EP3094885A1 - Linearaktuator - Google Patents

Linearaktuator

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EP3094885A1
EP3094885A1 EP14784046.6A EP14784046A EP3094885A1 EP 3094885 A1 EP3094885 A1 EP 3094885A1 EP 14784046 A EP14784046 A EP 14784046A EP 3094885 A1 EP3094885 A1 EP 3094885A1
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EP
European Patent Office
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linear actuator
actuator according
guide
plunger
guide cam
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14784046.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Weis
Carsten MIKOLAJEK
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Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16H2019/008—Facilitating the engagement or stopping of gear sections

Definitions

  • the invention relates to a linear actuator for driving an actuator, in particular for an internal combustion engine of a motor vehicle, with a rotatable drive shaft and an axially displaceable plunger for adjusting the actuator, with a driven by the drive shaft guide cam and with a guide cam scanning guide member.
  • Such linear actuators are known, for example, from exhaust gas recirculation valves in internal combustion engines of modern motor vehicles from practice.
  • the guide member has a sliding block or a ball bearing and protrudes into the guide curve formed as a guide groove. Between the guide member and the guide curve is inevitably a game. However, such a game is usually not desirable in particular for driving actuators on internal combustion engines of motor vehicles.
  • the invention is based on the problem of designing a linear actuator of the type mentioned in such a way that it allows a particularly play-free drive of the slide and Be ⁇ driving forces of internal combustion engines of automobiles reliably withstand.
  • the guide member has two probe body and that the probe body are biased against opposite sides of the guide curve.
  • operating forces of the internal combustion ⁇ machine are supported in both drive directions of the plunger by a respective probe body. Since at least one of the probe body is biased, the guide cam is scanned without play. This leads to a play-free drive of the plunger.
  • the bias also allows the reliable damping of operating forces of the internal combustion engine.
  • the linear actuator hereby has a particularly high mechanical strength and robustness during load changes.
  • the structural complexity for biasing the probe body can be kept particularly low according to an advantageous embodiment of the invention, when the guide member is a spring element for
  • the guide curve could for example be formed as a groove and the probe body are biased against the wall of the groove.
  • this requires either a particularly wide groove or very small probe body.
  • space is very limited.
  • the probes need at loads of the engine sufficient stability and thus corresponding dimensions.
  • the guide curve has a protruding rib and that the probe body abut against opposite sides of the rib.
  • Lateral loads and tilting moments in the linear actuator can be kept particularly low according to another advantageous embodiment of the invention, when points of contact of the two probe body are arranged on the guide cam in alignment with the axis of the plunger.
  • the probes could be constructed, for example, as a sliding body.
  • such sliders require a permanent lubrication and are usually sensitive to temperature changes and mechanical shock loads.
  • the internal combustion engine of a motor vehicle linear actuators have a permanent stability, when the probes each have a roller bearing. By this design, the rolling bearings can roll on the guide cam.
  • a proposed translation of the linear actuator can be easily adjusted according to another advantageous embodiment of the invention, when the guide cam is arranged on a extending over a Generali Vietnamese disc when the disc has a partial toothed ring on its circumference and if a driven by the drive shaft pinion the Generalyakkranz combs. Furthermore, the linear actuator thereby has particularly small dimensions.
  • a high mechanical impact resistance can be achieved according to another advantageous embodiment of the invention easily when a fixed stop protrudes into the range of motion of the disc. This contributes to further increasing the stability of the linear actuator.
  • the structural complexity for limiting the movements of the plunger contributes according to another advantageous embodiment of the invention, when a connected to the plunger valve body has a second stop.
  • the linear actuator is structurally particularly simple according to another advantageous embodiment of the invention, when the spring element bow-shaped, the two probe body interconnecting spring plate is designed. Furthermore, this design leads to a reduction in the number of components of the linear actuator.
  • the invention allows numerous embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and will be described below. This shows in
  • Fig.l schematically a linear actuator with adjacent
  • the EGR valve 1 shows an exhaust gas recirculation valve 1 of a motor driving ⁇ tool with an exhaust passage 2 and 3. a feedback channel
  • the EGR valve 1 includes an actuator 4 with a valve body 5 and a valve seat 6. A by an electric motor
  • the linear actuator 8 has a fixed stop 9 and a second, soft stop 10.
  • the second stop 10 is formed by the valve seat 6, on which the valve body 5 is applied.
  • the linear actuator 8 has a plunger 11 for driving the valve body 5.
  • FIG. 2 shows in perspective and enlarges the linear actuator
  • the electric motor 7 drives a drive shaft 12 with a pinion 13.
  • the Li ⁇ nearaktuator 8 has a extending over a pitch circle 14 with a circumferentially arranged sub-teeth ring 15.
  • the pinion 13 drives on the sub-teeth ring 15, the disc 14 at.
  • On the disc 14, a guide cam 16 with a rib 17 is arranged.
  • a guide curve 16 scanning Füh ⁇ approximately member 18 has two opposing probe bodies 19, 20.
  • the sensing body 19, 20 each have a ball bearing designed as a rolling bearing 21, 22 and are connected to each other via a spring element 23rd
  • the spring element 23 is bow-shaped and made of spring steel. Furthermore, the spring element 23 is connected to the plunger 11.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Ein Linearaktuator (8) zum Antrieb eines Stellgliedes (4) einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges hat zwei Tastkörper (19, 20) zur Abtastung einander gegenüberliegender Seiten einer Führungskurve (16). Die Führungskurve (16) hat eine hervorstehende Rippe (17), gegen die die beiden Tastkörper (19, 20) vorgespannt sind. Hierdurch hat der Linearaktuator (8) eine hohe Stabilität und ermöglicht ein spielfreies Abtasten der Führungskurve (16).

Description

Beschreibung Linearaktuator Die Erfindung betrifft einen Linearaktuator zum Antrieb eines Stellgliedes insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, mit einer drehbaren Antriebswelle und einem axial verschieblichen Stößel zur Verstellung des Stellgliedes, mit einer von der Antriebswelle angetriebenen Führungskurve und mit einem die Führungskurve abtastenden Führungsglied.
Solche Linearaktuatoren sind beispielsweise von Abgasrück- führventilen bei Brennkraftmaschinen heutiger Kraftfahrzeuge aus der Praxis bekannt. Bei diesen Linearaktuatoren hat das Führungsglied einen Kulissenstein oder ein Kugellager und ragt in die als Führungsnut ausgebildete Führungskurve hinein. Zwischen dem Führungsglied und der Führungskurve besteht zwangsläufig ein Spiel. Ein solches Spiel ist jedoch insbesondere bei zum Antrieb von Stellgliedern an Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen meist nicht erwünscht.
Man könnte daran denken, durch Einschränkung von Toleranzen das Spiel zwischen Stellglied und Führungskurve soweit wie möglich zu reduzieren. Jedoch begrenzen bei Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen insbesondere Temperaturwechsel und Betriebs¬ kräfte die Möglichkeit zur Verringerung der Toleranzen.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Linearaktuator der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass er einen besonders spielfreien Antrieb des Stößels ermöglicht und Be¬ triebskräften von Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen zuverlässig standhält.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Führungsglied zwei Tastkörper hat und dass die Tastkörper gegen einander gegenüberliegende Seiten der Führungskurve vorgespannt sind . Durch diese Gestaltung werden Betriebskräfte der Brennkraft¬ maschine in beiden Antriebsrichtungen des Stößels von jeweils einem Tastkörper abgestützt. Da zumindest einer der Tastkörper vorgespannt ist, wird die Führungskurve spielfrei abgetastet. Dies führt zu einem spielfreien Antrieb des Stößels. Damit lässt sich das Stellglied besonders genau regeln. Die Vorspannung ermöglicht zudem die zuverlässige Dämpfung von Betriebskräften der Brennkraftmaschine. Der Linearaktuator hat hierduch eine besonders hohe mechanische Festigkeit und Robustheit bei Lastwechseln .
Der bauliche Aufwand zur Vorspannung der Tastkörper lässt sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders gering halten, wenn das Führungsglied ein Federelement zur
Vorspannung der Tastkörper aufeinander zu oder voneinander weg hat .
Die Führungskurve könnte beispielsweise als Nut ausgebildet sein und die Tastkörper gegen die Wandung der Nut vorgespannt werden. Dies erfordert jedoch entweder eine besonders breite Nut oder sehr kleine Tastkörper. Bei Stellgliedern für Bauteile einer Brennkraftmaschine ist jedoch Bauraum sehr begrenzt. Die Tastkörper benötigen bei Belastungen der Brennkraftmaschine ausreichende Stabilität und damit entsprechende Abmessungen. Insbesondere für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges vorgesehene Linearaktuatoren weisen jedoch eine besonders hohe Stabilität bei einem begrenzten Bauraum auf, wenn die Führungskurve eine hervorstehende Rippe hat und dass die Tastkörper an einander gegenüberstehenden Seiten der Rippe anliegen.
Seitliche Belastungen und Kippmomente im Linearaktuator lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders gering halten, wenn Berührpunkte der beiden Tastkörper an der Führungskurve fluchtend zur Achse des Stößels angeordnet sind. Die Tastkörper könnten beispielsweise als Gleitkörper aufgebaut sein. Solche Gleitkörper erfordern jedoch eine dauerhafte Schmierung und sind meist empfindlich bei Temperaturwechseln und mechanischen Stoßbelastungen. Insbesondere für die Brenn- kraftmaschine eines Kraftfahrzeuges vorgesehene Linearaktua- toren weisen jedoch eine dauerhafte Stabilität auf, wenn die Tastkörper jeweils ein Wälzlager aufweisen. Durch diese Gestaltung können die Wälzlager auf der Führungskurve abrollen. Eine vorgesehene Übersetzung des Linearaktuators lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach einstellen, wenn die Führungskurve auf einer sich über einen Teilikreis erstreckende Scheibe angeordnet ist, wenn die Scheibe auf ihren Umfang einen Teilzahnkranz aufweist und wenn ein von der Antriebswelle angetriebenes Ritzel den Teilzahnkranz kämmt. Weiterhin weist der Linearaktuator hierdurch besonders geringe Abmessungen auf.
Eine hohe mechanische Anschlagfestigkeit lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach erreichen, wenn ein feststehender Anschlag in den Bewegungsbereich der Scheibe hineinragt. Dies trägt zur weiteren Erhöhung der Stabilität des Linearaktuators bei. Der bauliche Aufwand zur Begrenzung der Bewegungen des Stößels trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn ein mit dem Stößel verbundener Ventilkörper einen zweiten Anschlag aufweist. Der Linearaktuator gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv besonders einfach, wenn das Federelement bügeiförmig die beiden Tastkörper miteinander verbindendes Federblech gestaltet ist. Weiterhin führt diese Gestaltung zur Verringerung der Anzahl an Bauteilen des Linearaktuators. Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
Fig.l schematisch einen Linearaktuator mit angrenzenden
Bauteilen eines Stellgliedes,
Fig.2 eine vergrößerte perspektivische Darstellung des
Linearaktuators aus Figur 1.
Figur 1 zeigt ein Abgasrückführungsventil 1 eines Kraftfahr¬ zeuges mit einem Abgaskanal 2 und einem Rückführungskanal 3. Das Abgasrückführungsventil 1 hat ein Stellglied 4 mit einem Ventilkörper 5 und einen Ventilsitz 6. Ein von einem Elektromotor
7 angetriebener Linearaktuator 8 dient zum Antrieb des
Stellgliedes 4. Der Linearaktuator 8 hat einen festen Anschlag 9 und einen zweiten, weichen Anschlag 10. Der zweite Anschlag 10 ist von dem Ventilsitz 6 gebildet, an dem der Ventilkörper 5 anliegt. Der Linearaktuator 8 hat einen Stößel 11 zum Antrieb des Ventilkörpers 5.
Figur 2 zeigt perspektivisch und vergrößert den Linearaktuator
8 aus Figur 1. Hierbei ist zu erkennen, dass der Elektromotor 7 eine Antriebswelle 12 mit einem Ritzel 13 antreibt. Der Li¬ nearaktuator 8 hat eine sich über einen Teilkreis erstreckende Scheibe 14 mit einem auf dem Umfang angeordneten Teilzahnkranz 15. Das Ritzel 13 treibt über den Teilzahnkranz 15 die Scheibe 14 an. Auf der Scheibe 14 ist eine Führungskurve 16 mit einer Rippe 17 angeordnet. Ein die Führungskurve 16 abtastendes Füh¬ rungsglied 18 hat zwei einander gegenüberstehende Tastkörper 19, 20. Die Tastkörper 19, 20 weisen jeweils ein als Kugellager ausgebildetes Wälzlager 21, 22 auf und sind über ein Federelement 23 miteinander verbunden. Das Federelement 23 ist bügeiförmig gestaltet und aus Federstahl gefertigt. Weiterhin ist das Federelement 23 mit dem Stößel 11 verbunden. Durch Drehung der Scheibe mittelst Antrieb des Elektomotors rollen die Wälzlager der Tastkörper auf der Rippe der Führungskurve ab. Dabei wird das Führungsglied entsprechend der Form der Führungskurve auf den Drehpunkt der Scheibe zu oder von diesem weg bewegt. Diese Bewegung wird über den Stößel auf den Ven¬ tilkörper übertragen, welcher schließlich das Abgasrückführungsventil öffnet oder schließt. Wie in den Figuren 1 und 2 zu erkennen ist, fluchten die Achse des Stößels 11 mit Berührpunkten der beiden Tastkörper 19, 20 an der Rippe 17. Zudem fluchtet die Achse des Stößels 11 mit der Drehachse der Scheibe 14.

Claims

Patentansprüche
1. Linearaktuator (8) zum Antrieb eines Stellgliedes (4) insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraft¬ fahrzeuges, mit einer drehbaren Antriebswelle (12) und einem axial verschieblichen Stößel (11) zur Verstellung des Stellgliedes (4), mit einer von der Antriebswelle (12) angetriebenen Führungskurve (16) und mit einem die Füh¬ rungskurve (16) abtastenden Führungsglied (18), d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Füh¬ rungsglied (18) zwei Tastkörper (19, 20) hat und dass die Tastkörper (19, 20) gegen einander gegenüberliegende Seiten der Führungskurve (16) vorgespannt sind.
2. Linearaktuator nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Führungsglied (18) ein Federelement (23) zur Vorspannung der Tastkörper (19, 20) aufeinander zu oder voneinander weg hat.
3. Linearaktuator nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t , dass die Führungskurve (16) eine hervorstehende Rippe (17) hat und dass die Tastkörper
(19, 20) an einander gegenüberstehenden Seiten der Rippe
(17) anliegen.
4. Linearaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Berühr¬ punkte der beiden Tastkörper (19, 20) an der Führungskurve (16) fluchtend zur Achse des Stößels (11) angeordnet sind.
5. Linearaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die
Tastkörper (19, 20) jeweils ein Wälzlager (21, 22) aufweisen .
6. Linearaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Füh- rungskurve (16) auf einer sich über einen Teilkreis erstreckende Scheibe (14) angeordnet ist, dass die Scheibe (14) auf ihren Umfang einen Teilzahnkranz (15) aufweist und dass ein von der Antriebswelle (12) angetriebenes Ritzel
(13) den Teilzahnkranz (15) kämmt.
Linearaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein fest¬ stehender Anschlag (9) in den Bewegungsbereich der Scheibe
(14) hineinragt.
Linearaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein mit dem Stößel (11) verbundener Ventilkörper (5) einen zweiten Anschlag (10) aufweist.
Linearaktuator nach einem der Ansprüche 2 bis 8, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Feder¬ element (23) bügeiförmig die beiden Tastkörper (19, 20) miteinander verbindendes Federblech gestaltet ist.
EP14784046.6A 2013-10-14 2014-10-10 Linearaktuator Withdrawn EP3094885A1 (de)

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