DE102018131782A1 - Actuator for a solenoid valve, in particular a swivel motor adjuster for a camshaft of an internal combustion engine - Google Patents
Actuator for a solenoid valve, in particular a swivel motor adjuster for a camshaft of an internal combustion engine Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Aktuator für ein Magnetventil eines Schwenkmotorverstellers, mit einem Gehäuse (16), welches zumindest ein Polrohr (12) und einen Polkern (46) umfassend ausgebildet ist, die von mindestens einer ein Magnetfeld erzeugenden Spule (14) umfasst angeordnet sind, sowie mit einem Betätigungsstößel (38), der an einem Anker (40) des Aktuators (10) angeordnet ist, wobei der Anker (40) in einem vom Polrohr (12) und Polkern (46) gebildeten Ankerraum (42) in axialer Richtung entlang einer Längsachse (68) des Aktuators (10) verschiebbar ausgebildet ist, und mit einem Abdeckelement (70), welches den Ankerraum (42) verschließbar ausgebildet ist, wobei das Abdeckelement (70) zumindest ein Abschlusselement (20), welches den Betätigungsstößel (38) lagernd aufnehmbar ausgebildet ist, sowie einen Abschlussdeckel (30) umfassend aufgebaut ist.Erfindungsgemäß ist das Abschlusselement (20) aus einem Material ausgebildet, welches aus einem Metallpartikel aufweisenden Kunststoff besteht.The invention relates to an actuator for a solenoid valve of a swivel motor adjuster, with a housing (16) which comprises at least one pole tube (12) and a pole core (46), which are arranged and encompassed by at least one coil (14) generating a magnetic field. and with an actuating plunger (38) which is arranged on an armature (40) of the actuator (10), the armature (40) in an armature space (42) formed by the pole tube (12) and pole core (46) in the axial direction a longitudinal axis (68) of the actuator (10) is designed to be displaceable, and with a cover element (70) which is designed to be closable in the armature space (42), the cover element (70) comprising at least one end element (20) which supports the actuating plunger (38 ) is designed such that it can be accommodated in storage, and an end cover (30) is constructed in a comprehensive manner eht.
Description
Die Erfindung betrifft einen Aktuator für ein Magnetventil, insbesondere eines Schwenkmotorverstellers für eine Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an actuator for a solenoid valve, in particular a swivel motor adjuster for a camshaft of an internal combustion engine, according to the preamble of patent claim 1.
Aktuatoren, insbesondere für Magnetventile von Schwenkmotorversteller sind bekannt. Schwenkmotorversteller dienen einer Verstellung von Nockenwellen von Verbrennungskraftmaschinen.Actuators, especially for solenoid valves of swivel motor adjusters, are known. Swivel motor adjusters are used to adjust camshafts of internal combustion engines.
Ein Aktuator für ein Magnetventil, insbesondere eines Schwenkmotorverstellers für eine Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine, ist aus der Offenlegungsschrift
Zur Herbeiführung eines weiter verstärkten Magnetfeldes müsste diese Eisenscheibe weiter vergrößert ausgebildet werden, somit würde der Aktuator insgesamt einen größeren Bauraumbedarf aufweisen. Des Weiteren sind die Eisenscheibe selbst und ihre Montage an der Lagerbuchse mit Kosten versehen, die bevorzugt einzusparen sind. Das heißt mit anderen Worten, dass es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen verbesserten Aktuator für ein Magnetventil, insbesondere eines Schwenkmotorverstellers für eine Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine, bereitzustellen, welcher bei gleichem Bauraumbedarf ein vergrößertes Magnetfeld herbeiführbar und/oder kostenreduziert ausgebildet ist.In order to bring about a further strengthened magnetic field, this iron disk would have to be made larger, so that the actuator as a whole would require more installation space. Furthermore, the iron disk itself and its mounting on the bearing bush are provided with costs which are preferably to be saved. In other words, it is the object of the present invention to provide an improved actuator for a solenoid valve, in particular a swivel motor adjuster for a camshaft of an internal combustion engine, which can be designed to produce an enlarged magnetic field and / or to reduce costs with the same installation space requirement.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Aktuator für ein Magnetventil, insbesondere eines Schwenkmotorverstellers für eine Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.The object is achieved according to the invention by an actuator for a solenoid valve, in particular a swivel motor adjuster for a camshaft of an internal combustion engine, with the features of patent claim 1. Advantageous refinements with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the respective subclaims.
Der erfindungsgemäße Aktuator für ein Magnetventil eines Schwenkmotorverstellers weist ein Gehäuse auf, welches zumindest ein Polrohr und einen Polkern umfassend ausgebildet ist, die von mindestens einer ein Magnetfeld erzeugenden Spule umfasst angeordnet sind, sowie einen Betätigungsstößel, der an einem Anker des Aktuators angeordnet ist. Der Anker ist in einem vom Polrohr und Polkern gebildeten Ankerraum in axialer Richtung entlang einer Längsachse des Aktuators verschiebbar ausgebildet. Des Weiteren weist der Aktuator ein Abdeckelement auf, welches den Ankerraum verschließbar ausgebildet ist, wobei das Abdeckelement zumindest ein Abschlusselement, welches den Betätigungsstößel lagernd aufnehmbar ausgebildet ist, sowie einen Abschlussdeckel umfassend aufgebaut ist. Erfindungsgemäß ist das Abschlusselement aus einem Material ausgebildet, welches aus einem Metallpartikel aufweisenden Kunststoff besteht.The actuator according to the invention for a solenoid valve of a swivel motor adjuster has a housing which comprises at least one pole tube and a pole core, which are arranged comprising at least one coil generating a magnetic field, and an actuating plunger which is arranged on an armature of the actuator. The armature is designed to be displaceable in the axial direction along a longitudinal axis of the actuator in an armature space formed by the pole tube and pole core. Furthermore, the actuator has a cover element, which is designed to be closable in the armature space, the cover element being constructed to comprise at least one end element, which is designed to accommodate the actuating plunger, and an end cover. According to the invention, the closure element is formed from a material which consists of a plastic having metal particles.
Aktuatoren gemäß dem Stand der Technik besitzen zur Herbeiführung eines zur Bewegung des Betätigungsstößels hinreichenden Magnetflusses des Magnetfeldes einen zusätzlich zum Polkern ausgebildeten Polkerneinsatz. Dieser Polkerneinsatz ist üblicherweise am Abschlusselement angeordnet und bevorzugt von diesem umspritzt ausgebildet. Das heißt mit anderen Worten, dass der Polkerneinsatz, da er aus magnetischem Material ausgeführt ist, im Gegensatz zum aus einem unmagnetischen Material ausgebildeten Abschlusselement, ein - neben dem Abschlusselement - weiteres Bauteil darstellt.Actuators according to the prior art have a pole core insert which is formed in addition to the pole core in order to bring about a magnetic flux of the magnetic field which is sufficient to move the actuating plunger. This pole core insert is usually arranged on the terminating element and is preferably molded around it. In other words, since the pole core insert is made of magnetic material, in contrast to the end element made of a non-magnetic material, it constitutes a further component in addition to the end element.
Da erfindungsgemäß das Abschlusselement aus einem Material hergestellt ist, das aus einem Kunststoff mit Metallpartikel besteht, kann der magnetische Fluss des Magnetfeldes mit dem Abschlusselement herbeigeführt werden und ein zusätzliches weitere Bauteil, der üblicherweise ringförmige Polkerneinsatz, entfällt. Das heißt, der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass der zur Herbeiführung eines notwendigen Magnetfeldes ausgebildete Polkerneinsatz substituiert wird durch die Metallpartikel im Kunststoffmaterial.Since, according to the invention, the terminating element is made of a material that consists of a plastic with metal particles, the magnetic flux of the magnetic field can be brought about with the terminating element and an additional additional component, which is usually an annular pole core insert, is omitted. This means that the advantage of the invention is to be seen in that the pole core insert designed to produce a necessary magnetic field is replaced by the metal particles in the plastic material.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass Form- und Lagetoleranzen aufgrund der Bauteilreduzierung wesentlich verbessert eingehalten werden können. Das heißt, dass, sofern zwei Bauteile vorliegen, beide jeweils entsprechende Toleranzen aufweisen können, die sich zwar aufheben jedoch auch summieren können. Sofern nur noch ein einziges Bauteil vorliegt, sind die Toleranzen wesentlich einfacher einzuhalten.Another advantage can be seen in the fact that shape and position tolerances can be maintained significantly improved due to the reduction in components. This means that if there are two components, both can each have corresponding tolerances, which can cancel each other out but can also add up. If there is only one component left, the tolerances are much easier to maintain.
Das Material kann bevorzugt als Kunststoffgranulat mit eingeschlossenen ferritischen Metallpartikeln ausgeführt sein, wobei sich dieses Granulat bevorzugt zum Spritzgießen eignet, so dass das Abschlusselement in einem kostengünstigen Spritzgußverfahren hergestellt werden kann.The material can preferably be designed as plastic granules with enclosed ferritic metal particles, these granules preferably being suitable for injection molding, so that the end element can be produced in an inexpensive injection molding process.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Abschlussdeckel aus einem Material ausgebildet ist, welches aus einem Metallpartikel aufweisenden Kunststoff ausgeführt ist. Das bedeutet, dass vorteilhaft der Abschlussdeckel ebenfalls zur Ausbildung des Magnetfeldes herangezogen werden kann. Dadurch können bspw. andere magnetische Elemente, welche dem Magnetfluss dienend im Aktuator ausgestaltet sind, kleiner gehalten werden oder es können der Magnetfluss und/oder das Magnetfeld gesteigert werden. In a further embodiment, the end cover is formed from a material which is made from a plastic having metal particles. This means that the end cover can also advantageously be used to form the magnetic field. As a result, for example, other magnetic elements which are designed to serve the magnetic flux in the actuator can be kept smaller or the magnetic flux and / or the magnetic field can be increased.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Abdeckelement einstückig, zumindest das Abschlusselement und den Abschlussdeckel umfassend, ausgebildet. Das heißt mit anderen Worten, dass das Abdeckelement, welches ursprünglich zumindest aus den Bauteilen Abschlusselement und Abschlussdeckel ausgeführt ist, nun in einem einzigen Bauteil realisiert ist. Der Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, dass Form- und Lagertoleranzen weiter wesentlich verbessert eingehalten werden können.In a further advantageous embodiment, the cover element is formed in one piece, comprising at least the end element and the end cover. In other words, this means that the cover element, which is originally made at least from the components end element and end cover, is now realized in a single component. The advantage can be seen particularly in the fact that shape and bearing tolerances can be maintained in a significantly improved manner.
Eine Reduzierung eines Verschleißes des Betätigungsstößels, welcher aufgrund seiner axialen Bewegung im Abschlusselement einem Verschleiß unterworfen ist, kann mit Hilfe von verschleißminderndem Material erfolgen, das auf einer dem Betätigungsstößel gegenüberliegenden Oberfläche des Abschlusselementes angebracht ist. Grundsätzlich liegt durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Abschlusselementes keine Steigerung des Verschleißes vor, jedoch kann dieser mit der beschriebenen Maßnahme reduziert werden. Insbesondere, sofern das Abschlusselement oder das in Form eines einzigen Bauteils ausgebildete Abdeckelement im Spritzgußverfahren hergestellt sind, kann das verschleißmindernde Material ebenfalls kostengünstig aufgespritzt werden.A reduction in wear on the actuating plunger, which is subject to wear due to its axial movement in the closing element, can be achieved with the aid of wear-reducing material which is attached to a surface of the closing element opposite the actuating plunger. Basically, there is no increase in wear due to the inventive design of the end element, but this can be reduced with the measure described. In particular, if the end element or the cover element in the form of a single component is produced by the injection molding process, the wear-reducing material can also be sprayed on inexpensively.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass somit eine im Abschlusselement ausgebildete Lagerbuchse zur reibungsarmen Lagerung des Betätigungsstößels ebenfalls vorteilhaft entfallen kann, da das Abschlusselement der Lagerung des Betätigungsstößels dient.At this point it should be mentioned that a bearing bush formed in the end element for low-friction mounting of the actuating plunger can also advantageously be omitted, since the end element serves to mount the actuating plunger.
Zur gesicherten Vermeidung eines Anhaftens des Ankers am Abschlusselement ist vorgeschlagen, das Abschlusselement an seiner dem Anker gegenüberliegend ausgebildeten Stirnfläche mit einer nichtmagnetische Scheibe zu versehen.In order to reliably prevent the armature from sticking to the end element, it is proposed to provide the end element with a non-magnetic disk on its end face formed opposite the armature.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Aktuators sind der Abschlussdeckel oder das Abdeckelement mit Hilfe einer Ultraschallverschweißung am Gehäuse befestigt. Das Ultraschallschweißen bietet zahlreiche Vorteile. So benötigt das Ultraschallschweißen nur einen Bruchteil der Energie, die für andere thermische Schweißverfahren notwendig sind. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich dreidimensionale Fügenähte bei kurzen Schweißzyklen realisieren lassen. Ebenso vorteilhaft ist ein Wegfallen einer Nachbearbeitung vorliegender Schweißnähte. Und das Ultraschallschweißen ist umweltfreundlich, da keinerlei Klebstoffe benötigt werden.In a further embodiment of the actuator according to the invention, the end cover or the cover element are fastened to the housing with the aid of ultrasonic welding. Ultrasonic welding offers numerous advantages. Ultrasonic welding only requires a fraction of the energy required for other thermal welding processes. Another advantage is that three-dimensional seams can be realized with short welding cycles. Eliminating post-processing of existing weld seams is also advantageous. And ultrasonic welding is environmentally friendly because no adhesives are required.
Kostengünstig und komplexe Formen und Geometrien des Abschlusselementes oder des Abschlussdeckels oder des Abdeckelementes sind möglich durch die Herstellung der Bauteile mit Hilfe eines Spritzgussverfahrens.Inexpensive and complex shapes and geometries of the end element or the end cover or the cover element are possible through the production of the components using an injection molding process.
Grundsätzlich kann vorteilhaft und unabhängig davon, ob nur einzelne Bauteile des Abdeckelementes wie das Abschlusselement oder der Abschlussdeckel oder das Abdeckelement einstückig aus dem Kunststoffmaterial aufweisend Metallpartikel hergestellt sind, durch Steigerung von Wandstärken der entsprechenden Bauteile, und somit durch Steigerung des Materials, eine Vergrößerung des Magnetfeldes und somit einer Erhöhung des magnetischen Flusses herbeigeführt werden.Basically, it can be advantageous and regardless of whether only individual components of the cover element such as the end element or the end cover or the cover element are made in one piece from the plastic material comprising metal particles, by increasing the wall thicknesses of the corresponding components, and thus by increasing the material, an increase in the magnetic field and thus an increase in the magnetic flux can be brought about.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es möglich, dass die Elemente nicht in allen Figuren mit ihrem Bezugszeichen versehen sind, ohne jedoch ihre Zuordnung zu verlieren. Es zeigen:
-
1 in einem Längsschnitt einen Aktuator gemäß dem Stand der Technik, -
2 in einem Längsschnitt ein Abdeckelement des Aktuators gem.1 , -
3 in einem Längsschnitt ein Abdeckelement eines erfindungsgemäßen Aktuators in einem ersten Ausführungsbeispiel, und -
4 in einem Längsschnitt das Abdeckelement des erfindungsgemäßen Aktuators in einem zweiten Ausführungsbeispiel.
-
1 in a longitudinal section an actuator according to the prior art, -
2nd in a longitudinal section a cover element of the actuator acc.1 , -
3rd in a longitudinal section a cover element of an actuator according to the invention in a first embodiment, and -
4th in a longitudinal section the cover element of the actuator according to the invention in a second embodiment.
Weiter umfasst der Aktuator
Der Abschlussdeckel
Der Abschlussdeckel
Zweckmäßigerweise ist dabei das Abschlusselement
Der Betätigungsstößel
Wie in
Die Abdichtung der Hülse
Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform können das Polrohr
Die Lagerbuchse
Der Betätigungsstößel
Das Poljoch
Zum Druckausgleich zwischen einer Vorder- und einer Rückseite des Ankers
Zur Herbeiführung des Druckausgleiches könnte ebenso die Lagerbuchse
Der Betätigungsstößel
Das Abdeckelement
Das Abdeckelement
Die ebenfalls einstückig mit dem Abschlusselement
In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Abschlusselement
In einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Aktuators
Bevorzugt weist das einstückige Abdeckelement
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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