DE102018106911B4

DE102018106911B4 - Verfahren zum Zurückziehen eines gleitenden Nockenwellen-Stellanstriebsstifts

Info

Publication number: DE102018106911B4
Application number: DE102018106911.1A
Authority: DE
Inventors: Douglas R. Verner; Scot A. Douglas
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2021-11-11
Anticipated expiration: 2038-03-23
Also published as: US20180283236A1; CN108691600B; CN108691600A; DE102018106911A1; US10301981B2

Abstract

Verfahren zum Zurückziehen eines ausgefahrenen Stellgliedstifts (18) eines gleitenden Nockenwellenstellglieds (10), worin das gleitende Nockenwellenstellglied (10) ein Gehäuse (12) mit einer Stiftanschlagplatte (14) sowie einen Magnet (16) umfasst, der am Stellgliedstift (18) angebracht ist und zwischen einer ein Magnetfeld erzeugenden Spule (20) und der Stiftanschlagplatte (14) angeordnet ist, worin die das Magnetfeld erzeugende Spule (20) betreibbar ist, um ein Magnetfeld (26) zu erzeugen, um den Magneten (16) zur Stiftanschlagplatte (14) zu zwingen und den Stellgliedstift (18) auszufahren, das Verfahren umfassend:
das Schaffen eines Luftspalts (32) zwischen dem Magneten (16) und der Stiftanschlagplatte (14) vor Herstellung eines Magnetfelds (26), um den Magneten (16) zur Stiftanschlagplatte (14) zu zwingen, wobei das Schaffen des Luftspalts (32) das Bilden eines Buntmetall-Bunds (34) umfasst, welcher am Stellgliedstift (18) und am Magnet (16) angeordnet ist;
das Erzeugen des Magnetfeldes (26), um den Magneten (16) zur Stiftanschlagplatte (14) zu zwingen, um den Stellgliedstift (18) auszufahren; und
das Herstellen eines umgekehrten Magnetfelds, um den Magneten (16) und den ausgefahrenen Stellgliedstift (18) zur das Magnetfeld erzeugenden Spule (20) zu zwingen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen gleitenden Nockenwellen-Stellantriebsstift für Systeme mit variablem Ventilhub (VVL) und insbesondere ein Verfahren zum Zurückziehen eines ausgefahrenen gleitenden Nockenwellen-Stellantriebsstifts.
HINTERGRUND
Die Erklärungen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen bereit, welche die vorliegende Offenbarung betreffen und können den Stand der Technik darstellen oder auch nicht.
Verbrennungsmotoren enthalten Einlass- und Auslassventile, die von Nockenvorsprüngen von mindestens einer Nockenwelle betätigt werden können. In einigen Konfigurationen werden die Nockenwellen mit gleitenden Nockenwellen-Baugruppen mit mehreren Stufen gebaut, um den Hubweg eines Motorventils zu verändern. So kann beispielsweise eine zweistufige gleitende Nockenwelle einen hohen Hubnockenvorsprung zum Anheben eines Motorventils um einen maximalen Weg sowie einen niedrigen Hubnockenvorsprung zum Anheben des Motorventils um weniger als den maximalen Hubweg enthalten.
Mindestens ein gleitendes Nockenwellenstellglied ist mit einem Verbrennungsmotor verbunden, um die Position zwischen den mehreren Nockenvorsprüngen zu ändern. Insbesondere mindestens ein Stellgliedstift eines Nockenwellenstellglieds ist zu betätigen, um Verschiebungsnuten am Umfang des Nockenwellenzylinders an der gleitenden Nockenwellen-Baugruppe wahlweise eingreifen zu lassen. Bei Drehen der Nockenwellen-Baugruppe wird ein Stellgliedstift ausgewählt, um sich in eine Verschiebungsnut des Nockenwellenzylinders zu bewegen, wodurch die gleitende Nockenwellen-Baugruppe in eine andere Position entlang der Nockenwellen-Achse verschoben wird. Wenn eine gleitende Nockenwelle ihre Position verschiebt, werden die Einlass- und/oder Auslassventile unterschiedlich entsprechend der geänderten Nockenvorspungsposition betätigt, z. B. kann sich eine gleitende Nockenwelle von einer Position mit hohem Hubnockenvorspung zu einer Position mit niedrigerem Hubnockenvorsprung bewegen, was wiederum einen unterschiedlichen Motorbetrieb bewirkt.
Somit ist das gleitende Nockenwellenstellglied eine wichtige Komponente für den ordnungsgemäßen Betrieb eines VVL-Gleit-Nockenwellen-Systems, insbesondere das Ausfahren des Stellgliedstifts in und das Zurückziehen von den Verschiebungsnuten in den Nockenwellenzylinder. Fall ein ausgefahrener Stellgliedstift nicht aus einer Verschiebungsnut zurückgezogen wird, kann ein anschließender Schaltbefehl bewirken, dass der Stift abgebrochen wird oder ein anderer Schaden am gleitenden Nockenwellen-System verursacht wird. Somit besteht ein Bedarf für eine zuverlässige Gewährleistung, dass ein ausgefahrener Stellgliedstift vollständig zurückgezogen werden kann, um Beschädigungen des gleitenden Nockenwellen-System zu vermeiden.
DE 10 2012 222 370 A1 beschreibt einen Schiebenockenaktor für ein Schiebenockensystem, mit zumindest einem Spulenkörper mit einer Wicklung, die von elektrischem Strom zum Erzeugen einer Magnetkraft durchfließbar ist, mit zumindest einem zum Spulenkörper benachbarten Magnetkern, in dem zumindest ein Führungsstift linear verschieblich gelagert ist und mit zumindest zwei Laufpins, die zum Eingreifen in je eine Nut eines Schiebenockens vorgesehen sind, sowie mit einer Permanentmagneteinheit, die wenigstens einen Permanentmagneten und wenigstens eine ferromagnetische Scheibe aufweist. Zum Betätigen von zwei Laufpins können zwei Permanentmagneteinheiten und zwei Führungsstifte verwendet werden.
AT 34 871 E beschreibt einen Elektromagnet in symmetrischer Ausführung.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 angegeben.
Erfindungsgemäß wird das obige Problem durch ein Verfahren zum Zurückziehen eines ausgefahrenen gleitenden Nockenwellenstellgliedstifts angegangen. Genauer gesagt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Zurückziehen eines ausgefahrenen Stellgliedstifts eines gleitenden Nockenwellenstellglieds, worin das gleitende Nockenwellenstellglied ein Gehäuse mit einer Anschlagplatte sowie einen am Stellgliedstift zwischen einer ein Magnetfeld erzeugenden Spule und der Stiftanschlagplatte angebrachten Magnet enthält, worin die das Magnetfeld erzeugende Spule betreibbar ist, um ein Magnetfeld zu erzeugen, um den Magneten zur Stiftanschlagplatte zu zwingen und den Stellgliedstift auszufahren.
Das Verfahren enthält das Schaffen eines Luftspalts zwischen dem Magneten und der Stiftanschlagplatte vor Herstellung eines Magnetfelds, um den Magneten zur Stiftanschlagplatte zu zwingen, wobei das Schaffen des Luftspalts das Bilden eines Buntmetall-Bunds umfasst, welcher am Stellgliedstift und am Magnet angeordnet ist. Ein weiterer Aspekt enthält die Erzeugung des Magnetfeldes, um den Magneten zur Stiftanschlagplatte zu zwingen, um den Stellgliedstift auszufahren. Und noch ein weiterer Aspekt enthält die Herstellung eines umgekehrten Magnetfelds, um den Magneten und den ausgefahrenen Stellgliedstift zur das Magnetfeld erzeugenden Spule zu zwingen.
Gemäß einem Aspekt umfasst das Erzeugen das Anbringen einer Buntmetall-Materialschicht zwischen dem Magneten und der Stiftanschlagplatte. Und in einem weiteren Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform ist die Buntmetall-Materialschicht auf dem Magneten angebracht.
Und in noch einem weiteren Aspekt der exemplarischen Ausführungsform ist die Buntmetall-Materialschicht auf der Stiftanschlagplatte aufgebracht. Erfindungsgemäß umfasst die Schaffung weiter das Bilden eines Buntmetall-Materialbundes am Stellgliedstift nahe dem Magneten. Gemäß weiterer Aspekte der exemplarischen Ausführungsform umfasst das Erzeugen eines umgekehrten Magnetfelds die Umkehr der Spannung an der das Magnetfeld erzeugenden Spule.
Figurenliste

1 ist eine Darstellung einer Querschnittsansicht eines unveränderten gleitenden Nockenwellenstellglieds zum besseren Verständnis;
2 ist eine funktionale Darstellung eines gleitenden Nockenwellenstellglieds mit einer abstoßenden Magnetfeldkraft auf den Magneten zum besseren Verständnis;
3 ist eine funktionale Darstellung eines gleitenden Nockenwellenstellglieds mit einer zurückziehenden Magnetfeldkraft auf den Magneten zum besseren Verständnis;
4 ist eine funktionale Darstellung eines modifizierten gleitenden Nockenwellenstellglieds mit einem Luftspalt zwischen dem Magneten und der Stiftanschlagplatte, die durch das Magnetfeld abgestoßen wird, zum besseren Verständnis;
5 ist eine funktionale Darstellung des modifizierten gleitenden Nockenwellenstellglieds mit einem Luftspalt zwischen dem Magneten und der Stiftanschlagplatte, die durch das Magnetfeld abgestoßen wird, zum besseren Verständnis;
6 ist eine funktionale Darstellung eines modifizierten gleitenden Nockenwellenstellglieds mit einem Buntmetall-Bund am Stellgliedstift, um einen Luftspalt zu schaffen;
7 ist eine funktionale Darstellung eines modifizierten gleitenden Nockenwellenstellglieds mit einer Buntmetall-Schicht auf der Stiftanschlagplatte, um einen Luftspalt zu schaffen; und
8 ist eine Darstellung eines Algorithmus des Verfahrens zum Zurückziehen eines ausgefahrenen Stellgliedstifts eines gleitenden Nockenwellenstellglieds.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die folgende Beschreibung ist ihrer Art nach lediglich exemplarisch und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendungen davon in keiner Weise einschränken.
1 ist eine Darstellung einer Querschnittsansicht eines unveränderten gleitenden Nockenwellenstellglieds 10. Das gleitende Nockenwellenstellglied 10 enthält ein Gehäuse 12 mit einer Anschlagplatte, die auch den Magneten ausrückt 14, der sich an dessen Boden zur Begrenzung der Entfernung eines Stellgliedstifts (18a, 18b) bewegen kann, wenn er in einer ausgefahrenen Position ist. Das gleitende Nockenwellenstellglied enthält Magneten (16a, 16b) entsprechend an den Stellgliedstiften (18a, 18b), die zwischen Magnetfeld erzeugenden Spulen (20a, 20b) und der Stiftanschlagplatte 14 angeordnet sind. Die Magneten (16a, 16b) sind ebenfalls mechanisch an Verlängerungsarmaturen (22a, 22b) befestigt, die entlang des axialen Kernes der das Magnetfeld erzeugenden Spulen (20a, 20b) abgestoßen und zurückgezogen werden können, wenn die Spulen eingeschaltet werden. Die das Magnetfeld erzeugenden Spulen (20a, 20b) sind entsprechend gewickelt auf Spulen (24a, 24b) aus Eisen- oder Eisenverbundmaterial, dass magnetische Eigenschaften in der Nähe von Magnetfeldern fördern kann.
2 ist eine funktionale Darstellung eines gleitenden Nockenwellenstellglieds 10 mit einer abstoßenden Magnetfeldkraft auf den Magneten 16. Wenn die das Magnetfeld erzeugenden Spulen 20 nicht eingeschaltet sind, befinden sich die Magnete 16 im magnetischen Kontakt mit den Spulen 24, sodass die Stellgliedstifte 18 in zurückgezogener Position sind. Wenn eine ein Magnetfeld erzeugende Spule 20 eingeschaltet ist, entsteht ein Magnetfeld 26, das den Magneten 16 in eine Richtung 28 abstößt, bis der Magnet 16 in magnetischen Kontakt mit der Stiftanschlagplatte 14 kommt. Die Stiftanschlagplatte 14 ist aus Eisen- oder Eisenverbundmaterial derart gefertigt, dass die magnetische Anziehung 30 mit dem Magnet 16 stark ist und eine beachtliche Gegenkraft zur Überwindung dieser magnetischen Anziehung erforderlich wäre.
Unter Bezugnahme auf 3 ist eine funktionale Darstellung eines gleitenden Nockenwellenstellglieds 10 mit einer zurückziehenden Magnetfeldkraft 28 auf den Magneten 16 vorgesehen. Wenn die Versorgungsspannung für die das Magnetfeld erzeugenden Spulen 20 umgekehrt wird, entsteht ein umgekehrtes Magnetfeld 26, dass eine zurückziehende Magnetkraft 28 auf den Magneten 16 ausübt. Die zurückziehende Magnetkraft 28 ist jedoch nicht stark genug, um die magnetische Anziehung 30 zwischen Magnet 16 und der Stiftanschlagplatte 14 zu überwinden. Daher wird der Stellgliedstift 18 nicht zurückgezogen, solange nicht das gleitende Nockenwellenstellglied 10 vom Motor (nicht dargestellt) entfernt und manuell aus der ausgefahrenen Position zurückgezogen wird.
4 ist eine funktionale Darstellung eines modifizierten gleitenden Nockenwellenstellglieds mit einem Luftspalt 32 zwischen einer Stiftanschlagplatte 14 und einem Magneten 16, der durch die Magnetfeldkraft 28 abgestoßen wird. Der Luftspalt 32 besteht aus Buntmetall, das im Wesentlichen nicht magnetisch ist und damit die magnetische Anziehungskraft 30 zwischen Magnet 16 und der Stiftanschlagplatte 14 wesentlich vermindert wird. In einem solchen Fall, wenn die das Magnetfeld erzeugenden Spulen 20 ein umgekehrtes Magnetfeld 26 erzeugen, wird nun die zurückziehende Magnetkraft 28 stark genug sein, um die magnetische Anziehung 30 zwischen Magnet 16 und der Stiftanschlagplatte 14 zu überwinden und der Stellgliedstift 18 wird zur zurückgezogenen Position bewegt, wie in 5 dargestellt ist. Daher beseitigt die zusätzliche Schaffung eines Luftspalts zwischen dem Magneten 16 und der Stiftanschlagplatte 20 die Notwendigkeit zum Entfernen des gleitenden Nockenwellenstellglieds vom Motor und das manuelle Zurückziehen des Stellgliedstifts 18.
Unter Bezugnahme auf 6 ist eine funktionale Darstellung eines modifizierten gleitenden Nockenwellenstellglieds mit einen Buntmetall-Bund 34 am Stellgliedstift 18 bereitgestellt, um einen Luftspalt zu schaffen. Der Buntmetall-Bund 34 ist im Wesentlichen frei von magnetischen Eigenschaften und daher die magnetische Anziehungskraft 30 zwischen Magnet 16 und der Stiftanschlagplatte 14 wesentlich vermindert. Vorzugsweise ist der Buntmetall-Bund 34 am Stellgliedstift 18 nahe dem Magneten 16 geformt, um den Luftspalt zu erzeugen, der einer zurückziehenden Magnetfeldkraft erlaubt, die magnetische Anziehungskraft 30 zwischen Magnet 16 und der Stiftanschlagplatte 14 zu überwinden.
7 ist eine funktionale Darstellung eines modifizierten gleitenden Nockenwellenstellglieds mit einer Buntmetall-Schicht 36 auf einer Oberfläche der Stiftanschlagplatte 14, um einen Luftspalt zu schaffen. Wie in den vorherigen Ausführungsformen stellt die Buntmetall-Schicht 36 den Luftspalt bereit, der einer zurückziehenden Magnetfeldkraft erlaubt, die verringerte magnetische Anziehungskraft 30 zwischen Magnet 16 und der Stiftanschlagplatte 14 zu überwinden.
Unter Bezugnahme auf 8 ist jetzt eine Darstellung eines Algorithmus 100 des Verfahrens zum Zurückziehen eines ausgefahrenen Stellgliedstifts eines Gleit-Nockenwellenstellglieds bereitgestellt. Das Verfahren beginnt in Block 102 mit dem Erzeugen eines Luftspalts zwischen dem Betätigungs-Magneten und der Stiftanschlagplatte vor Herstellung eines Magnetfelds, um den Magneten zur Stiftanschlagplatte zu zwingen. In Block 104 setzt das Verfahren mit der Erzeugung des Magnetfeldes fort, um den Magneten zur Stiftanschlagplatte zu zwingen, um den Stellgliedstift auszufahren. In Block 106 fährt das Verfahren mit der Herstellung eines umgekehrten Magnetfelds fort, um den Magneten und den ausgefahrenen Stellgliedstift zur das Magnetfeld erzeugenden Spule zu zwingen, sodass der ausgefahrene Stellgliedstift zurückgezogen wird.

Claims

Verfahren zum Zurückziehen eines ausgefahrenen Stellgliedstifts (18) eines gleitenden Nockenwellenstellglieds (10), worin das gleitende Nockenwellenstellglied (10) ein Gehäuse (12) mit einer Stiftanschlagplatte (14) sowie einen Magnet (16) umfasst, der am Stellgliedstift (18) angebracht ist und zwischen einer ein Magnetfeld erzeugenden Spule (20) und der Stiftanschlagplatte (14) angeordnet ist, worin die das Magnetfeld erzeugende Spule (20) betreibbar ist, um ein Magnetfeld (26) zu erzeugen, um den Magneten (16) zur Stiftanschlagplatte (14) zu zwingen und den Stellgliedstift (18) auszufahren, das Verfahren umfassend: das Schaffen eines Luftspalts (32) zwischen dem Magneten (16) und der Stiftanschlagplatte (14) vor Herstellung eines Magnetfelds (26), um den Magneten (16) zur Stiftanschlagplatte (14) zu zwingen, wobei das Schaffen des Luftspalts (32) das Bilden eines Buntmetall-Bunds (34) umfasst, welcher am Stellgliedstift (18) und am Magnet (16) angeordnet ist; das Erzeugen des Magnetfeldes (26), um den Magneten (16) zur Stiftanschlagplatte (14) zu zwingen, um den Stellgliedstift (18) auszufahren; und das Herstellen eines umgekehrten Magnetfelds, um den Magneten (16) und den ausgefahrenen Stellgliedstift (18) zur das Magnetfeld erzeugenden Spule (20) zu zwingen.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Erzeugen das Anbringen einer Buntmetall-Materialschicht (36) zwischen dem Magneten (16) und der Stiftanschlagplatte (14) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, worin die Buntmetallschicht (36) auf dem Magneten (16) aufgebracht ist.
Verfahren nach Anspruch 2, worin die Buntmetallschicht (36) auf der Stiftanschlagplatte (14) aufgebracht ist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Erzeugen eines umgekehrten Magnetfelds die Umkehr der Spannung an der das Magnetfeld erzeugenden Spule (20) umfasst.
Verfahren zum Zurückziehen eines ausgefahrenen Stellgliedstifts (18) eines gleitenden Nockenwellenstellglieds (10), worin das gleitende Nockenwellenstellglied (10) ein Gehäuse (12) mit einer Stiftanschlagplatte (14) sowie einen Magnet (16) umfasst, der am Stellgliedstift (18) angebracht ist und zwischen einer ein Magnetfeld erzeugenden Spule (20) und der Stiftanschlagplatte (14) angeordnet ist, worin die das Magnetfeld erzeugende Spule (20) betreibbar ist, um ein Magnetfeld (26) zu erzeugen, um den Magneten (16) zur Stiftanschlagplatte (14) zu zwingen und den Stellgliedstift (18) auszufahren, das Verfahren umfassend: das Bilden eines Buntmetall-Bunds (34) am Stellgliedstift (18) und am Magneten (16) und Anbringen einer Buntmetall-Materialschicht (36) zwischen Magneten (16) und der Stiftanschlagplatte (14), um einen Luftspalt (32) vor Erzeugung des Magnetfeldes (26) zu schaffen, um den Magneten (16) zur Stiftanschlagplatte (14) hin zu zwingen; das Erzeugen des Magnetfeldes (26), um den Magneten (16) zur Stiftanschlagplatte (14) zu zwingen, um den Stellgliedstift (18) auszufahren; und das Herstellen eines umgekehrten Magnetfelds, um den Magneten (16) und den ausgefahrenen Stellgliedstift (18) zur das Magnetfeld erzeugenden Spule (20) zu zwingen.
Verfahren nach Anspruch 6, worin das Erzeugen eines umgekehrten Magnetfelds die Umkehr der Spannung an der das Magnetfeld erzeugenden Spule (20) umfasst.