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Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Stellvorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Stellvorrichtung zur Veränderung der Ventilöffnung und/oder der Ventilöffnungszeiten bei Verbrennungskraftmaschinen und/oder eine Stellvorrichtung zur partiellen Zylinderabschaltung von Verbrennungskraftmaschinen.
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Stellvorrichtungen, insbesondere Stellvorrichtungen mit elektromagnetisch betriebenen Aktoren, werden in der Kraftfahrzeugtechnik zum Öffnen und Schließen der Einlasssowie Auslassventile der Zylinder von Diesel- und/oder Benzinmotoren verwendet, die das Kraftstoffgemisch in den Verbrennungsraum einführen und die verbrannten Abgase aus dem Verbrennungsraum wieder ausleiten. Zur Erreichung möglichst hoher Wirkungsgrade der Verbrennungsmaschinen sind die Zeitpunkte des Öffnens und des Schließens der Ventile präzise einzustellen, welches mittels einer Ventilsteuerung oder eines Ventiltriebs erfolgt. Darunter versteht man den Mechanismus, der bei einem Hubkolbenmotor die Ventile und damit den Ladungswechsel durch Öffnen und Schließen der Einlass- und Abgasaustrittskanäle steuert. In der Regel wird das Ventil dabei von einer Nockenwelle über einen Stößel, einen Schlepphebel oder Kipphebel geöffnet. Geschlossen werden die Ventile durch Schraubenfedern, Gasfedern oder über einen Schließnocken zwangsgesteuert. Die Nockenwelle wird dabei von der Kurbelwelle des Motors angetrieben.
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In dem Stand der Technik haben sich sogenannte Schiebenockensysteme bewährt, die eine Nockenwelle mit Nuten aufweisen, die um die Drehachse der Nockenwelle verlaufend angeordnet sind. Die Nuten stehen mit einem vorderen Ende der Stößel der Stellvorrichtung in einer Wirkverbindung, wobei zumindest ein vorderes Ende eines Stößels im betätigten Zustand der Stellvorrichtung in die Nockenwelle eingreift. Derartige Stellvorrichtung bestehen aus einem Paar parallel zueinander bewegbarer Stößel, die wechselweise in die Nuten der Schiebenockenwelle eingreifen und somit eine Bewegung der Schiebenockenwelle verursachen, wodurch die Ventile angesteuert sind. Eine derartige Stellvorrichtung ist beispielsweise der
DE 10 2011 009 327 B4 zu entnehmen.
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Nachteilig an diesem Stand der Technik hat sich erwiesen, dass sich der Montageaufwand eines solchen Schiebenockensystems mit einer Schiebenockenwelle und einer Stellvorrichtung als äußerst aufwendig erwiesen hat. Die Stellvorrichtung und die Schiebenockenwelle müssen präzise zueinander positioniert werden. Es hat sich gezeigt, dass bei engen Toleranzen die Stellvorrichtung aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten bei der Montage geringfügig aufgrund von Spannungen verformt wird und die Stößel in den Führungszylindern verkanten oder verklemmen, so dass eine sichere Funktionsweise eines derartigen Stellelementes nicht garantiert werden kann. Daraus ergeben sich sehr hohe Anforderungen an die Toleranzen und die Fertigungsgenauigkeit. Darüber hinaus ist die Nockenwelle typischerweise ölgelagert, so dass die Öffnungen, durch die die Stößel durch ein Nockenwellengehäuse in die Nuten der Schiebenockenwelle eingreifen, abgedichtet werden müssen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nachteile des vorliegenden Standes der Technik zu beseitigen, und eine Stellvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die besonders kostengünstig in der Herstellung, einfach in der Montage und zuverlässig im Betrieb ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Stellvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung weist eine Anschlussplatte mit einer ersten Ausnehmung und einer zweiten Ausnehmung auf, die parallel und beabstandet sind, eine erste Stößelanordnung und eine zweite Stößelanordnung, wobei die jeweilige Stößelanordnung einen Stößel und mindestens einen Führungszylinder umfasst, in dem der Stößel entlang einer Längsachse verschiebbar angeordnet ist, wobei die erste Stößelanordnung die erste Ausnehmung koaxial durchgreift und die zweite Stößelanordnung die zweite Ausnehmung koaxial durchgreift.
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Erfindungsgemäß ist zwischen mindestens einer der Ausnehmungen und einer Stößelanordnung ein Spiel vorgesehen, wodurch mindestens eine der Stößelanordnungen zum Ausgleich von Toleranzen in einer Ebene der Anschlussplatte beweglich ist. Daraus ergibt sich insbesondere, dass großzügigere Fertigungstoleranzen auf Seiten des Nockenwellengehäuses und auf Seiten der Stellvorrichtung realisiert werden können, wodurch deutliche Kostenvorteile erreicht werden. Die großzügigen Toleranzen können durch die schwimmende Lagerung der Stößelanordnung an der Anschlussplatte ausgeglichen werden, ohne dass aufgrund von Spannungen die Stößel verkanten oder in den Führungshülsen verklemmen können. Die Ausnehmungen sind typischerweise Bohrungen, können jedoch auch eine andere beliebige Form aufweisen. Dementsprechend ist das Spiel ein umlaufender Spalt bzw. ringförmiger Spalt zwischen der Führungshülse und der Anschlussplatte in der Ausnehmung.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn die jeweilige Stößelanordnung mindestens einen Aktor aufweist, der in einer Wirkverbindung mit einem hinteren Ende des Stößels steht. Durch das Zusammenwirken der Aktoren mit den jeweiligen Stößeln sind diese in der jeweiligen Stößelanordnung entlang der Längsachse auf eine gemeinsame Nockenwelle geführt und greifen in mindestens eine Nut ein. Die Aktoren können die Stößel der jeweiligen Stößelanordnung unabhängig voneinander ansteuern, wobei vorteilhafterweise die Aktoren stabförmig ausgebildet sind und in dem jeweiligen Führungszylinder der Stößelanordnung beweglich geführt sind. Hierzu eignen sich insbesondere zylinderförmige Aktoren. Die Aktoren können mechanisch, magnetisch oder elektromagnetisch betätigbar sein.
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Darüber hinaus ist es besonders vorteilhaft, wenn die Aktoren magnetisch oder elektromagnetisch betätigbar sind und vorzugsweise jeweils von einer separaten Aktorspule umgeben sind. Dadurch können die Aktoren mittels einfacher elektrischer Signale gezielt betätigt werden, so dass auf die Stößel eine optimierte Druckfolge ausgeübt wird, welche dafür sorgt, dass die Verbrennungskraftmaschine im jeweils optimierten Betriebsbereich arbeitet.
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Weiter bevorzugt ist der jeweilige Führungszylinder aus einer ersten Führungshülse und einer zweiten Führungshülse gebildet. Die erste Führungshülse bildet anschlussseitig eine Führungszylinderöffnung, durch die der Stößel entlang der Längsachse in Richtung der Nockenwelle geführt ist und nach Art eines Gleitlagers abgestützt ist. Die erste Führungshülse kann vorzugsweise aus einem nicht magnetischen Werkstoff hergestellt werden, um die Reibungsverhältnisse bei der Axialbewegung zu stabilisieren. Die zweite Führungshülse ist vorteilhafterweise auf der von der Führungszylinderöffnung abgewandten Seite der ersten Führungshülse angeordnet und umschließt bereichsweise zusammen mit der ersten Führungshülse den Stößel und den Aktor. Die zweite Führungshülse kann aus einem magnetischen Werkstoff hergestellt sein, wobei vorteilhafterweise auf der dem Stößel oder dem Aktor zugewandten Seite der zweiten Führungshülse eine Umhüllung aus einem nicht magnetischen Metall, beispielsweise aus einer Chrom-Nickel-Legierung angebracht sein kann, um die Reibung bei der Axialbewegung des Stößels bzw. des Aktors zu stabilisieren.
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Die erste Führungshülse und die zweite Führungshülse sind typischerweise ineinandergesteckt, vorzugsweise zur Bildung einer druckdichten Verbindung. Die Verbindung zwischen der ersten Führungshülse und der zweiten Führungshülse kann darüber hinaus eine Klebeverbindung, Pressverbindung oder dergleichen sein.
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Weiterhin bevorzugt lagert die zweite Führungshülse den Aktor an einem hinteren Ende in der Stößelanordnung und die erste Führungshülse den Stößel. Die zweite Führungshülse ist demnach bereichsweise zwischen der jeweiligen Aktorspule und dem jeweiligen Aktor angeordnet.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn ein Federelement vorgesehen ist, das einerseits an dem Führungszylinder abgestützt ist und andererseits in Wirkkontakt mit dem Stößel steht. Das Federelement ist beispielsweise an einem Absatz in dem ersten Führungszylinder als eine Druckfeder oder an einem Innenabsatz in dem zweiten Führungszylinder als Zugfeder abgestützt. Zur Herstellung des Kontaktes zwischen dem Federelement und dem jeweiligen Stößel kann der Stößel einen Federteller aufweisen. Der Federteller kann auf den Stößel aufgesetzt, angeformt oder angearbeitet sein. Der Federteller dient darüber hinaus der Führung des Stößels in dem jeweiligen Führungszylinder. Das erste Federelement kann eine im Linkssinn gewickelte Schraubenfeder und das zweite Federelement eine im Rechtssinn gewickelte Schraubenfeder sein und vice versa. Insbesondere die im Rotationssinn gegenläufig angeordneten Druckfedern verhindern ein Verklemmen der Stößel.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der jeweilige Führungszylinder an dem hinteren Ende, bzw. einer von der Anschlussseite abgewandten Seite mittels eines Polkerns verschlossen. Zwischen dem Polkern und dem Führungszylinder ist weiterhin bevorzugt eine nicht-magnetische Verbindungsbuchse angeordnet, durch die der Polkern beabstandet zu dem Führungszylinder gehalten ist. Der Abstand zwischen dem Führungszylinder und dem Polkern ist dabei derart bemessen, dass ein Spalt für einen magnetischen Nebenfluss entsteht. Die Verbindungsbuchse ist demnach besonders bevorzugt aus einem schweißbaren nicht magnetischen Edelstahl hergestellt und kann formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Polkern und dem Führungszylinder verbunden sein. Besonders bevorzugt ist die Verbindung zwischen der Verbindungsbuchse und dem Polkern und zwischen der Verbindungsbuchse und dem Führungszylinder gas- und flüssigkeitsdicht.
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Darüber hinaus hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Spalt zwischen dem Führungszylinder und dem Polkern an den Arbeitshub des jeweiligen Stößels angepasst ist. Der Spalt kann größer oder kleiner als der Arbeitshub des Stößels ausgebildet sein, besonders bevorzugt jedoch nicht mehr als ± 50 %.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Verbindungsbuchse aus Edelstahl hergestellt ist, und wenn die Verbindungsbuchse mit dem jeweiligen Polkern und/oder dem jeweiligen Führungszylinder mittels einer Schweißverbindung verbunden ist bzw. sind. Eine Schweißverbindung eignet sich besonders für eine druckdichte, gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung, die den Belastungen einer solchen Stellvorrichtung gerecht wird. Folglich ist die jeweilige Stößelanordnung auf der von der Führungszylinderöffnung abgewandten Seite vollständig verschlossen, so dass in die Stößelanordnung eindringende Gase und Flüssigkeiten, insbesondere Öl, nicht austreten können.
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Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn der Führungszylinder auf einer Außenfläche eine Dichtung aufweist. Die Dichtung kann als herkömmlicher Dichtring ausgebildet sein und ein Spalt zwischen dem Führungszylinder und einer Gehäuseöffnung eines Nockenwellengehäuses dicht verschließen. Insbesondere in Kombination mit einem mittels einer Verbindungsbuchse verschweißten und verschlossenen Führungszylinder ist die Stellvorrichtung im montierten Zustand an einem Nockenwellengehäuse abgedichtet und keine weiteren Dichtungen sind innerhalb des Gehäuses der Stellvorrichtung notwendig.
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Darüber hinaus ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der jeweilige Führungszylinder eine Anlagefläche aufweist, die auf der Anschlussseite der Anschlussplatte anliegt, wodurch eine besonders einfache Montage der Stellvorrichtung realisiert ist. Bei der Montage der Stellvorrichtung auf das Nockenwellengehäuse wirken somit keine Kräfte auf die Aktorspule.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist in dem Führungszylinder eine Gleitbuchse vorgesehen, durch die der maximale Arbeitshub des jeweiligen Stößels in der Längsachse vorgegeben ist. Der Stößel kann vorzugsweise in dem von der ersten Führungshülse und der zweiten Führungshülse mit dem Stößel eingeschlossenen Raum angeordnet sein, so dass eine zusätzliche Fixierung der Hülse nicht notwendig ist. Eine solche Gleitbuchse ist ein kostengünstiges Bauteil, welches bevorzugt aus einem nicht magnetischen Werkstoff hergestellt ist und eine einfache individualisierbare Einstellung des Arbeitshubes einer Stellvorrichtung ermöglicht und eine reibungsarme Lagerung des Stößels gewährleistet. Insbesondere eine reibungsarme Lagerung des Stößels reduziert die notwendigen Zustellkräfte.
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Weiterhin es besonders vorteilhaft, wenn ein Gehäuse die Stellvorrichtung auf der von der Anschlussseite abgewandten Seite der Anschlussplatte die Stößelanordnungen umschließt. Das Gehäuse schützt die Stößelanordnung vor Fremdeinwirkungen und Verschmutzungen.
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Darüber hinaus ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Stellvorrichtung im Cartridge-Desgin ausgebildet ist. Hierzu weist die Stellvorrichtung, insbesondere der jeweilige Führungszylinder Führungsflächen auf, durch die beim Aufsetzen bzw. Einsetzen der Stellvorrichtung auf ein Nockenwellengehäuse eine Selbstzentrierung der Stößelanordnung der Stellvorrichtung erfolgt. Das Spiel zwischen mindestens einer Ausnehmung und einer Stößelanordnung erlaubt die bei der Selbstzentrierung erforderlichen Verschiebungen, ohne dass es in der jeweiligen Stößelanordnung zu Verspannungen oder Verformungen kommt.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung, wobei die Stellvorrichtung wenigstens eine Anschlussplatte mit einer ersten Ausnehmung und einer zweiten Ausnehmung und eine erste und eine zweite Stößelanordnung umfasst, wobei die jeweilige Stößelanordnung einen Stößel und mindestens einen Führungszylinder aufweist, in dem der Stößel entlang einer Längsachse verschiebbar angeordnet ist, wobei die jeweilige Stößelanordnung eine Ausnehmung durchgreift und wobei zwischen mindestens einer der Ausnehmungen und einer der Stößelanordnung ein Spiel vorgesehen ist.
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Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind gleich gekennzeichnet und können die gleichen Bezugsziffern aufweisen. In der Zeichnung ist:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung mit einer Anschlussplatte und zwei Stößelanordnungen, welche jeweils einen Führungszylinder und einen Stößel umfassen, und
- 2 eine schematische und geschnittene Ansicht der Stellvorrichtung gemäß 1.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 eine Stellvorrichtung 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
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1 zeigt die Stellvorrichtung 1 mit einer ersten Stößelanordnung 3, einer zweiten Stößelanordnung 6 und einer Anschlussplatte 10. Die Anschlussplatte 10 ist dazu eingerichtet, die Stellvorrichtung 1 an einem nicht dargestellten Nockenwellengehäuse zu befestigen. Die Stößelanordnungen 3, 6 sind im Wesentlichen baugleich und zueinander parallel und beabstandet und umfassen einen Stößel 31, 61, der in einem jeweiligen Führungszylinder 34, 64 entlang einer Längsachse 30, 60 um einen Arbeitshub 59, 89 längsverschieblich angeordnet ist. Der Arbeitshub 59, 89 ist mittels Doppelpfeilen in 2 dargestellt.
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Der jeweilige Stößel 31, 61 weist ein vorderes Ende 32, 62 und ein hinteres Ende 33, 63 auf, wobei das vordere Ende 32, 62 durch eine in den jeweiligen Führungszylinder 34, 64 eingearbeitete Führungszylinderöffnung 49, 79 herausragt und an dem hinteren Ende 33, 63 ein Aktor 35, 65 angeordnet ist.
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An der Stellvorrichtung 1 bzw. der Anschlussplatte 10 sind zum Verbinden mit dem Nockenwellengehäuse mehrere Schrauben 16 vorgesehen. Weiterhin sind die erste Stößelanordnung 3 und die zweite Stößelanordnung 6 auf der von der Anschlussseite 15 abgewandten Seite der Anschlussplatte 10 von einem Gehäuse 8 umgeben. Die Stellvorrichtung 1 ist somit in einem Cartridge-Desgin ausgebildet, dass sich dadurch auszeichnet, dass die Stellvorrichtung 1 mit geringem Aufwand auf ein Nockenwellengehäuse aufsteckbar und befestigbar ist.
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2 ist zu entnehmen, dass die Anschlussplatte 10 eine erste Ausnehmung 11 und eine zweite Ausnehmung 12 aufweist, wobei die erste Ausnehmung 11 für die erste Stößelanordnung 3 und die zweite Ausnehmung 12 für die zweite Stößelanordnung 6 vorgesehen ist. Die Längsachse 30 der ersten Stößelanordnung 3 und die Längsachse 60 der zweiten Stößelanordnung 6 sind senkrecht zu der Anschlussplatte 10 ausgerichtet und verlaufen zueinander beabstandet. Die Ausnehmungen 11, 12 sind als kreisrunde Bohrungen ausgebildet.
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Der jeweilige Stößel 31, 61 ist mittels des jeweiligen Führungszylinders 34, 64 durch die Ausnehmung 11, 12 geführt, wobei die zweite Stößelanordnung 6 schwimmend mit einem Spiel 7 in der zweiten Ausnehmung 12 gehalten ist, um eine Doppelpassung mit dem Nockenwellengehäuse (nicht dargestellt) zu vermeiden. Dementsprechend ist die zweite Stößelanordnung 6 in der Ebene der Anschlussplatte 10 geringfügig bewegbar, vorzugsweise in der Ebene um ±0,5 mm.
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Das mindestens eine Spiel 7 ist im montierten Zustand der Stellvorrichtung 1 ein ringförmiger Spalt, der in der Ausnehmung 11, 12 zwischen der Anschlussplatte 10 und dem Führungszylinder 34, 64 angeordnet ist und entweder durch eine größer bemessene Ausnehmung 11, 12, oder durch einen kleiner bemessenen Außenumfang oder Durchmesser des jeweiligen Führungszylinders 34, 64 bewerkstelligt ist. Darüber hinaus ermöglicht das Spiel 7 bzw. die schwimmende Lagerung bei der Montage der Stellvorrichtung 1 auf das Nockenwellengehäuse eine Selbstzentrierung der Führungszylinder 34, 64 mittels dafür vorgesehener Führungsflächen 55, 85. Die Führungsflächen 55, 85 sind beispielsweise als Fase ausgebildet.
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Der jeweilige Führungszylinder 34, 64 ist zweiteilig aus einer ersten Führungshülse 41, 71 und einer zweiten Führungshülse 42, 72 ausgebildet, die druckdicht mit einer Steckverbindung 51, 81 ineinandergesteckt sind. Die erste Führungshülse 41, 71 ist aus einem nicht magnetischen Werkstoff hergestellt und weist auf einer inneren Mantelfläche 52, 82 einen Innenabsatz 50, 80 auf. Die zweite Führungshülse 42, 72 ist formschlüssig in die erste Führungshülse 41, 71 bis zum Innenabsatz 50, 80 eingesetzt. Die zweite Führungshülse 42, 72 ist aus einem weichmagnetischen Werkstoff hergestellt, und ist typischerweise auf der dem Aktor 35, 65 oder dem Stößel 31, 61 zugewandten Seite mit einer nicht-magnetischen Metallbeschichtung versehen, durch die die Reibung bei der Axialbewegung des Stößels 31, 61 bzw. des Aktors 35, 65 stabilisiert wird. Die Metallbeschichtung ist vorzugsweise eine Chrom-Nickel-Legierung.
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Die zweite Führungshülse 42, 72 hat einen Absatz 38, 68 an dem ein Federelement 37, 67 anliegt. Das Federelement 37, 67 ist einerseits an dem Absatz 38, 68 abgestützt und steht andererseits in Wirkverbindung mit dem Stößel 31, 61, bzw. einem Federteller 40, 70 des Stößels 31, 61. Das erste Federelement 37 ist eine im Linkssinn gewickelte Schraubenfeder und das zweite Federelement 67 eine im Rechtssinn gewickelte Schraubenfeder, wobei das Federelement 37, 67 als glasfaserverstärkte Kunststofffeder ausgebildet sein kann.
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Der Federteller 40, 70 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Flansch ausgebildet, der zwischen dem Aktor 35, 65 und dem jeweiligen Stößel 31, 61 angeordnet ist. Der Aktor 35, 65 steht in Wirkverbindung mit dem jeweiligen hinteren Ende 33, 63 des Stößels. Um den elektrischen Aktor 35, 65 ist jeweils eine elektrisch betätigbare Aktorspule 36, 66 angeordnet, die zum Zustellen des jeweiligen Aktors 35, 65 unter Strom gesetzt werden kann.
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Weiterhin ist 2 zu entnehmen, dass im Bereich des hinteren Endes 33, 63 an dem Führungszylinder 34, 64 ein Polkern 44, 74 und ein Permanentmagnet 56, 86 angeordnet sind. Der Permanentmagnet 56, 86 ist auf der von dem Führungszylinder 34, 64 abgewandten Seite des Polkerns 44, 74 angeordnet.
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Der Permanentmagnet 56, 86 übt eine entlang der Längsachse 30, 60 wirkende Anziehungskraft auf den Aktor 35, 65 aus. Der Aktor 35, 65 wird somit durch den Permanentmagnet 56, 86 in die eingefahrene Stellung angezogen bis der Aktor 35, 65 an dem Polkern 44, 74 anliegt. Hierdurch wird das Federelement 37, 67 gestaucht, wodurch eine Vorspannkraft bereitgestellt ist, die kleiner ist als die Anziehungskraft des jeweiligen Permanentmagneten 56, 86. Der Aktor 35, 65 und der Stößel 31, 61 nehmen die eingefahrene Stellung bzw. den unbetätigten Zustand ein.
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Zum Zustellen des jeweiligen Aktors 35, 65 wird die Aktorspule 36, 66 bestromt und ein Magnetfeld aufgebaut, welches eine Magnetkraft auf den Aktor 35, 65 induziert. Die Magnetkraft wirkt in dieselbe Richtung wie die von dem Federelement 37, 67 bereitgestellte Vorspannkraft und wirkt folglich gegen die Anziehungskraft des Permanentmagneten 56, 86. Die Summe aus der Magnetkraft und der Vorspannkraft ist größer als die Anziehungskraft des Permanentmagneten 56, 86. Der Aktor 35, 65 übt eine Kraft auf das hintere Ende 33, 63 des Stößels 31, 61 aus, wodurch der jeweilige Stößel 31, 61 in dem jeweiligen Führungszylinder 34, 64 axial entlang der Längsachse 30, 60 geführt zugestellt ist, bis das vordere Ende 32, 62 des jeweiligen Stößels 31, 61 in eine Nut einer Nockenwelle (nicht dargestellt) eingreift. Die Nockenwelle (nicht dargestellt) dreht sich dabei um eine senkrecht zu der jeweiligen Längsachse 30, 60 der Stößel 31, 61 verlaufenden Achse. Der Stößel 31, 61 befindet sich im betätigten Zustand.
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Der maximale Arbeitshub 59, 89 des jeweiligen Stößels 31, 61 ist mittels einer Gleitbuchse 39, 69 eingestellt, die innerhalb des jeweiligen Führungszylinders 34, 64 angeordnet ist und an einem Innenabsatz 50, 80 in der Längsachse 30, 60 abgestützt und eingerichtet ist, beim maximalen Arbeitshub 59, 89 eine Wirkverbindung mit dem Federteller 40, 70 herzustellen.
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Zum Zurückstellen des jeweiligen Stößels 31, 61 ist der Strom der jeweiligen Aktorspule 36, 66 abgestellt und der Permanentmagnet zieht den Aktor 35, 65 zusammen mit dem Stößel 31, 61 zurück in den Führungszylinder 34, 64, bis der Aktor 35, 65 an dem Polkern 44, 74 anliegt. Das Federelement 37, 67 ist somit erneut gestaucht und vorgespannt.
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Die erste Führungshülse 41, 71 und die zweite Führungshülse 42, 72 umschließen dabei bereichsweise den jeweiligen Stößel 31, 61, wobei die zweite Führungshülse 42, 72 im Bereich des hinteren Endes 33, 63 angeordnet ist und bereichsweise den jeweiligen Aktor 35, 65 entlang der Längsachse 30, 60 lagert. Der Aktor 35, 65 ist hierzu zylinderförmig ausgebildet und auf das jeweilige hintere Ende 33, 63 des jeweiligen Stößels 31, 61 aufgesetzt. Die Verbindung zwischen dem jeweiligen Aktor 35, 65 und dem jeweiligen Stößel 31, 61 kann eine formschlüssige, kraftschlüssige Klebeverbindung oder dergleichen sein.
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Darüber hinaus ist in 2 dargestellt, dass das dem hinteren Ende 33, 63 zugeordnete Ende des jeweiligen Führungszylinders 34, 64 mittels des Polkerns 44, 74 und einer Verbindungsbuchse 43, 73 verschlossen ist. Die Verbindungsbuchse 43, 73 ist zwischen dem Polkern 44, 74 und dem Führungszylinder 34, 64, bzw. der zweiten Führungshülse 42, 72 angeordnet, wodurch der jeweilige Führungszylinder 34, 64 mit dem Polkern 44, 74 indirekt verbunden ist. Die Verbindungsbuchse 43, 73 ist aus einem nicht-magnetischen Werkstoff, vorzugsweise Edelmetall, hergestellt, und mit dem Führungszylinder 34, 64, bzw. der jeweiligen zweiten Führungshülse 41, 71 und dem jeweiligen Polkern 44, 74 zur Bildung einer druckfesten, gas- und flüssigkeitsdichten Verbindung verschweißt.
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Der Polkern 44, 74 und der Führungszylinder 34, 64 sind durch die Verbindungsbuchse 43, 73 zueinander beabstandet angeordnet, wobei durch die Verbindungsbuchse 43, 73 ein magnetisch durchlässiger Spalt 45, 75 für einen magnetischen Nebenfluss gebildet ist. Die Höhe des jeweiligen Spalts 45, 75 in der Längsachse 30, 60 entspricht im Wesentlichen dem maximalen Arbeitshub 59, 89 des jeweiligen Stößels 31, 61, jedoch sind Abweichungen von ± 50 % möglich.
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Eine besonders einfache Montage der Stellvorrichtung 1 ergibt sich aus der Formgebung der Führungszylinder 34, 64 der ersten Stößelanordnung 3 und der zweiten Stößelanordnung 6. Die jeweils erste Führungshülse 41, 71 ist von der Anschlussseite 15 in die jeweilige erste Ausnehmung 11 bzw. die zweite Ausnehmung 12 eingeführt, und liegt jeweils mittels einer Anlagefläche 46, 76 auf der Anschlussseite 15 der Anschlussplatte 10 auf. Die Anlagefläche 46, 76 ist nach Art eines abstehenden Flansches an die jeweils erste Führungshülse 41, 71 angearbeitet oder angeformt. Auf einer der Außenflächen 47, 77 der jeweiligen ersten Führungshülse 41, 71 ist eine Dichtung 48, 78 angeordnet, durch die die jeweilige Außenfläche 47, 77 der jeweiligen Stößelanordnung 3, 6 mit einem Nockenwellengehäuse zusammen wirkt. Somit ist eine auf die Außenfläche, 47, 77 bezogene flüssigkeits- und gasdichte sowie druckfeste Verbindung zwischen der jeweiligen Stößelanordnung 3, 6 und dem Nockenwellengehäuse hergestellt. Die Außenfläche 47, 77 ist definitionsgemäß einerseits die äußere Mantelfläche und die Stirnseite zwischen der Anlagefläche 46, 76 und der Führungszylinderöffnung 49, 79.
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Aus dem Zusammenspiel der Dichtungen 48, 78 und den druckdicht verschlossenen Stößelanordnungen 3, 6 ergibt sich der Vorteil, dass die Stellvorrichtung 1 auch bei großzügigen Fertigungstoleranzen absolut druckdicht auf ein Nockenwellengehäuse aufgesetzt werden kann. Bei der Montage der Stellvorrichtung 1 auf dem Nockenwellengehäuse führen an den Führungszylindern 34, 64 vorgesehene Führungsflächen 55, 85 unter Ausnutzung des Spiels 7 zu einer Selbstzentrierung. Das Spiel 7 zwischen mindestens einer der Ausnehmungen 11, 12 und mindestens einer der Stößelanordnungen 3, 6 gleicht Toleranzen aus, ohne dass aufgrund von Verschiebungen eine Leckage zwischen der Stellvorrichtung 1 und dem Nockenwellengehäuse entsteht.
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Somit kann erfindungsgemäß eine Stellvorrichtung 1 bereitgestellt werden, die großzügige Toleranzen bei der Fertigung der Stellvorrichtung 1 sowie des Nockenwellengehäuses ermöglicht und somit kostengünstig in der Herstellung und der Montage ist und gleichzeitig eine zuverlässige Abdichtung realisiert. Eine einfache Kompensation von Fertigungstoleranzen ist durch das Spiel 7 zwischen der mindestens einen Stößelanordnung 3, 6 ermöglicht, wobei durch das Zusammenspiel der mittels der Verbindungsbuchse 43, 73 abgedichteten Stößelanordnung 3, 6 und den Dichtungen 48, 78 die zuverlässige Dichtung bewerkstelligt ist, welche auf besonders einfache Weise realisiert werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stellvorrichtung
- 3
- erste Stößelanordnung
- 6
- zweite Stößelanordnung
- 7
- Spiel
- 8
- Gehäuse
- 10
- Anschlussplatte
- 11
- erste Ausnehmung
- 12
- zweite Ausnehmung
- 15
- Anschlussseite
- 16
- Schrauben
- 30
- Längsachse
- 31
- Stößel
- 32
- vorderes Ende
- 33
- hinteres Ende
- 34
- Führungszylinder
- 35
- Aktor
- 36
- Spule
- 37
- Federelement
- 38
- Absatz
- 39
- Gleitbuchse
- 40
- Federteller
- 41
- erste Führungshülse
- 42
- zweite Führungshülse
- 43
- Verbindungsbuchse
- 44
- Polkern
- 45
- Spalt
- 46
- Anlagefläche
- 47
- Außenfläche
- 48
- Dichtung
- 49
- Führungszyl.-Öffnung
- 50
- Innenabsatz in 41
- 51
- Steckverbindung
- 52
- innere Mantelfläche
- 55
- Führungsfläche
- 56
- Permanentmagnet
- 59
- Arbeitshub
- 60
- Längsachse
- 61
- Stößel
- 62
- vorderes Ende
- 63
- hinteres Ende
- 64
- Führungszylinder
- 65
- Aktor
- 66
- Spule
- 67
- Federelement
- 68
- Absatz
- 69
- Gleitbuchse
- 70
- Federteller
- 71
- erste Führungshülse
- 72
- zweite Führungshülse
- 73
- Verbindungsbuchse
- 74
- Polkern
- 75
- Spalt
- 76
- Anlagefläche
- 77
- Außenfläche
- 78
- Dichtung
- 79
- Führungszyl.-Öffnung
- 80
- Innenabsatz in 71
- 81
- Steckverbindung
- 82
- innere Mantelfläche
- 85
- Führungsfläche
- 86
- Permanentmagnet
- 89
- Arbeitshub
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011009327 B4 [0003]
