Verschiebevorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Aktor in neutraler Position und
2 eine erfindungsgemäße Verschiebevorrichtung und einen erfindungsgemäßen Aktor in einer aktiven Position.
In der 1 sind zwei Stößel 2, 3 in einem Gehäuseteil 1 beweglich gelagert und über eine Wippanordnung 4 miteinander verbunden, wobei die Stößel 2, 3 mit der Wippanordnung 4 derart verbunden sind, dass die Stößel nicht nur durch die Wippanordnung 4 gestoßen sondern auch in die entgegengesetzte Richtung gezogen werden können. Auf diese Weise wird in erfindungsgemäßer Weise sicher gestellt, dass immer nur einer der zwei Stößel 2 oder 3 in einer aktiven Stellung ist und der jeweils andere Stößel 3 bzw. 2 aus einer aktiven Stellung entfernt wird.
Um die Wippanordnung 4 zu betätigen, ist in schematischer Weise eine Antriebseinheit 5 dargestellt, die sowohl elektrisch als auch hydraulisch angetrieben werden kann, in bevorzugter Weise jedoch mit einem elektrischen Schrittmotor gebildet ist, da auf diese Weise einerseits die Stößel auch in Teilhüben bewegt werden können und andererseits eine Positionsrückmeldung gewonnen werden kann.
Die 1 zeigt außerdem eine Welle 6, als Teil einer Verschiebevorrichtung, die in axialer Richtung verschoben werden kann, indem die Stößel 2, 3 in Nuten 7 bzw. 8 eingreifen, wobei die Nuten 7, 8 als Steuerkurven ausgebildet sind, die in axialer Richtung der Welle 6 verlaufen, so dass bei Eingriff eines Stößels 2 oder 3 in eine der Nuten 7, 8 eine der Steuerkurve entsprechende axiale Bewegung der Welle 6 erfolgt, um auf diese Weise beispielsweise einen variablen Ventiltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine zu betätigen.
In der 2 ist die gleiche Verschiebevorrichtung dargestellt, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. In der Darstellung der 2 ist der linke Stößel 3 in einer aktiven Stellung gezeigt, bei der er in die Nut 7 eingreift und auf diese Weise eine Bewegung der Welle 6 veranlassen kann.

Claims

Rückstellfederloser Aktor, der mit zumindest zwei Stößeln (2, 3), die vorgesehen sind, in als Steuerkurven ausgebildete Nuten (7, 8) einer Verschiebevorrichtung einzugreifen, gebildet ist, wobei die Stößel (2, 3) an den entgegengesetzten Enden einer Wippanordnung (4) mit dieser verbunden sind, und die Wippanordnung (4) mit einer Antriebseinheit (5) in Wirkverbindung ist, so dass durch Betätigen der Wippanordnung (4) die Stößel (2, 3) in entgegengesetzte Richtungen bewegbar sind und immer nur einer der Stößel (2, 3) in einer aktiven Position sein kann, wobei die Antriebsachse der Antriebseinheit (5) die Drehachse der Wippanordnung (4) bildet, und wobei die Antriebseinheit (5) ein elektrischer Schrittmotor oder ein Gleichstrommotor ist.
Verschiebevorrichtung mit einem Aktor nach Anspruch 1 und einer Welle (6), die Nuten (7, 8) aufweist, in die die Stößel (2, 3) des Aktors eingreifen können, wobei zu einem Zeitpunkt immer nur einer der Stößel (2, 3) in eine Nut (7, 8) eingreifen kann.