DE10211395A1

DE10211395A1 - Operating system for a switched valve drive, in an IC motor, has a permanent electro adhesion magnet to hold the operating bolt in a disengaged position when not energized and a spring to advance the bolt into the cam spiral groove

Info

Publication number: DE10211395A1
Application number: DE2002111395
Authority: DE
Inventors: Harald Elendt
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2003-10-09

Abstract

The operating system (1) for a switched valve drive, in an internal combustion motor, engages a spiral groove in a cam with at least two different lifting cams for its axial displacement. The system has a housing (2) with a projecting telescopic bolt (3) to give a direct engagement with the spiral groove using a mechanical spring (4) and a permanent electro adhesion magnet (5). When it is not energized, the bolt is held disengaged from the spiral groove, and the spring acts on the bolt to move it towards the spiral groove. The end of the bolt within the housing transits into an actuator rod (7) with a permanent magnet anchor plate (9) at the end (8) away from the bolt.

Description

Field of the Invention

Die Erfindung betrifft ein Betätigungsmittel für einen schaltbaren Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, das in Eingriff mit einer kulissenartigen Spiralnut eines Nockenstücks zu dessen axialer Verlagerung bringbar ist, welches Nockenstück wenigstens zwei nebeneinander liegende Hubnocken unterschiedlichen Verlaufs hat, wobei das Betätigungsmittel aus einem Gehäuse, einem aus diesem teleskopartig herausragenden Bolzen für einen unmittelbaren Eingriff in die Spiralnut, einem den Bolzen beaufschlagenden mechanischen Federmittel und einem extern ansteuerbaren Verlagerungsmittel für den Bolzen besteht. The invention relates to an actuating means for a switchable valve train an internal combustion engine that engages with a backdrop-like spiral groove a cam piece can be brought to its axial displacement, which Cam piece at least two adjacent lifting cams has different course, the actuating means from a housing, one from this telescopic protruding bolt for immediate engagement in the spiral groove, a mechanical spring means acting on the bolt and there is an externally controllable displacement means for the bolt.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Ein derartiges Betätigungsmittel geht aus der als gattungsbildend betrachteten DE 196 11 641 hervor. Dieses kann zum Zwecke eines Eingriffs in eine entsprechende Spiralnut eines Nockenstücks hydraulisch entgegen einer Druckfederkraft verlagert werden. Dieser hydraulischen Verlagerung sind eine Reihe von Nachteilen immanent. Zum Beispiel kann es zu Schaltzeitverzögerungen aufgrund von Viskositätsschwankungen des Hydraulikmittels kommen. Auch ist dem Fachmann klar, daß gerade beim Motorstart bzw. unmittelbar danach nicht geschaltet werden kann, da der Hydraulikmitteldruck erst aufgebaut werden muß. Des weiteren können Verunreinigungen etc. im Hydraulikmittel ggf. zu einem Verklemmen des Druckkolbens im Betätigungsmittel führen. Weitere Einflußgrößen wie Luft und ähnliche Einschlüsse erhöhen zudem die Kompressibilität des Hydraulikmittels unerwünscht. Such an actuating means is based on that considered to be generic DE 196 11 641. This can be done for the purpose of an intervention in a corresponding spiral groove of a cam piece hydraulically against one Compression spring force to be shifted. This hydraulic shift are a number of disadvantages immanent. For example, there may be switching time delays due to fluctuations in the viscosity of the hydraulic fluid. Is too the specialist clear that precisely when starting the engine or immediately after can be switched because the hydraulic medium pressure is only built up got to. Furthermore, impurities etc. in the hydraulic medium can possibly also jamming of the pressure piston in the actuator. Further Influencing factors such as air and similar inclusions also increase the Compressibility of the hydraulic fluid is undesirable.

Zum anderen wird die Haltekraft des Betätigungspins am Grund der Spiralnut über den Hydraulikmitteldruck reguliert. Hier kann es ggf. zu unnötig hoher Reibung bzw. zum Verlust des seitlichen Formschlusses bei nicht genügendem Hydraulikmitteldruck kommen. Secondly, the holding force of the actuating pin at the bottom of the spiral groove regulated via the hydraulic medium pressure. Here it may be unnecessarily high Friction or to the loss of the lateral form fit if not enough Hydraulic medium pressure come.

Ein ähnlich hydraulisch beaufschlagbarer Ventiltrieb geht aus der DE 199 45 340 hervor. A similar hydraulic valve train can be found in DE 199 45 340 out.

Object of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Betätigungsmittel der vorgenannten Art zu schaffen, bei welchem die zitierten Nachteile beseitigt sind. The object of the invention is therefore to provide an actuating means of the aforementioned type to create, in which the disadvantages cited are eliminated.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Verlagerungsmittel als Permanent-Elektrohaftmagnet ausgebildet ist, welcher den Bolzen im unbestromten Zustand außer Eingriff von der Spiralnut hält, wobei das Federmittel den Bolzen in Richtung zur Spiralnut beaufschlagt. According to the invention this object is achieved in that the Shifting means is designed as a permanent electro-holding magnet, which the bolt in de-energized state keeps disengaged from the spiral groove, the Spring means applied to the bolt in the direction of the spiral groove.

Durch die Ausbildung des Verlagerungsmittels als Permanent- Elektrohaftmagnet sind die eingangs beschriebenen Nachteile wirkungsvoll beseitigt. Der permanentmagnetische Anker mit angeschlossenem Bolzen wird im unbestromten Zustand der Vorrichtung außer Eingriff von der Spiralnut gehalten; der Anker wird somit in Richtung zum Eisenkern der Spule gezogen. Die Magnetkraft ist selbstverständlich so ausgelegt, daß sie die entgegengesetzt wirkende Kraft des Federmittels, welches auf den Bolzen in Ausschieberichtung wirkt, überwindet. By designing the displacement means as a permanent The electromagnetic disadvantages described above are effective eliminated. The permanent magnetic armature with attached bolt is in the de-energized state of the device disengaged from the spiral groove held; the armature is thus pulled towards the iron core of the coil. The Magnetic force is of course designed to be the opposite acting force of the spring means, which on the bolt in the push-out direction works, overcomes.

Da somit im unbestromten Ruhezustand der Bolzen außer Eingriff von der Spiralnut ist, wird sozusagen eine Standardposition des entsprechenden Nockenstücks garantiert. Ein besonders hervorzuhebender Vorteil dabei ist es, daß in diesem Ruhezustand kein Stromverbrauch vorliegt. Ggf. wird das entsprechende Nockenstück über Haltemaßnahmen wie Rastkugeln oder ähnliches, die sich beispielsweise in Nockenwellenlagern befinden können, axial lagefixiert. Des weiteren ist dem Fachmann klar, daß durch die elektromagnetische Beaufschlagung des gesamten Mechanismus die eingangs erwähnten Schaltzeitverzögerungen weitestgehend eliminiert sind. Ein Eingriff in die entsprechende Spiralnut kann auch bei sehr hohen Drehzahlen der Nockenwelle hergestellt werden. Since the bolt is therefore disengaged from the Spiral groove is, so to speak, a standard position of the corresponding Guaranteed cam piece. A particularly noteworthy advantage is that in there is no power consumption in this idle state. Possibly. will corresponding cam piece on holding measures such as locking balls or the like can be located in camshaft bearings, for example, axially fixed. Furthermore, it is clear to the person skilled in the art that the electromagnetic Acting on the entire mechanism mentioned above Switching time delays are largely eliminated. An intervention in the corresponding Spiral groove can also be produced at very high camshaft speeds become.

Dadurch, daß das Federmittel, im Gegensatz zum eingangs beschriebenen Stand der Technik, den Bolzen in Richtung zur Spiralnut beaufschlagt, ist nach Bestromung des Verlagerungsmittels eine sofortige Bewegung des Bolzens zur Spiralnut erzielt. Gleichzeitig wird bei im Nutgrund verlaufendem Bolzen somit dessen Haltekraft gut definiert. Das Verlagerungsmittel liegt somit in Ausrückrichtung des Bolzens gesehen hinter der permanentmagnetischen Ankerplatte zum "Aufheben" deren Magnetfelds bei Bestromung. The fact that the spring means, in contrast to that described above State of the art, the bolt in the direction of the spiral groove is after Energization of the displacement means an immediate movement of the bolt Spiral groove achieved. At the same time, with the bolt running in the groove base whose holding force is well defined. The means of displacement is therefore in Release direction of the bolt seen behind the permanent magnetic anchor plate to "cancel" their magnetic field when energized.

Weil gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung einander zugewandte Stirnseiten des Ankers und des Verlagerungsmittels im unbestromten Zustand geringfügig beabstandet zueinander sind, ist ein Luftspalt zwischen den Stirnseiten realisiert und somit ein "Ankleben" des Ankers an der Stirnseite des Verlagerungsmittels verhindert. Because according to a further embodiment of the invention facing each other End faces of the anchor and the displacement means when de-energized are slightly spaced from each other, there is an air gap between the Realized end faces and thus "sticking" of the anchor to the end face of the Dislocation means prevented.

Zur Herstellung des vorgenannten Luftspalts kann es vorgesehen sein, den Bolzen an einer Durchmesserverringerung der Bohrung des Gehäuses in Richtung zum Verlagerungsmittel anschlagen zu lassen. Denkbar sind jedoch auch weitere Anschlagmaßnahmen, die vorzugsweise mechanisch über Formschluß realisiert werden. To produce the aforementioned air gap, it can be provided that Bolt on a reduction in the diameter of the bore of the housing To move towards the means of displacement. However, are conceivable also other stop measures, preferably mechanically Form fit can be realized.

Zweckmäßig ist es auch, wenn aus einem die Ankerplatte umgebenden Raum zumindest eine Entlüftungsöffnung führt. Somit wird bei Axialbewegung der Ankerplatte ein unerwünschter Aufbau eines Luftpolsters vermieden. Dieses Luftpolster würde zu einem Abbremsen einer Bewegung der Aktuatorstange mit Bolzen in beide Axialrichtungen führen. It is also useful if from a space surrounding the anchor plate leads at least one vent. Thus, the axial movement Anchor plate an undesirable build-up of an air cushion avoided. This Air cushions would slow down a movement of the actuator rod Guide bolts in both axial directions.

Schließlich sind einfache Befestigungsmaßnahmen des Gehäuses am Zylinderkopf vorgeschlagen. Beispielsweise kann vom Gehäuse ein Flanschmittel zur Verschraubung mit dem Zylinderkopf ausgehen. Es ist jedoch auch denkbar, das Gehäuse in eine Aufnahme des Zylinderkopfes beispielsweise einzuschrauben. Finally, simple attachment measures to the housing Proposed cylinder head. For example, a flange means from the housing go out for screwing to the cylinder head. However, it is also conceivable, for example, the housing in a receptacle of the cylinder head screwed.

Vorzugsweise soll das Betätigungsmittel radial oder sekantenartig in Richtung zur nicht näher erläuterten Nockenwelle mit Nockenstücken verlaufen. The actuating means should preferably be radial or secant-like in the direction run to the camshaft (not explained in more detail) with cam pieces.

Es wird an dieser Stelle betont, daß der Schutzbereich dieser Erfindung sich nicht nur auf Betätigungsmittel in schaltbaren Ventiltrieben erstreckt. Vorgesehen ist ein Einsatz in einem breiten Gebiet der Aktuatorik bzw. des allgemeinen Maschinenbaus. Auch muß über den Bolzen nicht unbedingt ein Eingriff in Nuten von zu verschiebenden Bauteilen hergestellt werden. It is emphasized at this point that the scope of this invention is not only extends to actuators in switchable valve trains. It is intended to be used in a wide range of actuators or in general Mechanical engineering. Also, there is no need to engage in the pin Grooves of components to be moved are produced.

Brief description of the drawing

Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung erläutert. The invention is expediently explained with reference to the drawing.

Es zeigt die einzige Figur in einem Längsschnitt ein erfindungsgemäßes Betätigungsmittel. It shows the only figure in a longitudinal section actuating means according to the invention.

Detailed description of the drawing

Die Figur offenbar ein Betätigungsmittel 1 für einen schaltbaren Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine. Dieses ist, wie nachfolgend näher erläutert wird, in Eingriff mit einer kulissenartigen Spiralnut eines Nockenstücks zum Zwecke dessen axialer Verlagerung bringbar. Ein derartiges Nockenstück eines schaltbaren Ventiltriebs geht aus der eingangs genannten DE 196 11 641 hervor, wobei ein ähnlich ausgestalteter Ventiltrieb mit spiralartigen Nockenstücken auch in der DE 199 45 340 gezeigt ist. The figure apparently an actuating means 1 for a switchable valve train of an internal combustion engine. As will be explained in more detail below, this can be brought into engagement with a link-like spiral groove of a cam piece for the purpose of its axial displacement. Such a cam piece of a switchable valve train can be found in the aforementioned DE 196 11 641, a similarly designed valve train with spiral cam pieces also being shown in DE 199 45 340.

Das Betätigungsmittel 1 besteht aus einem Gehäuse 2 mit einer gestuft ausgeführten Bohrung 11. Aus der Bohrung 11 ragt an einem Ende teleskopartig ein Bolzen 3 für einen unmittelbaren Eingriff in die vorgenannte Spiralnut heraus. Zweckmäßigerweise ist der Bolzen 3 mit geeigneten Verschleißschutzmaßnahmen versehen (Härten, aufgetragene Schicht etc.). The actuating means 1 consists of a housing 2 with a stepped bore 11 . At one end, a bolt 3 protrudes telescopically from the bore 11 for direct engagement in the aforementioned spiral groove. The bolt 3 is expediently provided with suitable wear protection measures (hardening, applied layer, etc.).

Im Bereich seines einen Endes 6 ist der Bolzen 3 mit einer Aktuatorstange 7 versehen. Diese wiederum ist von einem als Druckfeder ausgebildeten Federmittel 4 umschlossen. Das Federmittel 4 wirkt auf eine Stirnfläche 14 des Bolzens 3 an einem Ende. Am anderen Ende ist das Federmittel 4 auf einem Ringkragen 10 des Gehäuses 2 abgestützt. Axial nach innen erfährt die Aktuatorstange 7 mit verbundenem Bolzen 3 einen Anschlag an einer Durchmesserverringerung 15 des Gehäuses 2. In the area of its one end 6 , the bolt 3 is provided with an actuator rod 7 . This in turn is enclosed by a spring means 4 designed as a compression spring. The spring means 4 acts on an end face 14 of the bolt 3 at one end. At the other end, the spring means 4 is supported on an annular collar 10 of the housing 2 . Axially inward, the actuator rod 7 with the connected bolt 3 experiences a stop on a diameter reduction 15 of the housing 2 .

Ein dem herausragenden Endbereich des Bolzens 3 abgewandter Endbereich 8 der Aktuatorstange 7 ist mit einer permanentmagnetischen Ankerplatte 9 verbunden. Radial zwischen der Ankerplatte 9 und der umschließenden Bohrung 11 des Gehäuses 2 ist ein Luftspalt gebildet. Die Ankerplatte 9 kann sich in einem definierten Raum 16 bewegen, aus welchem zwei diametral gegenüberliegende Entlüftungsöffnungen 17 herausführen. Klar ist, daß diese Entlüftungsöffnungen 17 auch an beliebig anderer Stelle und beliebig zueinander angeordnet sein können. Letztere verhindern, wie beschreibungseinleitend dargelegt, einen unerwünschten Aufbau eines Luftpolsters im Raum 16 bei Bewegung der Ankerplatte 9. An end region 8 of the actuator rod 7 facing away from the protruding end region of the bolt 3 is connected to a permanent magnetic armature plate 9 . An air gap is formed radially between the anchor plate 9 and the surrounding bore 11 of the housing 2 . The anchor plate 9 can move in a defined space 16 , from which two diametrically opposite ventilation openings 17 lead out. It is clear that these ventilation openings 17 can also be arranged at any other point and in any way relative to one another. As explained in the introduction to the description, the latter prevent an undesirable build-up of an air cushion in space 16 when the anchor plate 9 moves.

Im hier gezeigten Zustand liegt die Ankerplatte 9 mit ihrer Stirnseite 13 geringfügig beabstandet vor einer Stirnseite 12 eines als Permanent- Elektrohaftmagnet ausgebildeten Verlagerungsmittels 5 an. Der eben genannte geringe Abstand wird beispielsweise über den Anschlag der Stirnfläche 14 des Bolzens 3 an der Durchmesserverringerung 15 der Bohrung 11 realisiert. Somit ist wirkungsvoll ein "Ankleben" der Ankerplatte 9 im unbestromten Zustand des Verlagerungsmittels 5 verhindert. In the state shown here, the armature plate 9 rests with its end face 13 slightly spaced in front of an end face 12 of a displacement means 5 designed as a permanent electromagnet. The short distance just mentioned is realized, for example, by the end face 14 of the bolt 3 abutting the diameter reduction 15 of the bore 11 . This effectively prevents the anchor plate 9 from “sticking” when the displacement means 5 is de-energized.

Des weiteren ist in der Figur ein schematisch dargestellter Stromanschluß 18 zur Bestromung des Verlagerungsmittels 5 dargestellt. Furthermore, a schematically illustrated power connection 18 for energizing the displacement means 5 is shown in the figure.

Die Zeichnung offenbart den unbestromten Zustand, somit den Ruhezustand, des Betätigungsmittels 1. Dabei liegt die Ankerplatte 9 unmittelbar vor der Stirnseite 12 des Verlagerungsmittels 5 entgegen der Kraft des Federmittels 4 an. Der Bolzen 3 ist bei diesem Zustand außer Eingriff von der Spiralnut des entsprechenden Nockenstücks. Soll das entsprechende Nockenstück und somit die auf ihm befindlichen Nocken axial zum Zwecke einer Hubumschaltung verlagert werden, wird das Verlagerungsmittel 5 bestromt. Hierbei überwindet das Magnetfeld der Spule das Magnetfeld der permanentmagnetischen Ankerplatte 9. Letztere wird mit daran befestigter Aktuatorstange 7 und Bolzen 3 über die Kraft des Federmittels 4 mit hoher Geschwindigkeit von der Stirnseite 12 des Verlagerungsmittels 5 weg verlagert. Der Bolzen 3 rastet somit mit seinem äußersten Abschnitt in einen Anfangsabschnitt der Spiralnut des Nockenstücks ein. Damit dieser Zustand erhalten bleibt, wird die Bestromung des Verlagerungsmittels 5 zweckmäßigerweise fortgesetzt, sofern keine anderen Haltemaßnahmen getroffen sind. Ist die entsprechende Verlagerung des Nockenstücks realisiert und dieses beispielsweise über Rastmittel gegenüber der Nockenwelle fixiert, wird die Bestromung des Verlagerungsmittels 5 aufgehoben. The drawing discloses the de-energized state, thus the idle state, of the actuating means 1 . The anchor plate 9 lies directly in front of the end face 12 of the displacement means 5 against the force of the spring means 4 . The bolt 3 is in this state disengaged from the spiral groove of the corresponding cam piece. If the corresponding cam piece and thus the cams located on it are to be axially displaced for the purpose of a stroke changeover, the displacement means 5 is energized. Here, the magnetic field of the coil overcomes the magnetic field of the permanent magnetic armature plate 9 . The latter is moved with the actuator rod 7 and bolt 3 attached to it at high speed away from the end face 12 of the displacement means 5 by the force of the spring means 4 . The bolt 3 thus engages with its outermost portion in an initial portion of the spiral groove of the cam piece. In order that this state is maintained, the current supply to the displacement means 5 is expediently continued, provided that no other holding measures have been taken. If the corresponding displacement of the cam piece is realized and this is fixed relative to the camshaft, for example, by means of latching means, the energization of the displacement means 5 is canceled.

Dabei ist es vorgesehen, am Nutende eine entsprechende Rampe auf dem Nockenstück vorzusehen, so daß der Bolzen 3 bei Abfahren dieser Rampe in Richtung zum Verlagerungsmittel 5 verschoben wird. Ist dies geschehen, wird der Bolzen 3 über die nun wirksame Magnetkraft der Ankerplatte 9 am Verlagerungsmittel 5 gehalten. Bezugszahlenliste 1 Betätigungsmittel
2 Gehäuse
3 Bolzen
4 Federmittel
5 Verlagerungsmittel
6 Ende
7 Aktuatorstange
8 Endbereich
9 Ankerplatte
10 Ringkragen
11 Bohrung
12 Stirnseite
13 Stirnseite
14 Stirnfläche
15 Durchmesserverringerung
16 Raum
17 Entlüftungsöffnung
18 Stromanschluß
It is provided that a corresponding ramp is provided on the cam piece at the end of the groove, so that the bolt 3 is displaced in the direction of the displacement means 5 when this ramp is traveled. Once this has been done, the bolt 3 is held on the displacement means 5 by the now effective magnetic force of the anchor plate 9 . List of reference numbers 1 actuating means
2 housings
3 bolts
4 spring means
5 means of displacement
6 end
7 actuator rod
8 end region
9 anchor plate
10 ring collars
11 hole
12 end face
13 end face
14 end face
15 diameter reduction
16 room
17 vent
18 power connection

Claims

1. Actuating means ( 1 ), in particular for a switchable valve train of an internal combustion engine, which can be brought into engagement with a link-like spiral groove of a cam piece for its axial displacement, which cam piece has at least two adjacent lifting cams of different course, the actuating means ( 1 ) consisting of one Housing ( 2 ), consisting of a bolt ( 3 ) protruding telescopically for direct engagement in the spiral groove, a mechanical spring means ( 4 ) acting on the bolt ( 3 ) and an externally controllable displacement means ( 5 ) for the bolt ( 3 ), characterized in that the displacement means ( 5 ) is designed as a permanent electro-holding magnet which keeps the bolt ( 3 ) out of engagement from the spiral groove in the de-energized state, the spring means ( 4 ) acting on the bolt ( 3 ) in the direction of the spiral groove.

2. Actuating device according to claim 1, characterized in that one in the housing ( 2 ) extending end ( 6 ) of the bolt ( 3 ) merges into an actuator rod ( 7 ) which on its end region ( 8 ) facing away from the bolt ( 3 ) has a permanent magnetic Anchor plate ( 9 ), wherein the spring means ( 4 ) is made as at least one compression spring surrounding the actuator rod ( 7 ), which is located at one end on the bolt ( 3 ) and at the other end on an annular collar ( 10 ) of a bore ( 11 ) of the housing ( 2 ).

3. Actuating means according to claim 2, characterized in that facing end faces ( 13 , 12 ) of the armature ( 9 ) and the displacement means ( 5 ) in its de-energized state are slightly spaced apart.

4. Actuating means according to claim 2 or 3, characterized in that the bolt ( 3 ) has a larger diameter than the actuator rod ( 7 ), the inner end face ( 14 ) of a diameter reduction ( 15 ) of the bore ( 11 ) of the housing ( 2 ) experiences a stop.

5. Actuating means according to claim 2, characterized in that from a in the range of movement of the anchor plate ( 9 ) lying space ( 16 ) of the bore ( 11 ) of the housing ( 2 ) leads to at least one ventilation opening ( 17 ).

6. Actuator according to claim 5, characterized in that radially between the anchor plate ( 9 ) and the bore ( 11 ) of the housing ( 2 ) there is an air gap, the vent opening ( 17 ) only at one end of the range of movement of the anchor plate ( 9 ) is applied.

7. Actuating means according to claim 1, characterized in that the housing ( 2 ) can be connected to the cylinder head via fastening means such as a thread or a flange.