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Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenaktor, mit einem Steuerventil, in dem ein axial verfahrbarer Ventilkolben zum Kontaktieren eines Stößels/Pins eines Elektromagneten vorhanden ist, mit einem Fluidleitkörper, der einen Zylinderraum zum Führen von Hydraulikmittel begrenzt/bestimmt/festlegt, und mit einem am Fluidleitkörper befestigten Betätigungsbauteil zum Inkontakttreten mit dem Stößel/Pin. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Nockenwellenversteller mit einem solchen Nockenwellenaktor.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Nockenwellenaktoren mit Steuerventilen für einen Nockenwellenversteller bekannt. Unter anderem offenbart die
DE 10 2014 212 991 A1 ein Steuerventil für einen Nockenwellenversteller mit einem Ventilgehäuse, das Öffnungen für einen Zulauf-, einen Ablauf- und zwei Versorgungsanschlüsse aufweist, und mit einem axial beweglich in einer Aufnahme des Ventilgehäuses geführten Steuerkolben, der zwei Steuerkanten aufweist sowie eine Betätigungsfläche zu der Kontaktierung mit einer Stößelstange einer Stelleinheit, wobei ein aus Kunststoff bestehender Grundkörper des Steuerkolbens an seinem der Stelleinheit zugewandten Ende ein Ausgleichselement trägt, das an seiner Stirnfläche die Betätigungsfläche bildet, wobei die axiale Position der Betätigungsfläche des Ausgleichselements in Bezug auf die Position des Grundkörpers ausgerichtet werden kann.
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Der Stand der Technik hat jedoch immerhin den Nachteil, dass bei herkömmlichen Steuerventilen der Ventilkolben mit einer flachen Oberfläche versehen ist und ein in Kontakt tretender Stößel/Pin eine Radius-/Kugelform aufweisen muss. Um aber auch einen flach ausgebildeten Magnet/Stößel/Pin einsetzen zu können, muss der Ventilkolben eine konvexe Oberfläche an der dem Stößel zugewandten Betätigungsfläche aufweisen. Da aber herkömmliche Steuerkolben bisher durch drehen oder fräsen hergestellt werden, ist es technisch sehr schwierig, eine hinreichend gute, ballige Oberfläche bei geringen Kosten herzustellen.
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Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu verringern. Insbesondere soll ein Ventilkolben für das Steuerventil eines Nockenwellenverstellers entwickelt werden, der eine konvexe Oberfläche zum Kontaktieren des Stößels/Pins aufweist und gleichzeitig auch kostengünstig herstellbar ist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Betätigungsbauteil eine dem Stößel/Pin zugewandte Betätigungsfläche besitzt, die konvex/ballig/mit einer nach außen gewölbt Oberfläche ausgebildet ist.
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Dies hat den Vorteil, dass durch den Einsatz eines zusätzlichen Bauteils, nämlich des Betätigungsbauteils, das einfach mit einer guten, balligen Oberfläche bei geringen Kosten hergestellt werden kann und an dem Hauptkörper (Fluidleitkörper) des Ventilkolbens befestigt werden kann, ein Ventilkolben mit konvexer Oberfläche/Betätigungsfläche zum Stößel bzw. Elektromagneten hin einfach realisiert werden kann und gleichzeitig die Gesamtkosten reduziert werden können.
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Zusätzlich ist es zweckmäßig, wenn das Betätigungsbauteil als ein von dem Fluidleitkörper separates Bauteil ausgebildet ist. Das heißt, dass das Betätigungsbauteil und der Fluidleitkörper mehrteilig sind, also getrennt voneinander gefertigt und erst bei der Montage oder einer Vormontage zusammengefügt werden. Die beiden Bauteile liegen im unmontierten Zustand lösbar, also getrennt, voneinander vor. Dadurch können die Bauteile vorteilhafterweise zum Beispiel mit unterschiedlichen Eigenschaften, aus unterschiedlichen Materialen und durch unterschiedliche Herstellungsverfahren gefertigt wird.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Fluidleitkörper als spanabhebend/spanend gefertigtes Bauteil, etwa als ein Drehteil oder ein Frästeil, ausgebildet ist und/oder das Betätigungsbauteil als spanlos gefertigtes Bauteil, etwa als Normteil oder als Formteil, ausgebildet ist. Der Fluidleitkörper, der den Hauptkörper des Ventilkolbens bildet, kann also als reines Drehteil hergestellt werden, das keinen besonderen Anforderungen bezüglich der Kontaktfläche zum Magneten genügen muss.
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Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das spanabhebend gefertigte Bauteil als wärmeunbehandeltes/ungehärtetes Bauteil und das spanlos gefertigte Bauteil als wärmebehandeltes/gehärtetes Bauteil ausgebildet ist. Dadurch ist es möglich, den Großteil des Ventilkolbens aus einem sehr kostengünstigen Material herzustellen, das ohne Wärmebehandlung gefertigt wird. Nur ein kleineres Bauteil, nämlich das Betätigungsbauteil, muss aus einem kostenintensiveren Material hergestellt und/oder einer gesonderten Wärmebehandlung/einem Härteverfahren unterzogen werden, um den hohen Anforderungen bezüglich der Kontaktfläche zum Magneten/Stößel hin hinreichend zu entsprechen.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn das Betätigungsbauteil als Kugel, als Zylinderstift, als Tiefziehteil oder als Plättchen/Blättchen ausgebildet ist. Diese Bauteile sind Standardteile und können kostengünstig hergestellt werden. Sie bieten trotzdem eine ballige, gleichmäßig geformte, konvex gebogene Oberfläche, die sich zum Kontaktieren des eben/gerade ausgebildeten Stößels eignet.
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Ein günstiges Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass das Tiefziehteil als Kappe oder Hülse ausgebildet ist. Dadurch kann das Tiefziehteil einfach auf die Spitze des Fluidleitkörpers aufgeschoben werden und zum Beispiel formschlüssig an diesem anliegen bzw. angepresst/aufgepresst werden.
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Ferner ist es von Vorteil, wenn das Plättchen/Blättchen einseitig ballig ausgebildet ist und/oder die andere Seite des Plättchens/Blättchens gerade/eben/plattenartig ausgebildet ist. So dient die eine ballige Seite zum Kontaktieren des Stößels und die andere gerade Seite zum bündigen Anliegen an dem im Wesentlichen in Axialrichtung eben/plattenartig ausgebildeten Fluidleitkörper.
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Zudem ist es zweckmäßig, wenn das Betätigungsbauteil auf den Fluidkörper aufgepresst oder in den Fluidkörper eingepresst ist. So kann eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Fluidleitkörper und dem Betätigungsbauteil hergestellt werden, die zusammen den Ventilkolben mit der Kontaktfläche/Betätigungsfläche zum Stößel hin bilden. Auch ist ein großer Vorteil, dass dadurch mit den gleichen Komponenten unterschiedlichen Längen des Kolbens realisiert werden können, sodass für unterschiedliche Motoren mit wenigen Teilen mehrere verschiedene Lösungen kostengünstig realisiert werden können.
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Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß auch durch einen Nockenwellenversteller mit einem erfindungsgemäßen Nockenwellenaktor gelöst.
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Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, durch ein zusätzliches Bauteil und einen Fügeprozess die Gesamtkosten zu reduzieren bzw. ein ballig ausgestaltetes Design des Ventilkolbens, insbesondere der Axialseite des Ventilkolbens, die zum Kontaktieren des Stößels ausgelegt ist, herstellbar zu machen. Dabei ist es möglich, dass der Ventilkolben an sich weiterhin als ein reines Drehteil ausgebildet wird und ohne die Anforderung, die Kontaktfläche des Magneten bereitzustellen, sogar aus einem kostengünstigeren Material, das ohne Wärmebehandlung gefertigt wird, hergestellt wird. Zum Ausbilden der konvexen Betätigungsfläche ist nur ein zusätzliches Auf- oder Einpressen eines billigen Zusatzbauteiles nötig, welches z.B. ein Normteil (Zylinderstift, Kugel), eine tiefgezogene Kappe oder ein balliges Blättchen sein kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend mithilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Ventilkolbens/Steuerkolbens mit einer an einem Betätigungsbauteil ausgebildeten, konvex gebogenen Oberfläche/Betätigungsfläche zu einem Stößel/Pin/Elektromagneten hin,
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2 eine Längsschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Ventilkolbens mit einem Zylinderstift als Betätigungsbauteil,
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3 eine Längsschnittdarstellung des Ventilkolbens mit einer Kugel als Betätigungsbauteil,
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4 eine Längsschnittdarstellung des Ventilkolbens mit einem Tiefziehteil als Betätigungsbauteil, und
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5 eine Längsschnittdarstellung des Ventilkolbens mit einem balligen Plättchen als Betätigungsbauteil.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Die einzelnen Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele können beliebig untereinander ausgetauscht werden.
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1 zeigt einen Ventilkolben/Steuerkolben 1, der axial verfahrbar in einem nicht dargestellten Steuerventil eines Nockenwellenaktors angeordnet wird. Der Ventilkolben 1 ist zum Kontaktieren eines nicht dargestellten Stößels/Pins eines Elektromagneten ausgelegt. Der Ventilkolben 1 weist einen Fluidleitkörper 2 auf, der einen Zylinderraum 3 zum Führen von Hydraulikmittel begrenzt bzw. umgibt. An dem Fluidleitkörper 2 ist ein Betätigungsbauteil 4 befestigt, das ausgelegt ist, um mit dem Stößel/Pin in Kontakt zu treten. Das Betätigungsbauteil 4 weist eine Betätigungsfläche 5 auf, die dem Stößel/Pin zugewandt ist, wobei die Betätigungsfläche 5 konvex, also ballig, also nach außen gewölbt, ausgebildet ist.
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Das Betätigungsbauteil 4 ist als von dem Fluidleitkörper 2 separates Bauteil ausgebildet und kann als Zylinderstift 6 (vergleiche 2), als Kugel 7 (vergleiche 3), als Tiefziehteil 8 wie z.B. eine Kappe (vergleiche 4) oder als balliges Plättchen/Blättchen 9 (vergleiche 5) ausgebildet sein. Dabei ist das Betätigungsbauteil 4 jeweils entweder in den Fluidleitkörper 2 eingepresst oder auf diesen Fluidleitkörper 2 aufgepresst.
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Der Zylinderraum 3 ist ein zylinderförmiger Hohlraum, der nach außen von dem Fluidleitkörper 2 begrenzt wird. Der Zylinderraum 3 ist nach Art einer Sackbohrung ausgebildet. Der Fluidleitkörper 2 wird im montierten Zustand in einem Steuerventil, das hülsenartig ausgebildet ist, axial verschieblich angeordnet. Über radial nach außen abstehenden Steuerkanten 10 des Fluidleitkörpers 2 und den zwischen den Steuerkanten 10 angeordneten Ausnehmung 11 bildet der Fluidleitkörper 2 mit der Hülse einen Ölringkanal aus. Die Steuerkanten 10 sind am Fluidleitkörper ausgebildete, flanschartige, umlaufende Vorsprünge, deren radiale Außenseite im montierten Zustand an der radialen Innenseite der Hülse anliegt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Fluidleitkörper 2 zwei Steuerkanten 10 auf, zwischen denen die Ausnehmung 11 ausgebildet ist.
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Durch den Zylinderraum 3 wird das Hydraulikmittel geführt und über in dem Fluidleitkörper 2 ausgebildete Fenster 12 nach Art einer Durchgangsbohrung in den radialen Zwischenraum zwischen dem Steuerventil/der Hülse und dem Ventilkolben 1 gefördert. Der Zylinderraum 3 ist an einen Hydraulikanschluss 13 angeschlossen. Durch das axiale Verschieben des Ventilkolbens 1 kann also gesteuert werden, welchen Weg das Hydraulikmittel nehmen muss. In bestimmten Axialpositionen überdecken die Steuerkanten 10 des Ventilkolbens 1 korrespondierende Öffnungen in der Hülse des Steuerventils, so dass ein Hydraulikfluss gesperrt wird.
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Dabei wird die axiale Verschiebung des Ventilkolbens 1 durch den Elektromagneten ausgelöst bzw. betätigt, der über den Stößel/Pin die Betätigungsfläche 5 an dem Betätigungsbauteil 3 kontaktiert. Bei einer konvex ausgestalteten Betätigungsfläche 5 kann der Stößel beziehungsweise der Elektromagnet auch flach, also gerade/eben, ausgestaltet sein.
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In 2 ist der als Zylinderstift 6 ausgebildete Betätigungsbauteil 4 in eine Aussparung, die als Durchgangsloch ausgebildet ist, des Fluidleitkörpers 2 eingepresst. Der Zylinderstift 6 weist an beiden axialen Enden eine konvexe Oberfläche auf, so dass bei einem Einbau des Zylinderstifts 6 nicht auf einer Ausrichtung geachtet werden muss.
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In 3 und 5 ist das als Kugel 7 oder als Plättchen 9 ausgebildete Betätigungsbauteil 4 in eine Nut in dem Fluidleitkörper 2 des Ventilkolbens 1 eingepresst. Dabei liegt das Plättchen 9 mit seiner eben ausgestalteten Fläche an dem Grund/Boden der Nut bündig an. In 4 ist das als Tiefziehteil 8 ausgebildete Betätigungsbauteil 4 auf einen Vorsprung des Fluidleitkörpers 2 des Ventilkolbens 1 außen aufgepresst.
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Die konvexe Oberfläche der Betätigungsfläche 5 des Betätigungsbauteils 4 ist mit einer flachen Wölbung, das heißt mit einem Radius, der etwa zweimal bis viermal so groß ist wie der Radius des Betätigungsbauteils 4, ausgebildet. Das Betätigungsbauteil 4 ist rotationssymmetrisch zu der Längsachse des Ventilkolbens 1 ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventilkolben/Steuerkolben
- 2
- Fluidleitkörper
- 3
- Zylinderraum
- 4
- Betätigungsbauteil
- 5
- Betätigungsfläche
- 6
- Zylinderstift
- 7
- Kugel
- 8
- Tiefziehteil
- 9
- Blättchen/Plättchen
- 10
- Steuerkante
- 11
- Ausnehmung
- 12
- Fenster
- 13
- Hydraulikanschluss
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014212991 A1 [0002]
