DE102020201694A1 - Adjusting device for an actuator pin of a machine part with a sliding groove and camshaft adjusting device with such an adjusting device - Google Patents

Adjusting device for an actuator pin of a machine part with a sliding groove and camshaft adjusting device with such an adjusting device Download PDF

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Tonio-Erik Schultze
Norman Wawrik
Dirk Bodeutsch
Kai Hartel
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung (10) mit einer Antriebseinheit (12) für einen Aktuatorstift (14a, 14b) eines Maschinenteils (36) mit einer Verschiebenut (38a, 38b), wobei die Antriebseinheit (12) mindestens ein Ankerelement (16a, 16b) und mindestens ein das Ankerelement (16a, 16b) umgebendes Spulenelement (18a, 18b) aufweist, die derart angeordnet sind, dass das Ankerelement (16a, 16b) durch Bestromung des Spulenelement (18a, 18b) in einer axialen Richtung antreibbar ist, wobei der Aktuatorstift (14a, 14b) mit dem Ankerelement (16a, 16b) verbunden ist, wobei der Aktuatorstift (14a, 14b) in einer Variante a) mindestens eine Ausnehmung (22a, 22a', 22a'', 22b, 22b', 22b'') aufweist und in einem den Aktuatorstift (14a, 14b) unmittelbar umgebenden Gehäuseelement (20) mindestens ein Rastelement (24a, 24b) derart angeordnet ist, dass das Rastelement (24a, 24b) in einer Soll-Relativlage zwischen Aktuatorstift (14a, 14b) und Gehäuseelement (20) in die Ausnehmung (22a, 22a', 22a'', 22b, 22b', 22b'') eingreifen kann, um den Aktuatorstift (14a, 14b) in der Soll-Relativlage kraftschlüssig zu fixieren. Die Erfindung betrifft ferner zwei weitere Varianten b) und c) sowie eine Nockenwellenverstellvorrichtung mit einer Stellvorrichtung (10).The invention relates to an adjusting device (10) with a drive unit (12) for an actuator pin (14a, 14b) of a machine part (36) with a sliding groove (38a, 38b), the drive unit (12) having at least one anchor element (16a, 16b) and at least one coil element (18a, 18b) surrounding the armature element (16a, 16b), which are arranged such that the armature element (16a, 16b) can be driven in an axial direction by energizing the coil element (18a, 18b), wherein the Actuator pin (14a, 14b) is connected to the anchor element (16a, 16b), the actuator pin (14a, 14b) in a variant a) having at least one recess (22a, 22a ', 22a ", 22b, 22b', 22b ' ') and in a housing element (20) immediately surrounding the actuator pin (14a, 14b) at least one latching element (24a, 24b) is arranged in such a way that the latching element (24a, 24b) is in a nominal relative position between the actuator pin (14a, 14b) ) and housing element (20) in the recess (22a, 22a ', 22a' ', 22b, 22b ', 22b' ') can intervene in order to fix the actuator pin (14a, 14b) in the desired relative position in a non-positive manner. The invention also relates to two further variants b) and c) and a camshaft adjusting device with an adjusting device (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung für einen Aktuatorstift eines Maschinenteils mit einer Verschiebenut, insbesondere zur Verstellung eines Nockens entlang einer Nockenwelle, sowie eine Nockenwellenverstellvorrichtung mit einer solchen Stellvorrichtung.The invention relates to an adjusting device for an actuator pin of a machine part with a sliding groove, in particular for adjusting a cam along a camshaft, as well as a camshaft adjusting device with such an adjusting device.

Aus der Praxis sind Stellvorrichtungen zur Ansteuerung eines hubvariablen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine bekannt. Dabei weist ein als Nockenstück ausgebildetes Maschinenteil benachbart angeordnete Nocken auf, deren unterschiedliche Nockenkonturen bzw. Öffnungsverläufe mittels eines Nockenfolgers selektiv auf ein Gaswechselventil übertragen werden. Zur betriebspunktabhängigen Einstellung dieser Öffnungsverläufe ist das Nockenstück drehfest, jedoch in axialer Richtung verschiebbar auf einer Trägerwelle (Nockenwelle) angeordnet. Zur Verschiebung des Nockenstücks und zur bedarfsweisen Aktivierung eines Öffnungsverlaufes weist das Nockenstück zwei spiralförmig und gegenläufig verlaufende Verschiebenuten auf. Die Verschiebung wird durch die Endabschnitte von Aktuatorstiften bewirkt, welche wechselweise in die Verschiebenuten eingreifen. Die Verschiebenuten weisen dabei einen axialen Verlauf derart auf, dass sich das Nockenstück in Zusammenwirkung mit dem zugehörigen, in Eingriff befindlichen Aktuatorstift, von einer in eine andere Nockenposition verschiebt. Der radiale Verlauf einer Verschiebenut ist in der Regel so gestaltet, dass diese gegen Ende des Verschiebevorgangs flacher wird und den in Eingriff befindlichen Aktuatorstift aus seiner ausgefahrenen Arbeitsposition zurück in eine eingefahrene Halteposition verlagert.Actuating devices for controlling a variable-stroke valve drive of an internal combustion engine are known from practice. A machine part designed as a cam piece has adjacent cams, the different cam contours or opening profiles of which are selectively transferred to a gas exchange valve by means of a cam follower. In order to set these opening profiles as a function of the operating point, the cam piece is arranged on a carrier shaft (camshaft) so as to be non-rotatable but displaceable in the axial direction. To move the cam piece and to activate an opening path as required, the cam piece has two spiral-shaped and counter-rotating displacement grooves. The displacement is brought about by the end sections of actuator pins which alternately engage in the displacement grooves. The displacement grooves have an axial course in such a way that the cam piece moves in cooperation with the associated, engaged actuator pin from one cam position to another. The radial course of a displacement groove is usually designed so that it becomes flatter towards the end of the displacement process and moves the engaged actuator pin from its extended working position back into a retracted holding position.

Aus EP 2 352 910 B1 ist eine elektromagnetische Nockenwellen-Verstellvorrichtung mit einer als Reaktion auf eine Bestromung einer stationären Spuleneineit entlang einer axialen Richtung antreibbaren Ankereinheit bekannt, die zum Zusammenwirken mit einer eine Nockenwellenverstellung eines Verbrennungsmotors bewirkenden Stelleinheit ausgebildet ist. Bei dieser Nockenwellen-Verstellvorrichtung sind an und/oder in der Ankereinheit und/oder der Stelleinheit als Permanentmagnetmittel bezeichnete Permanentmagnete vorgesehen, und die Spuleneinheit und die Ankereinheit sind zumindest teilweise in einer Gehäuse- oder Trägereinheit aufgenommen. Dabei ist die Trägereinheit zum bevorzugt berührungslosen magnetischen Zusammenwirken mit den Permanentmagneten ausgebildeten stationären Magnetfeld-Detektionsmitteln zugeordnet und so ausgebildet, dass in einem Bestromungssowie Nicht-Bestromungszustand der Spuleneinheit durch Auswertung eines Magnetfeld-Detektionsmittels eine axiale Position der Ankereinheit und/oder der Stelleinheit ermittelbar ist.Out EP 2 352 910 B1 An electromagnetic camshaft adjusting device is known with an armature unit which can be driven along an axial direction in response to a current supply to a stationary coil unit and which is designed to interact with an actuating unit which effects a camshaft adjustment of an internal combustion engine. In this camshaft adjusting device, permanent magnets, referred to as permanent magnet means, are provided on and / or in the armature unit and / or the actuating unit, and the coil unit and the armature unit are at least partially accommodated in a housing or carrier unit. The carrier unit is assigned to stationary magnetic field detection means for preferably contactless magnetic interaction with the permanent magnets and is designed in such a way that an axial position of the armature unit and / or the actuating unit can be determined by evaluating a magnetic field detection means when the coil unit is energized or not.

Aus DE 10 2007 024 600 A1 ist eine Stellvorrichtung mit einem zwischen einer eingefahrenen Halteposition und einer ausgefahrenen Arbeitsposition verfahrbaren Aktuatorstift zur Verstellung eines Maschinenteils bekannt. Bei dieser Stellvorrichtung ist die Verschiebenut derart ausgebildet, dass sie den Aktuatorstift zurück in dessen Halteposition verlagert. Die Stellvorrichtung weist eine ansteuerbare Halte- und Lösevorrichtung zum Halten des Aktuatorstifts in der Halteposition und zum Lösen des Aktuatorstifts in der Löseposition auf, welche sich der in entgegengesetzter Richtung wirksamen Einspannkraft eines Federmittels bedient, derart, dass der Aktuatorstift je nach Position entweder in Ausfahrrichtung oder in Einfahrrichtung kraftbeaufschlagt wird.Out DE 10 2007 024 600 A1 an adjusting device with an actuator pin that can be moved between a retracted holding position and an extended working position for adjusting a machine part is known. In this adjusting device, the displacement groove is designed in such a way that it moves the actuator pin back into its holding position. The actuating device has a controllable holding and releasing device for holding the actuator pin in the holding position and for releasing the actuator pin in the release position, which uses the clamping force of a spring means that is effective in the opposite direction, such that the actuator pin either in the extension direction or in the opposite direction force is applied in the retraction direction.

Mit den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen werden üblicherweise bistabile Lagen des Aktuatorstifts realisiert.With the devices known from the prior art, bistable positions of the actuator pin are usually implemented.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stellvorrichtung für einen Aktuatorstift eines Maschinenteils mit einer Verschiebenut sowie eine Nockenwellenverstellvorrichtung mit einer solchen Stellvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche eine alternative, konstruktiv einfache und damit kostengünstig umsetzbare Lösung bereitstellt, um einen Aktuatorstift in einer Soll-Lage zu fixieren.The invention is based on the object of providing an adjusting device for an actuator pin of a machine part with a sliding groove as well as a camshaft adjusting device with such an adjusting device, which provides an alternative, structurally simple and thus inexpensive to implement solution to an actuator pin in a target position to fix.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The object is achieved according to the invention with the features of the independent claims. Further practical embodiments and advantages of the invention are described in connection with the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Stellvorrichtung umfasst eine Antriebseinheit für einen Aktuatorstift eines Maschinenteils mit einer Verschiebenut. Bei dem Maschinenteil handelt es sich insbesondere um ein Nockenelement, welches axial verschiebbar auf einer Nockenwelle angeordnet ist. Die Antriebseinheit weist dabei mindestens ein Ankerelement und mindestens ein, das Ankerelement umgebendes Spulenelement auf, die derart angeordnet sind, dass das Ankerelement durch Bestromung des Spulenelements in einer axialen Richtung antreibbar ist. Der Aktuatorstift ist mit dem Ankerelement verbunden. Der Aktuatorstift und das Ankerelement sind insbesondere fest miteinander verbunden, wobei unter einer festen Verbindung auch eine magnetische Verbindung verstanden wird. Mit axialer Bewegung des Ankerelements wird entsprechend gleichzeitig auch der damit verbundene Aktuatorstift in axialer Richtung bewegt, insbesondere zwischen einer maximal eingefahrenen Endstellung und einer maximal ausgefahrenen Endstellung.An adjusting device according to the invention comprises a drive unit for an actuator pin of a machine part with a sliding groove. The machine part is in particular a cam element which is arranged axially displaceably on a camshaft. The drive unit has at least one armature element and at least one coil element surrounding the armature element, which are arranged such that the armature element can be driven in an axial direction by energizing the coil element. The actuator pin is connected to the anchor element. The actuator pin and the armature element are in particular firmly connected to one another, with a fixed connection also being understood to be a magnetic connection. With the axial movement of the armature element, the actuator pin connected to it is correspondingly moved in the axial direction at the same time, in particular between a maximally retracted end position and a maximally extended end position.

Dabei sind die im Folgenden erläuterten Varianten a), b) und c) möglich, die einzeln oder auch in Kombination realisierbar sind:Variants a), b) and c) explained below are possible, which can be implemented individually or in combination:

Variante a)Option A)

Der Aktuatorstift weist mindestens eine Ausnehmung auf. Korrespondierend dazu ist in einem den Aktuatorstift unmittelbar umgebenden Gehäuseelement mindestens ein Rastelement derart angeordnet, dass das Rastelement in einer Soll-Relativlage zwischen Aktuatorstift und Gehäuseelement in die Ausnehmung eingreifen kann, um den Aktuatorstift in der Soll-Relativlage kraftschlüssig zu fixieren.The actuator pin has at least one recess. Correspondingly, at least one latching element is arranged in a housing element immediately surrounding the actuator pin such that the latching element can engage in the recess in a desired relative position between the actuator pin and the housing element in order to positively fix the actuator pin in the desired relative position.

Variante b)Variant b)

Der Aktuatorstift weist mindestens ein Rastelement auf, und in einem den Aktuatorstift unmittelbar umgebenden Gehäuseelement ist mindestens eine Vertiefung derart angeordnet, dass das Rastelement in einer Soll-Relativlage zwischen Aktuatorstift und Gehäuseelement in die Ausnehmung eingreifen kann, um den Aktuatorstift in der Soll-Relativlage kraftschlüssig zu fixieren.The actuator pin has at least one latching element, and at least one recess is arranged in a housing element immediately surrounding the actuator pin such that the latching element can engage in the recess in a desired relative position between the actuator pin and the housing element in order to force-fit the actuator pin in the desired relative position to fix.

Die Variante b) kann insbesondere dadurch realisiert werden, dass an dem Aktuatorstift ein federelastisches Bauteil ausgebildet oder angeordnet ist, beispielsweise eine Federklammer, ein federelastisches Blech oder ein sonstiges geeignetes federelastisches Element, das mit einer oder mehreren geeignet ausgebildeten Vertiefungen an dem den Aktuatorstift umgehenden Gehäuseelement zusammenwirkt, um eine kraftschlüssige Fixierung des Aktuatorstifts in einer Soll-Relativlage (oder mehreren Soll-Relativlagen) zu bewirken.Variant b) can in particular be implemented in that a resilient component is formed or arranged on the actuator pin, for example a spring clip, a resilient sheet metal or some other suitable resilient element that is provided with one or more suitably formed depressions on the housing element surrounding the actuator pin cooperates to bring about a force-fit fixing of the actuator pin in a target relative position (or several target relative positions).

Mit anderen Worten ausgedrückt, handelt es sich bei der Variante b) und eine Umkehrung des Wirkprinzips gemäß Variante a). Diese kann alternativ oder in Ergänzung realisiert sein.In other words, it concerns with variant b) and a reversal of the operating principle according to variant a). This can be implemented as an alternative or in addition.

Variante c)Variant c)

Es ist ein relativbewegliches Steuerelement vorgesehen, welches zwischen einer Fixierstellung und einer Verschiebestellung verfahrbar und derart angeordnet ist, dass durch Verfahren des Steuerelements in die Fixierstellung der Aktuatorstift in mindestens einer Soll-Relativlage formschlüssig fixierbar ist.A relatively movable control element is provided which can be moved between a fixing position and a displacement position and is arranged in such a way that the actuator pin can be positively fixed in at least one nominal relative position by moving the control element into the fixing position.

Zu den Varianten a) und/oder b) ist festzuhalten, dass die Fixierung des Aktuatorstiftes in mindestens einer Soll-Relativlage mittels eines Rastelements, das Teil des Aktuatorstiftes und/oder Teil eines den Aktuatorstift umgehenden Gehäuseelements sein kann, und einer dazu korrespondierenden Ausnehmung eine besonders einfache mechanische Lösung darstellt. Eine entsprechende Stellvorrichtung ist damit besonders kostengünstig realisierbar.Regarding variants a) and / or b) it should be noted that the fixing of the actuator pin in at least one nominal relative position by means of a latching element, which can be part of the actuator pin and / or part of a housing element bypassing the actuator pin, and a corresponding recess represents a particularly simple mechanical solution. A corresponding adjusting device can thus be implemented in a particularly cost-effective manner.

Alternativ oder in Ergänzung dazu ist es möglich, eine formschlüssige Fixierung des Aktuatorstiftes mittels eines zwischen einer Fixierstellung und einer Verschiebestellung verfahrbaren Steuerelements zu ermöglichen. Dabei kann als Stellglied für das Steuerelement zum Verfahren zwischen der Fixierstellung und der Verschiebestellung insbesondere ein pneumatischer, hydraulischer, magnetischer, elektrischer oder elektromechanischer Antrieb oder ein anderer geeigneter Antrieb vorgesehen sein. Es steht im Belieben des Fachmanns, einen für den jeweiligen Anwendungsfall geeigneten Antrieb als Stellglied auszuwählen und zu implementieren. Unabhängig von der Art des Stellgliedes des Steuerelements kann mit einer formschlüssigen Fixierung insbesondere eine erhöhte Funktionssicherheit gewährleistet werden, vor allem auch nach einer längeren Betriebsdauer einer entsprechenden Stellvorrichtung.Alternatively or in addition to this, it is possible to enable the actuator pin to be fixed in a form-fitting manner by means of a control element that can be moved between a fixing position and a displacement position. In this case, a pneumatic, hydraulic, magnetic, electrical or electromechanical drive or another suitable drive can in particular be provided as an actuator for the control element for moving between the fixing position and the shifting position. It is at the discretion of the person skilled in the art to select and implement a drive suitable for the respective application as an actuator. Regardless of the type of actuator of the control element, a form-fitting fixation can in particular ensure increased functional reliability, especially after a corresponding actuating device has been in operation for a longer period of time.

Wie im Folgenden noch erläutert, kann es sich bei der genannten Soll-Relativlage, in welcher der Aktuatorstift kraftschlüssig und/oder formschlüssig fixierbar ist, insbesondere um eine Endstellung des Aktuatorstiftes handeln, d.h. um eine Stellung, in welcher der Aktuatorstift in axialer Richtung vollständig (d.h. maximal) ausgefahren oder vollständig (d.h. maximal) in axialer Richtung eingefahren ist. Alternativ oder ergänzend kann es sich bei dieser Soll-Relativlage um eine Zwischenstellung handeln. Die Möglichkeit der Fixierung in einer Zwischenstellung stellt einen großen Vorteil der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung dar. Wie auch im Folgenden noch näher erläutert, bietet die erfindungsgemäße Stellvorrichtung weiterhin den Vorteil, dass auf eine Fixierung des Aktuatorstiftes mit relativ teuren Magnetelementen verzichtet werden kann.As will be explained in the following, the specified relative position in which the actuator pin can be fixed in a force-fitting and / or form-fitting manner can in particular be an end position of the actuator pin, ie a position in which the actuator pin is completely ( ie maximally) extended or fully (ie maximally) retracted in the axial direction. As an alternative or in addition, this nominal relative position can be an intermediate position. The possibility of fixing in an intermediate position represents a great advantage of the adjusting device according to the invention. As will also be explained in more detail below, the adjusting device according to the invention also offers the advantage that fixing the actuator pin with relatively expensive magnetic elements can be dispensed with.

Die durch das Rastelement bewirkte - vorzugsweise ausschließlich kraftschlüssige, aber alternativ oder zusätzlich auch formschlüssige - Fixierung kann auf verschiedene Weise wieder gelöst werden. Zum einen kann im Falle einer ausschließlich kraftschlüssigen Fixierung der Aktuatorstift durch die radiale Kontur einer Verschiebenut in axialer Richtung eine derart große Kraft erfahren, dass der Aktuatorstift in Richtung der eingefahrenen Stellung bewegt wird und sich dann das Rastelement aus der Ausnehmung löst. Zum anderen kann im Falle einer ausschließlich kraftschlüssigen Fixierung durch die Bestromung des Spulenelements eine Bewegung des Ankerelements und damit des Aktuatorstiftes bewirkt werden, die auch dazu führt, dass sich das Rastelement aus der Ausnehmung löst. Alternativ oder in Ergänzung kann ein - ggf. auch formschlüssig fixierbares Rastelement - mit einer Steuerung versehen sein, die das Rastelement bedarfsweise in und/oder außer Eingriff bringt.The fixation brought about by the latching element - preferably exclusively non-positive, but alternatively or additionally also positive - can be released again in various ways. On the one hand, in the case of an exclusively frictional fixation, the actuator pin can experience such a great force in the axial direction through the radial contour of a sliding groove that the actuator pin is moved in the direction of the retracted position and the latching element is then released from the recess. On the other hand, in the case of an exclusively frictional fixation, the energization of the coil element can cause a movement of the armature element and thus of the actuator pin, which also leads to the detent element being released from the recess. As an alternative or in addition, a latching element, which may also be fixable in a form-fitting manner, can be provided with a control which, if necessary, brings the latching element into and / or out of engagement.

In einer praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung ist das Rastelement und/oder das Steuerelement in dem Gehäuseelement in Richtung Aktuatorstift mittels eines Spannelements vorgespannt angeordnet. Mittels des Spannelements wird so eine definierte Vorspannkraft auf das Rastelement und/oder das Steuerelement ausgeübt, die dann im Falle der Wirkung auf ein Rastelement eine wirksame kraftschlüssige Einrastung aber auch ein wie vorstehend beschriebenes Lösen der Fixierung ermöglicht. Im Falle der Wirkung auf ein Steuerelement, unterstützt die Vorspannkraft den Antrieb des Steuerelements in eine bestimmte Richtung oder kann sogar als ausschließliche Antriebskraft vorgesehen sein.In a practical embodiment of an actuating device according to the invention, the latching element and / or the control element is arranged in the housing element in a prestressed manner in the direction of the actuator pin by means of a clamping element. By means of the tensioning element, a defined pretensioning force is exerted on the latching element and / or the control element, which, in the event of an effect on a latching element, enables an effective non-positive latching but also a release of the fixation as described above. In the case of an effect on a control element, the pretensioning force supports the drive of the control element in a certain direction or can even be provided as the exclusive driving force.

Insbesondere weist das Rastelement und/oder das Steuerelement auf der in Richtung Aktuatorstift weisenden Seite eine nach außen gewölbte Außenkontur auf, die mit einer komplementär ausgeformten, in dem Aktuatorstift ausgebildeten Innenkontur zusammenwirkt. Bei zwei zusammenwirkenden gewölbten Konturen handelt es sich um geometrisch simple Konturen, welche einfach herzustellen sind. Zudem kann damit eine formschlüssige Fixierung realisiert werden, welche gleichzeitig ein möglichst reibungsarmes und ruckelfreies Einrasten und Ausrasten des Rastelements und/oder des Steuerelements in die Ausnehmung ermöglicht.In particular, the latching element and / or the control element has, on the side facing in the direction of the actuator pin, an outwardly curved outer contour which interacts with a complementarily shaped inner contour formed in the actuator pin. In the case of two co-operating curved contours, it is a question of geometrically simple contours which are easy to produce. In addition, a form-fitting fixation can be realized in this way, which at the same time enables the latching element and / or the control element to engage and disengage in the recess with as little friction and jerk-free as possible.

Besonders vorteilhaft ist das Spannelement und/oder das Steuerelement insbesondere eine Feder und/oder das Rastelement eine von dem Spannelement beaufschlagte Kugel. Bei beiden Elementen handelt es sich um kostengünstige und als Standardbauteile erhältliche Elemente.The tensioning element and / or the control element is particularly advantageous, in particular a spring and / or the latching element is a ball acted upon by the tensioning element. Both elements are inexpensive elements that are available as standard components.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung sind zwei Aktuatorstifte in einem Gehäuse gelagert. Jeweils ein mit dem Aktuatorstift zusammenwirkendes Rastelement und/oder das Steuerelement ist mittels eines dazwischen angeordneten Spannelements in Richtung des jeweiligen Aktuatorstifts vorgespannt. Eine Stellvorrichtung mit zwei Aktuatorstiften kommt insbesondere in Zusammenhang mit einem nachfolgend noch näher erläuterten Nockenstück mit zwei spiralförmig angeordneten Verschiebenuten zur Anwendung. Die Anzahl an Bauteilen kann dann durch ein gemeinsam genutztes Spannelement reduziert werden. Insbesondere sind die beiden Aktuatorstifte in dem Gehäuse benachbart und parallel zueinander angeordnet, und das Spannelement erstreckt sich quer zwischen den beiden Aktuatorstiften. Insbesondere ist in dem Gehäuse eine Öffnung oder Bohrung ausgebildet, in welcher das Spannelement aufgenommen ist. An den Enden des Spannelements ist dann jeweils ein Rastelement und/oder ein Steuerelement angeordnet, um mit dem korrespondierenden Aktuatorstift zusammenzuwirken.In a further practical embodiment of an actuating device according to the invention, two actuator pins are mounted in a housing. In each case a latching element interacting with the actuator pin and / or the control element is pretensioned in the direction of the respective actuator pin by means of a clamping element arranged between them. An adjusting device with two actuator pins is used in particular in connection with a cam piece, which is explained in more detail below, with two spiral-shaped displacement grooves. The number of components can then be reduced by using a jointly used clamping element. In particular, the two actuator pins are arranged adjacent and parallel to one another in the housing, and the tensioning element extends transversely between the two actuator pins. In particular, an opening or bore is formed in the housing, in which the clamping element is received. A latching element and / or a control element is then arranged at the ends of the tensioning element in order to interact with the corresponding actuator pin.

Unabhängig von der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird noch einmal darauf verwiesen, dass - insbesondere wenn eine besonders hohe Sicherheit gefordert ist und mechanische Wechselwirkungen zwischen zwei mit einem Spannelement beaufschlagten Rastelementen und/oder Steuerelementen erwünscht ist - jeweils ein Spannelement für nur ein Rastelement oder ein Steuerelement vorgesehen ist. Dies hat den weiteren Vorteil, dass etwaige Schäden, die durch Ausfall oder Ermüdung des Spannelements nach einer langen Betriebsphase entstehen könnten, sich nur auf einen Aktuatorstift auswirken und damit auf ein Minimum begrenzt werden.Regardless of the embodiment described above, reference is made once again to the fact that - especially if a particularly high level of security is required and mechanical interactions between two locking elements and / or control elements acted upon by a clamping element - one clamping element is provided for only one locking element or one control element is. This has the further advantage that any damage that could occur due to failure or fatigue of the clamping element after a long operating phase only affects one actuator pin and is thus limited to a minimum.

Die Stellvorrichtung ist besonders flexibel, wenn insbesondere mehrere Ausnehmungen für unterschiedliche Soll-Relativlagen an unterschiedlichen Positionen des Aktuatorstiftes oder Gehäuseelements ausgebildet sind. Insbesondere sind zwei oder drei Ausnehmungen an einem Aktuatorstift ausgebildet. Insbesondere sind die Ausnehmungen derart ausgebildet, dass diese sämtlich mit nur einem Rastelement zusammenwirken. Bei den Soll-Relativlagen kann es sich dabei um eine vollständig eingefahrene Endstellung des Aktuatorstiftes, eine vollständige ausgefahrene Endstellung des Aktuatorstiftes und/oder um eine dazwischenliegende Zwischenstellung des Aktuatorstiftes handeln.The adjusting device is particularly flexible if, in particular, several recesses for different nominal relative positions are formed at different positions of the actuator pin or housing element. In particular, two or three recesses are formed on an actuator pin. In particular, the recesses are designed in such a way that they all interact with only one latching element. The nominal relative positions can be a completely retracted end position of the actuator pin, a completely extended end position of the actuator pin and / or an intermediate position of the actuator pin.

Wenn sämtliche, für die Stellvorrichtung vorgesehenen Soll-Relativlagen durch die Rastwirkung des Rastelements fixiert sind, können aus dem Stand der Technik bekannte Permanentmagnete zur Fixierung des Aktuatorstiftes in einer vollständig eingefahrenen Endstellung entfallen. Eine solche Stellvorrichtung weist dadurch ein besonders geringes Gewicht auf. Ferner kommt es nicht zur Ansammlung von metallischen Verschleißteilen an den Permanentmagneten.If all the nominal relative positions provided for the adjusting device are fixed by the latching action of the latching element, permanent magnets known from the prior art for fixing the actuator pin in a completely retracted end position can be dispensed with. As a result, such an adjusting device has a particularly low weight. Furthermore, there is no accumulation of metallic wear parts on the permanent magnets.

Es kann aber auch vorgesehen sein, dass ein Permanentmagnet derart fest mit dem Ankerelement verbunden ist, dass der Aktuatorstift in eine vollständig eingefahrene und in eine vollständig ausgefahrene Richtung antreibbar ist, wobei die mindestens eine Ausnehmung zur Fixierung des Aktuatorstiftes in einer Zwischenstellung ausgebildet ist. Der Permanentmagnet dient in diesem Fall zur Verbindung des Aktuatorstifts und des Ankerelements.However, it can also be provided that a permanent magnet is firmly connected to the armature element in such a way that the actuator pin can be driven in a fully retracted and in a fully extended direction, the at least one recess for fixing the actuator pin being formed in an intermediate position. In this case, the permanent magnet serves to connect the actuator pin and the armature element.

Ausführungsformen, welche die Möglichkeit der Fixierung des Aktuatorstifts in einer Zwischenstellung aufweisen, sind dann besonders von Vorteil, wenn an einem Nockenstück zwei sich kreuzende Verschiebenuten ausgebildet sind und damit das Nockenstück nur eine geringe, sich in axialer Richtung erstreckende Breite aufweist. Steht ein Aktuatorstift mit derjenigen der beiden Verschiebenuten in Eingriff, die eine geringere Tiefe aufweist, so besteht im Kreuzungspunkt das Risiko, dass der Aktuatorstift in diejenige Verschiebenut mit der größeren Tiefe hineingerät. Um dies zu verhindern, wurde in aus der Praxis bekannten Lösungen das Spulenelement weiterhin bestromt und die Tiefe der Verschiebenut mit geringerer Tiefe mit einem Tiefensprung versehen. Die Bestromung erfolgt dabei in den aus der Praxis bekannten Ausführungsformen, um zu verhindern, dass eine axiale Rückbewegung stattfindet. Und der Tiefensprung ist erforderlich, um sicherzustellen, dass das durch die Bestromung bewirkte, geringfügige Ausfahren des Aktuatorstifts im Kreuzungspunkt nicht zu einem Anschlagen währen des Passierens des Kreuzungspunktes am Fortsetzungsbereich der weniger tiefen Verschiebenut führt. Der Tiefensprung ist mit dem Risiko verbunden, dass ein Aktuatorstift, der sich kurz hinter dem Kreuzungspunkt in der mittleren Verschiebenut befindet, beim Rückdrehen der Nockenwelle an der gegenüberliegenden Kante „anschlägt“. Damit kann es bei aus der Praxis bekannten Ausführungsformen zu Beschädigungen des Aktuatorstifts kommen. Weiterhin wurde der Aktuatorstift bislang kegelstumpfartig, d.h. im Querschnitt trapezförmig ausgebildet, und korrespondierend dazu waren die Seitenwände der Verschiebenut schräg ausgebildet, um den Aktuatorstift formschlüssig in der mittleren Verschiebenut zu halten und gegen axiales Zurückverschieben in die eingefahrene Stellung zu sichern. Die Herstellung dieser schrägen Anordnung ist mit einer aufwendigen und kostenintensiven Fertigung verbunden.Embodiments which have the possibility of fixing the actuator pin in an intermediate position are particularly advantageous if two crossing sliding grooves are formed on a cam piece and the cam piece therefore has only a small width extending in the axial direction. If an actuator pin is in engagement with that of the two sliding grooves which has a smaller depth, so there is a risk at the intersection that the actuator pin will get into the sliding groove with the greater depth. In order to prevent this, in solutions known from practice, the coil element continued to be energized and the depth of the sliding groove was provided with a lesser depth with a jump in depth. The current is supplied in the embodiments known from practice in order to prevent an axial return movement from taking place. And the depth jump is necessary to ensure that the slight extension of the actuator pin at the intersection point caused by the current supply does not lead to a strike while passing the intersection point at the continuation area of the less deep displacement groove. The jump in depth is associated with the risk that an actuator pin, which is located just behind the intersection in the middle sliding groove, will "hit" the opposite edge when the camshaft is turned back. In embodiments known from practice, this can result in damage to the actuator pin. Furthermore, the actuator pin was previously designed as a truncated cone, ie trapezoidal in cross-section, and correspondingly the side walls of the sliding groove were formed at an angle to hold the actuator pin positively in the middle sliding groove and secure against axial displacement back into the retracted position. The production of this inclined arrangement is associated with a complex and cost-intensive production.

Mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung, welche die Fixierung in einer Zwischenstellung ermöglicht, können die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden. Der in die flachere Verschiebenut eingreifende Aktuatorstift kann im Bereich des Kreuzungspunktes in der Zwischenstellung mittels des Rastelements fixiert werden und behält so seine axiale Position bei. Die Tiefe der Verschiebenut kann jetzt vor und hinter dem Kreuzungspunkt gleichbleibend ausgebildet sein. Dadurch wird zum einen die zusätzliche Bearbeitung der Nut gespart und das vorstehend erläuterte Kollisionsrisiko vermieden. Der Aktuatorstift kann im Weiteren einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, so dass die Herstellungskosten im Vergleich zu Lösungen mit einem trapezförmigen Querschnitt geringer sind.With an embodiment of the adjusting device according to the invention, which enables the fixation in an intermediate position, the disadvantages mentioned above can be avoided. The actuator pin engaging in the shallower sliding groove can be fixed in the intermediate position in the area of the crossing point by means of the locking element and thus maintains its axial position. The depth of the sliding groove can now be designed to be constant in front of and behind the crossing point. As a result, on the one hand, the additional machining of the groove is saved and the risk of collision explained above is avoided. The actuator pin can furthermore have a rectangular cross section, so that the manufacturing costs are lower compared to solutions with a trapezoidal cross section.

Die Erfindung betrifft auch eine Nockenwellenverstellvorrichtung mit einer wie vorstehend beschriebenen Stellvorrichtung. Als Maschinenteil ist ein auf einer Trägerwelle, insbesondere einer Nockenwelle, drehfest und längsverschiebbar angeordnetes Nockenstück eines hubvariablen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine vorgesehen. An dem Nockenstück sind mindestens zwei spiralförmige Verschiebenuten mit variabler Tiefe ausgebildet. In Bezug auf die Vorteile einer solchen Nockenwellenverstellvorrichtung wird auf die vorstehende Beschreibung verwiesen. Die Tiefe der Verschiebenuten variiert insbesondere derart, dass diese zum Ende eines Verschiebevorgangs hin flacher werden, um den Aktuatorstift in eine maximal eingefahrene Endstellung zu bringen.The invention also relates to a camshaft adjusting device with an adjusting device as described above. A cam piece of a variable-lift valve drive of an internal combustion engine is provided as the machine part on a carrier shaft, in particular a camshaft, in a rotationally fixed and longitudinally displaceable manner. At least two spiral-shaped sliding grooves of variable depth are formed on the cam piece. With regard to the advantages of such a camshaft adjusting device, reference is made to the above description. The depth of the sliding grooves varies in particular such that they become shallower towards the end of a sliding process in order to bring the actuator pin into a maximally retracted end position.

In einer praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellvorrichtung sind die Verschiebenuten sich kreuzend an dem Nockenstück ausgebildet. Sich kreuzende Verschiebenuten beanspruchen weniger Bauraum als zwei in separaten Abschnitten verlaufende Verschiebenuten.In a practical embodiment of a camshaft adjusting device according to the invention, the sliding grooves are designed to cross one another on the cam piece. Crossing sliding grooves require less installation space than two sliding grooves running in separate sections.

Insbesondere weisen die Verschiebenuten eine unterschiedliche maximale Tiefe auf. Insbesondere bei sich kreuzenden Verschiebenuten mit unterschiedlicher Tiefe weist die Nockenwellenverstellvorrichtung eine Stellvorrichtung auf, welche die Fixierung der Aktuatorstifte in einer Zwischenstellung ermöglicht. Die Fixierung des Aktuatorstifts in der Zwischenstellung wird insbesondere dadurch bewirkt, dass der Aktuatorstift durch das Zusammenwirken von Spulenelement und Ankerelement in axialer Richtung in eine ausgefahrene Position bewegt wird. Die axiale Ausfahrbewegung wird dann durch die Tiefe der Verschiebenut vor dem Kreuzungspunkt gestoppt, so dass das Rastelement in die an dem Aktuatorstift ausgebildete Ausnehmung einrastet. Die Bestromung des Spulenelements kann dann beendet werden.In particular, the sliding grooves have different maximum depths. In particular in the case of intersecting sliding grooves with different depths, the camshaft adjusting device has an adjusting device which enables the actuator pins to be fixed in an intermediate position. The actuator pin is fixed in the intermediate position in particular in that the actuator pin is moved into an extended position in the axial direction by the interaction of the coil element and the armature element. The axial extension movement is then stopped by the depth of the sliding groove in front of the crossing point, so that the locking element engages in the recess formed on the actuator pin. The energization of the coil element can then be ended.

Weitere praktische Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

  • 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
  • 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
  • 3 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
  • 4 ein Abschnitt eines Nockenstücks mit zwei sich kreuzenden Verschiebenuten in einer Seitenansicht,
  • 5 das Tiefenprofil der Verschiebenuten aus 4,
  • 6 das Verschiebeprofil der Verschiebenuten aus 4, und
  • 7 das Nockenstück aus 4 und ein Schnitt gemäß Linie VII-VII.
Further practical embodiments of the invention are described below in connection with the drawings. Show it:
  • 1 a first embodiment of an adjusting device according to the invention in a schematic representation,
  • 2 a second embodiment of an adjusting device according to the invention in a schematic representation,
  • 3 a third embodiment of an adjusting device according to the invention in a schematic representation,
  • 4th a section of a cam piece with two crossing sliding grooves in a side view,
  • 5 the depth profile of the sliding grooves 4th ,
  • 6th the sliding profile of the sliding grooves 4th , and
  • 7th the cam piece off 4th and a section along line VII-VII.

In 1 ist eine Stellvorrichtung 10 gemäß Variante a) dargestellt. Die Stellvorrichtung 10 umfasst eine Antriebseinheit 12 und zwei Aktuatorstifte 14a, 14b.In 1 is an adjusting device 10 shown according to variant a). The adjusting device 10 includes a drive unit 12th and two actuator pins 14a , 14b .

Die Stellvorrichtung 10 weist vorliegend zwei Ankerelemente 16a, 16b auf. Die Ankerelemente 16a, 16b sind jeweils von einem Spulenelement 18a, 18b umgeben. Bei Bestromung eines der Spulenelemente 18a, 18b wird eine axiale Verlagerung des dazu korrespondierenden Ankerelements 16a, 16b in Richtung des Pfeils A bewirkt.The adjusting device 10 in the present case has two anchor elements 16a , 16b on. The anchor elements 16a , 16b are each from a coil element 18a , 18b surround. When one of the coil elements is energized 18a , 18b is an axial displacement of the corresponding anchor element 16a , 16b in the direction of arrow A.

Jeweils ein Aktuatorstift 14a, 14b ist vorliegend fest mit einem der beiden Ankerelemente 16a, 16b verbunden, so dass bei einer axialen Verlagerung eines Ankerelements 16a, 16b in Richtung des Pfeils A auch eine axiale Verlagerung des damit verbundenen Aktuatorstifts 14a, 14b in Richtung des Pfeils A bewirkt wird.One actuator pin each 14a , 14b is in the present case fixed to one of the two anchor elements 16a , 16b connected so that with an axial displacement of an anchor element 16a , 16b in the direction of arrow A also an axial displacement of the actuator pin connected therewith 14a , 14b is effected in the direction of arrow A.

Die beiden Aktuatorstifte 14a, 14b sind zudem in einem als Führungsgehäuse dienenden Gehäuseelement 20 angeordnet und erstrecken sich parallel zueinander.The two actuator pins 14a , 14b are also in a housing element serving as a guide housing 20th arranged and extend parallel to each other.

Beide Aktuatorstifte 14a, 14b weisen in dieser ersten Ausführungsform jeweils zwei in axialer Richtung voneinander beabstandete, gewölbte halbkugelförmige Ausnehmungen 22a, 22a' und 22b, 22b' auf. Zum Einrasten in die Ausnehmungen 22a, 22a' ist vorliegend ein Rastelement 24a in Form einer Kugel 30a vorgesehen. Für die Ausnehmungen 22b, 22b' ist ein Rastelement 24b in Form einer Kugel 30b vorgesehen. Zudem ist zwischen den Rastelementen 24a, 24b eine als Spannelement 26 dienende Feder 28 angeordnet. Durch die Feder 28 werden die beiden Kugeln 30a, 30b gegen die Außenkontur der jeweiligen Aktuatorstifte 14a, 14b vorgespannt. Die Feder 28 ist hier in einer senkrecht zu den Aktuatorstiften 14a, 14b verlaufenden Bohrung 32 in dem Gehäuseelement 20 angeordnet.Both actuator pins 14a , 14b In this first embodiment, each have two arched hemispherical recesses which are spaced apart from one another in the axial direction 22a , 22a 'and 22b, 22b'. To snap into the recesses 22a In the present case, 22a 'is a latching element 24a in the form of a ball 30a intended. For the recesses 22b , 22b 'is a locking element 24b in the form of a ball 30b intended. In addition, is between the locking elements 24a , 24b one as a clamping element 26th serving pen 28 arranged. By the pen 28 become the two balls 30a , 30b against the outer contour of the respective actuator pins 14a , 14b biased. The spring 28 is here in a perpendicular to the actuator pins 14a , 14b running bore 32 in the housing element 20th arranged.

Befindet sich ein Aktuatorstift 14a, 14b mit einer der Ausnehmungen 22a, 22a', 22b, 22b' auf der Höhe der jeweiligen Kugel 30a, 30b, so rastet die Kugel 30a, 30b in der jeweiligen Ausnehmung 22a, 22a', 22b, 22b' ein und der Aktuatorstift 14a, 14b ist gegenüber dem Gehäuseelement 20 kraftschlüssig in dieser Soll-Relativlage fixiert. Vorliegend sind für jeden Aktuatorstift 14a, 14b aufgrund der zwei Ausnehmungen 22a, 22a', 22b, 22b' zwei Soll-Relativlagen ausgebildet.There is an actuator pin 14a , 14b with one of the recesses 22a , 22a ', 22b, 22b' at the level of the respective ball 30a , 30b so the ball snaps 30a , 30b in the respective recess 22a , 22a ', 22b, 22b' and the actuator pin 14a , 14b is opposite the housing element 20th non-positively fixed in this target relative position. There are for each actuator pin 14a , 14b due to the two recesses 22a , 22a ', 22b, 22b' formed two nominal relative positions.

Bei den Soll-Relativlagen handelt es hier um eine vollständig eingefahrene und eine vollständig ausgefahrene Endstellung der Aktuatorstifte 14a, 14b. Wie in 1 erkennbar ist, sind die beiden Aktuatorstifte 14a, 14b unterschiedlich weit ausgefahren und in der gezeigten Position befindet sich der linke Aktuatorstift 14a in einer vollständig ausgefahrenen Stellung und in Eingriff mit einer Verschiebenut (nicht dargestellt) und der rechte Aktuatorstift 14b in einer vollständig eingefahrenen Stellung und nicht in Eingriff mit einer Verschiebenut (nicht dargestellt).The nominal relative positions here are a fully retracted and a fully extended end position of the actuator pins 14a , 14b . As in 1 can be seen are the two actuator pins 14a , 14b extended to different extents and in the position shown is the left actuator pin 14a in a fully extended position and in engagement with a sliding groove (not shown) and the right actuator pin 14b in a fully retracted position and not in engagement with a sliding groove (not shown).

Im Folgenden werden zur Beschreibung weiterer Ausführungsformen für identische oder zumindest funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, wie zur Beschreibung der ersten Ausführungsform.In the following, the same reference numerals are used to describe further embodiments for identical or at least functionally identical components as for the description of the first embodiment.

Die zweite, in 2 gezeigte Ausführungsform einer Stellvorrichtung 10 weist ebenfalls eine Antriebseinheit 12 mit zwei Ankerelementen 16a, 16b, korrespondierenden Spulenelementen 18a, 18b und mit den jeweiligen Ankerelementen 16a, 16b verbundene Aktuatorstifte 14a, 14b auf. An den Enden der Ankerelemente 16a, 16b sind Permanentmagnete 34a, 34b angeordnet, welche zur Verbindung der Ankerelemente 16a, 16b mit dem korrespondierenden Aktuatorstift 14a, 14b dienen.The second, in 2 Shown embodiment of an adjusting device 10 also has a drive unit 12th with two anchor elements 16a , 16b , corresponding coil elements 18a , 18b and with the respective anchor elements 16a , 16b connected actuator pins 14a , 14b on. At the ends of the anchor elements 16a , 16b are permanent magnets 34a , 34b arranged, which for connecting the anchor elements 16a , 16b with the corresponding actuator pin 14a , 14b serve.

Vorliegend weisen die Aktuatorstifte 14a, 14b jeweils nur eine Ausnehmung 22a, 22b auf, so dass das Rastelement 24a, 24b nur zur Fixierung einer einzigen Soll-Relativlage dient. Hier handelt es sich bei der Soll-Relativlage und eine Zwischenstellung zwischen einer vollständig ausgefahrenen und einer vollständig eingefahrenen Stellung des Aktuatorstifts 14a, 14b. In der jeweils vollständig eingefahrenen und vollständig ausgefahrenen Stellung werden die Aktuatorstifte 14a, 14b mittels der Permanentmagnete 34a, 34b fixiert.In the present case, the actuator pins point 14a , 14b only one recess at a time 22a , 22b on, so that the locking element 24a , 24b only serves to fix a single target relative position. This is the nominal relative position and an intermediate position between a fully extended and a fully retracted position of the actuator pin 14a , 14b . The actuator pins are in each of the fully retracted and fully extended positions 14a , 14b by means of the permanent magnets 34a , 34b fixed.

In 3 ist eine dritte Ausführungsform dargestellt. Im Gegensatz zur in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform weist diese Stellvorrichtung 10 keine Permanentmagnete zur Fixierung der Aktuatorstifte 14a, 14b in ihrer Endstellung auf. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform weisen die Aktuatorstifte 14a, 14b hier jeweils drei Ausnehmungen 22a, 22a' 22a'', 22b, 22b', 22b'' auf, in welche das Rastelement 24a, 24b bedarfsweise einrasten kann.In 3 a third embodiment is shown. In contrast to the in 2 The second embodiment shown has this adjusting device 10 no permanent magnets to fix the actuator pins 14a , 14b in their end position. In contrast to the first embodiment, the actuator pins 14a , 14b here three recesses each 22a , 22a '22a'', 22b, 22b', 22b '', in which the locking element 24a , 24b can click into place if necessary.

Ist der Aktuatorstift 14a, 14b in einer Soll-Relativlage fixiert, in welcher das korrespondierende Rastelement 24a, 24b in die oberste Ausnehmung 22a, 22b eingreift, so handelt es sich hier um die maximal herausgefahrene Endstellung des Aktuatorstifts 14a, 14b. Entsprechend ist die unterste Ausnehmung 22a'', 22b'' für eine Fixierung in einer maximal eingefahrenen Endstellung vorgesehen und die mittlere Ausnehmung 22a', 22b' für eine Fixierung in einer Zwischenstellung.Is the actuator pin 14a , 14b fixed in a nominal relative position in which the corresponding latching element 24a , 24b in the top recess 22a , 22b engages, this is the maximum extended end position of the actuator pin 14a , 14b . Correspondingly, the lowermost recess 22a ″, 22b ″ is provided for fixation in a maximally retracted end position and the middle recess 22a ', 22b' for fixation in an intermediate position.

Die Funktionsweise der in 2 und in 3 gezeigten Stellvorrichtungen 10 wird im Folgenden in Zusammenhang mit den 4 bis 6 erläutert.How the in 2 and in 3 actuating devices shown 10 will be used in the following in connection with the 4th until 6th explained.

In 4 ist ein Abschnitt eines Nockenelements 36 dargestellt, in welchem zwei Verschiebenuten 38a, 38b ausgebildet sind. Die beiden Verschiebenuten 38a, 38b erstrecken sich vorliegend spiralförmig über den Umfang des Nockenelements 36 und sind einander kreuzend angeordnet.In 4th is a portion of a cam member 36 shown in which two Moving grooves 38a , 38b are trained. The two sliding grooves 38a , 38b in the present case extend spirally over the circumference of the cam element 36 and are arranged to cross each other.

Die Tiefe der jeweiligen Verschiebenuten 38a, 38b ist in 5 über den Umfangswinkel aufgetragen dargestellt. Dabei ist erkennbar, dass die Verschiebenut 38a eine geringere Tiefe über einen Großteil des Umfangs aufweist, als die Verschiebenut 38b. Die Tiefe der beiden Verschiebenuten 38a, 38b variiert und nimmt jeweils zu kleineren und größeren Umfangswinkeln ab. Hiermit wird zum Ende des Verschiebevorgangs eine axiale Verschiebung der jeweiligen Aktuatorstifte 14a, 14b in Richtung der eingefahrenen Endstellung bewirkt.The depth of the respective sliding grooves 38a , 38b is in 5 Shown plotted over the circumferential angle. It can be seen that the sliding groove 38a has a shallower depth over a large part of the circumference than the displacement groove 38b . The depth of the two sliding grooves 38a , 38b varies and decreases with smaller and larger circumferential angles. This results in an axial displacement of the respective actuator pins at the end of the displacement process 14a , 14b causes in the direction of the retracted end position.

In 6 ist die Verschiebung über den Umfangswinkel dargestellt. Hier ist erkennbar, dass die Startpunkte der Verschiebevorgänge der einzelnen Verschiebenuten 38a, 38b und die entsprechenden Endpunkte voneinander abweichen. Der Verschiebevorgang korrespondierend mit der Verschiebenut 38a beginnt und endet vor dem Verschiebevorgang korrespondierend zu der Verschiebenut 38b. Dadurch ist der Kreuzungspunkt 40 der beiden Verschiebenuten 38a, 38b nach unten verschoben.In 6th the shift over the circumferential angle is shown. It can be seen here that the starting points of the shifting processes of the individual shifting grooves 38a , 38b and the corresponding endpoints differ from each other. The shifting process corresponds to the shifting groove 38a begins and ends before the shifting process corresponding to the shifting groove 38b . This is the crossing point 40 of the two sliding grooves 38a , 38b moved down.

7 zeigt einen Querschnitt durch den Kreuzungspunkt 40. Hierbei ist erkennbar, dass die Verschiebenut 38a eine geringere Tiefe aufweist und im Kreuzungspunkt 40 durch die tiefere Verschiebenut 38b unterbrochen wird. Bei einer Verschiebung des Nockenelements 36 mit einem in der flacheren Verschiebenut 38a in Eingriff befindlichen Aktuatorstift 14a, wird der Aktuatorstift 14a gemäß der zweiten und dritten Ausführungsform in der Zwischenstellung kraftschlüssig mittels des Rastelements 24a, 24b fixiert und behält so seine axiale Position bei. Entsprechend ist die Tiefe der Verschiebenut 38a vor und hinter dem Kreuzungspunkt 40 gleich, was durch die gestrichelte Linie 42 angedeutet ist. Der Aktuatorstift 14a ist zudem im Querschnitt rechteckig ausgebildet. 7th shows a cross section through the crossing point 40 . It can be seen here that the sliding groove 38a has a shallower depth and at the intersection point 40 through the deeper sliding groove 38b is interrupted. When the cam element is shifted 36 with one in the shallower sliding groove 38a engaged actuator pin 14a , becomes the actuator pin 14a according to the second and third embodiment in the intermediate position frictionally by means of the latching element 24a , 24b fixed and thus maintains its axial position. The depth of the sliding groove is corresponding 38a in front of and behind the crossing point 40 same what by the dashed line 42 is indicated. The actuator pin 14a is also rectangular in cross-section.

Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.The features of the invention disclosed in the present description, in the drawings and in the claims can be essential both individually and in any combination for the implementation of the invention in its various embodiments. The invention can be varied within the scope of the claims and taking into account the knowledge of the competent person skilled in the art.

In Verbindung mit der Variante b) der Erfindung wird insoweit noch darauf verwiesen, dass zur Realisierung einer solchen Variante insbesondere Ausnehmungen, beispielsweise halbkreisförmige Ausnehmungen analog zu den Ausnehmungen 22a, 22a' an dem Aktuatorstift 14a in 1 an einem Gehäuseelement 20 ausgebildet sein können. Mit diesen Ausnehmungen könnte dann beispielsweise ein anstelle der Ausnehmungen 22a, 22a' vorgesehenes federelastisches Element zusammenwirken, das an dem Aktuatorstift 14a ausgebildet oder angeordnet ist, beispielsweise eine Federklammer, die an dem Aktuatorstift 14a befestigt ist. Die Kinematik des Aktuatorstiftes 14a kann in diesem Fall identisch oder nahezu identisch sein, weil es sich lediglich um eine Wirkprinzipumkehr handelt. Diese Variante b) ist in den Figuren nicht gezeigt.In connection with variant b) of the invention, reference is made to the fact that in order to implement such a variant, in particular recesses, for example semicircular recesses analogous to the recesses 22a , 22a 'on the actuator pin 14a in 1 on a housing element 20th can be formed. With these recesses, for example, instead of the recesses 22a , 22a 'cooperate provided resilient element, which on the actuator pin 14a is formed or arranged, for example a spring clip, which is attached to the actuator pin 14a is attached. The kinematics of the actuator pin 14a can in this case be identical or almost identical, because it is only a matter of a reversal of the operating principle. This variant b) is not shown in the figures.

Alternativ oder in Ergänzung dazu - und ebenfalls in den Figuren nicht dargestellt - ist die Variante c), gemäß welcher anstelle oder zusätzlich zu einem Rastelement 24a und einer korrespondierenden Vertiefung 22a (oder mehreren solchen Vertiefungen) ein relativbewegliches Steuerelement (nicht dargestellt) vorgesehen ist, das eine formschlüssige Fixierung eines Aktuatorstifts ermöglicht.Alternatively or in addition to this - and also not shown in the figures - is variant c), according to which instead of or in addition to a latching element 24a and a corresponding depression 22a (or several such depressions) a relatively movable control element (not shown) is provided, which enables a form-fitting fixation of an actuator pin.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
StellvorrichtungAdjusting device
1212th
AntriebseinheitDrive unit
14a, 14b14a, 14b
AktuatorstiftActuator pin
16a, 16b16a, 16b
AnkerelementAnchor element
18a, 18b18a, 18b
SpulenelementCoil element
2020th
GehäuseelementHousing element
22a, 22b,22a, 22b,
AusnehmungRecess
24a, 24b24a, 24b
RastelementLocking element
2626th
SpannelementClamping element
2828
Federfeather
30a, 30b30a, 30b
Kugelbullet
3232
Bohrungdrilling
34a, 34b34a, 34b
PermanentmagnetPermanent magnet
3636
NockenelementCam element
38a, 38b38a, 38b
VerschiebenutSliding groove
4040
KreuzungspunktCrossing point
4242
gestrichelte Liniedashed line

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • EP 2352910 B1 [0003]EP 2352910 B1 [0003]
  • DE 102007024600 A1 [0004]DE 102007024600 A1 [0004]

Claims (10)

Stellvorrichtung mit einer Antriebseinheit (12) für einen Aktuatorstift (14a, 14b) eines Maschinenteils (36) mit einer Verschiebenut (38a, 38b), wobei die Antriebseinheit (12) mindestens ein Ankerelement (16a, 16b) und mindestens ein das Ankerelement (16a, 16b) umgebendes Spulenelement (18a, 18b) aufweist, die derart angeordnet sind, dass das Ankerelement (16a, 16b) durch Bestromung des Spulenelements (18a, 18b) in einer axialen Richtung antreibbar ist, wobei der Aktuatorstift (14a, 14b) mit dem Ankerelement (16a, 16b) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Aktuatorstift (14a, 14b) mindestens eine Ausnehmung (22a, 22a', 22a'', 22b, 22b', 22b'') aufweist und in einem den Aktuatorstift (14a, 14b) unmittelbar umgebenden Gehäuseelement (20) mindestens ein Rastelement (24a, 24b) derart angeordnet ist, dass das Rastelement (24a, 24b) in einer Soll-Relativlage zwischen Aktuatorstift (14a, 14b) und Gehäuseelement (20) in die Ausnehmung (22a, 22a', 22a'', 22b, 22b', 22b'') eingreifen kann, um den Aktuatorstift (14a, 14b) in der Soll-Relativlage kraftschlüssig zu fixieren, und/oder b) der Aktuatorstift (14a, 14b) mindestens ein Rastelement aufweist und in einem den Aktuatorstift (14a, 14b) unmittelbar umgebenden Gehäuseelement (20) mindestens eine Vertiefung derart angeordnet ist, dass das Rastelement (24a, 24b) in einer Soll-Relativlage zwischen Aktuatorstift (14a, 14b) und Gehäuseelement (20) in die Ausnehmung (22a, 22a', 22a'', 22b, 22b', 22b'') eingreifen kann, um den Aktuatorstift (14a, 14b) in der Soll-Relativlage kraftschlüssig zu fixieren, und/oder c) ein relativbewegliches Steuerelement vorgesehen ist, welches zwischen einer Fixierstellung und einer Verschiebestellung verfahrbar und derart angeordnet ist, dass durch Verfahren des Steuerelements in die Fixierstellung der Aktuatorstift (14a, 14b) in mindestens einer Soll-Relativlage formschlüssig fixierbar ist. Adjusting device with a drive unit (12) for an actuator pin (14a, 14b) of a machine part (36) with a sliding groove (38a, 38b), the drive unit (12) having at least one anchor element (16a, 16b) and at least one anchor element (16a , 16b) surrounding coil element (18a, 18b), which are arranged such that the armature element (16a, 16b) can be driven in an axial direction by energizing the coil element (18a, 18b), the actuator pin (14a, 14b) with the anchor element (16a, 16b) is connected, characterized in that a) the actuator pin (14a, 14b) has at least one recess (22a, 22a ', 22a ", 22b, 22b', 22b") and in one of the Actuator pin (14a, 14b) directly surrounding the housing element (20) at least one latching element (24a, 24b) is arranged such that the latching element (24a, 24b) in a target relative position between the actuator pin (14a, 14b) and the housing element (20) in the recess (22a, 22a ', 22a ", 22b, 22b', 22b") engages can be used to fix the actuator pin (14a, 14b) in the desired relative position in a non-positive manner, and / or b) the actuator pin (14a, 14b) has at least one latching element and in a housing element ( 20) at least one recess is arranged in such a way that the latching element (24a, 24b) in a desired relative position between the actuator pin (14a, 14b) and the housing element (20) into the recess (22a, 22a ', 22a ", 22b, 22b ', 22b'') can intervene in order to fix the actuator pin (14a, 14b) in the desired relative position in a non-positive manner, and / or c) a relatively movable control element is provided, which can be moved between a fixing position and a displacement position and is arranged in such a way that that by moving the control element into the fixing position, the actuator pin (14a, 14b) can be fixed in a form-fitting manner in at least one nominal relative position. Stellvorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (24a, 24b) und/oder das Steuerelement in dem Gehäuseelement (20) in Richtung Aktuatorstift (14a, 14b) mittels eines Spannelements (26) vorgespannt angeordnet ist.Adjusting device according to the preceding claim, characterized in that the latching element (24a, 24b) and / or the control element in the housing element (20) is arranged preloaded in the direction of the actuator pin (14a, 14b) by means of a clamping element (26). Stellvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (24a, 24b) und/oder das Steuerelement auf der in Richtung Aktuatorstift (14a, 14b) weisenden Seite eine nach außen gewölbte Außenkontur aufweist, die mit einer komplementär ausgeformten, in dem Aktuatorstift (14a, 14b) ausgebildeten Innenkontur zusammenwirkt.Adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that the latching element (24a, 24b) and / or the control element has an outwardly curved outer contour on the side facing in the direction of the actuator pin (14a, 14b), which has a complementary shape in which Actuator pin (14a, 14b) formed inner contour cooperates. Stellvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (26) eine Feder ist (28) und/oder das Rastelement (24a, 24b) und/oder das Steuerelement eine von dem Spannelement (26) beaufschlagte Kugel (30a, 30b) ist.Adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that the tensioning element (26) is a spring (28) and / or the latching element (24a, 24b) and / or the control element is a ball (30a, 30b acted upon by the tensioning element (26) ) is. Stellvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Aktuatorstifte (14a, 14b) in einem Gehäuse (20) gelagert sind und jeweils ein mit dem Aktuatorstift (14a, 14b) zusammenwirkendes Rastelement (24a, 24b) und/oder Steuerelement mittels eines dazwischen angeordneten Spannelements (26) in Richtung des jeweiligen Aktuatorstifts (14a, 14b) vorgespannt ist.Adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that two actuator pins (14a, 14b) are mounted in a housing (20) and each one with the actuator pin (14a, 14b) interacting locking element (24a, 24b) and / or control element by means of a tensioning element (26) arranged therebetween is pretensioned in the direction of the respective actuator pin (14a, 14b). Stellvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Ausnehmungen (22a, 22a', 22a'', 22b, 22b', 22b'') für unterschiedliche Soll-Relativlagen an unterschiedlichen Positionen des Aktuatorstifts (14a, 14b) oder Gehäuseelements (20) ausgebildet sind.Adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that several recesses (22a, 22a ', 22a'', 22b, 22b', 22b '') for different nominal relative positions at different positions of the actuator pin (14a, 14b) or housing element ( 20) are formed. Stellvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Permanentmagnet (34a, 34b) derart fest mit dem Ankerelement (16a, 16b) verbunden ist, dass der Aktuatorstift (14a, 14b) in eine vollständig eingefahrene und in eine vollständig ausgefahrene Richtung antreibbar ist, wobei die mindestens eine Ausnehmung (22a, 22a', 22a'', 22b, 22b', 22b'') zur Fixierung des Aktuatorstifts (14a, 14b) in einer Zwischenstellung ausgebildet ist.Adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that a permanent magnet (34a, 34b) is firmly connected to the armature element (16a, 16b) in such a way that the actuator pin (14a, 14b) can be driven in a fully retracted and in a fully extended direction is, wherein the at least one recess (22a, 22a ', 22a ", 22b, 22b', 22b") is designed for fixing the actuator pin (14a, 14b) in an intermediate position. Nockenwellenverstellvorrichtung mit einer Stellvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Maschinenteil ein auf einer Trägerwelle drehfest und längsverschiebbar angeordnetes Nockenelement (36) eines hubvariablen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist, wobei an dem Nockenelement (36) mindestens zwei spiralförmige, sich über den Umfang erstreckende Verschiebenuten (38a, 38b) mit variabler Tiefe ausgebildet sind.Camshaft adjusting device with an adjusting device (10) according to one of the Claims 1 until 7th , characterized in that a cam element (36) of a variable-lift valve drive of an internal combustion engine, which is arranged on a support shaft in a rotationally fixed and longitudinally displaceable manner, is provided as the machine part, with at least two spiral-shaped displacement grooves (38a, 38b) extending over the circumference on the cam element (36) variable depth are formed. Nockenwellenverstellvorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebenuten (38a, 38b) sich kreuzend an dem Nockenelement (36) ausgebildet sind.Camshaft adjusting device according to the preceding claim, characterized in that the sliding grooves (38a, 38b) are designed to cross one another on the cam element (36). Nockenwellenverstellvorrichtung nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebenuten (38a, 38b) eine unterschiedliche maximale Tiefe aufweisen.Camshaft adjusting device according to one of the two preceding claims, characterized in that the sliding grooves (38a, 38b) have different maximum depths.
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