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DE102015200976A1 - Actuating element for a central valve - Google Patents

Actuating element for a central valve Download PDF

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DE102015200976A1 DE102015200976.9A DE102015200976A DE102015200976A1 DE 102015200976 A1 DE102015200976 A1 DE 102015200976A1 DE 102015200976 A DE102015200976 A DE 102015200976A DE 102015200976 A1 DE102015200976 A1 DE 102015200976A1
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Abstract

Vorgeschlagen ist eine Nockenwellenverstelleinheit für Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit einem Nockenwellenversteller (1), dessen Verdrehbewegung von einem hydraulischen Steuerventil (3) mit einem axial verschiebbaren, federbelasteten Steuerkolben (4) beherrscht ist, mit einer maschinenfest angeordneten, elektromagnetischen Betätigungseinheit (7), die einen längs verschiebbaren Anker (6) aufweist, und mit einer Stößelstange (5), die zwischen dem Anker (6) und dem Steuerkolben (4) angeordnet ist, wobei die Stößelstange (5) am Anker (6) und am Steuerkolben (4) schwenkbar und am Anker (6) und/oder Steuerkolben (4) drehbar gelagert ist.Proposed is a Nockenwellenverstelleinheit for reciprocating internal combustion engines with a camshaft adjuster (1), the rotational movement of which is dominated by a hydraulic control valve (3) with an axially displaceable, spring-loaded control piston (4), with a fixed machine, electromagnetic actuator unit (7), the longitudinally displaceable Anchor (6), and with a push rod (5) which is arranged between the armature (6) and the control piston (4), wherein the push rod (5) on the armature (6) and the control piston (4) pivotally and on Anchor (6) and / or control piston (4) is rotatably mounted.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Nockenwellenverstelleinheit für Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit einem Nockenwellenversteller, dessen Verdrehbewegung von einem hydraulischen Steuerventil mit einem axial verschiebbaren, federbelasteten Steuerkolben beherrscht ist, mit einer maschinenfest angeordneten, elektromagnetischen Betätigungseinheit, die einen längs verschiebbaren Anker aufweist, und mit einer Stößelstange, die zwischen dem Anker und dem Steuerkolben angeordnet ist.The invention relates to a Nockenwellenverstelleinheit for reciprocating internal combustion engines with a camshaft adjuster whose rotational movement is dominated by a hydraulic control valve with an axially displaceable, spring-loaded control piston, with a fixed machine, electromagnetic actuator unit having a longitudinally displaceable armature, and with a push rod, the is arranged between the armature and the control piston.

Derartige Nockenwellenverstelleinheiten sind allgemein bekannt. Die Nockenwellenverstelleinheit gemäß DE 10 2008 061 396 A1 weist eine elektromagnetische Betätigungseinheit mit einem längs verschiebbaren Anker auf, wobei die Stößelstange fest mit dem Anker verbunden ist. Da die Stößelstange mit dem anderen freien Ende mit dem Steuerkopf in Wirkverbindung steht und dieser Bestandteil eines in der Nockenwelle fixierten Steuerventils ist, besteht das Problem, dass die axiale geometrische Abstimmung zwischen der Stößelstange und dem Steuerkopf bzw. der Kontaktfläche der Stößelstange an dem Steuerkopf mit Toleranzen behaftet ist. Zwar wird versucht, den Achsversatz zwischen der Stößelstange und der Achse des Steuerkolbens bzw. Steuerkopfes gering zu halten und die Stößelstange dort zu härten. Das Steuerventil mit Steuerkolben und Steuerkopf rotieren um die Nockenwellenachse. Dabei kann der Fall eintreten, dass aufgrund der Toleranzkette die Bauteile so verbaut sindt, dass der Steuerkopf um die Nockenwellenachse taumelt. Daher kann der Verschleiß zwischen Steuerkopf und Stößelstange nicht dauerhaft gewährleistet werden.Such camshaft adjusting units are well known. The camshaft adjusting unit according to DE 10 2008 061 396 A1 comprises an electromagnetic actuator unit with a longitudinally displaceable armature, wherein the push rod is fixedly connected to the armature. Since the push rod is in operative connection with the other free end with the control head and this is part of a fixed in the camshaft control valve, there is the problem that the axial geometric coordination between the push rod and the control head or the contact surface of the push rod on the control head with Tolerances is affected. Although attempts are made to keep the axial offset between the push rod and the axis of the control piston or control head low and to harden the push rod there. The control valve with control piston and control head rotate around the camshaft axis. In this case, the case may occur that due to the tolerance chain, the components are installed so that the control head wobbles about the camshaft axis. Therefore, the wear between the control head and push rod can not be guaranteed permanently.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Nockenverstelleinheit der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, bei der die beschriebenen Nachteile behoben werden. Dies soll mit einfachen kostengünstigen Mitteln erfolgen.The object of the invention is therefore to provide a Nockenverstelleinheit of the type described above, in which the disadvantages described are eliminated. This should be done with simple inexpensive means.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Stößelstange am Anker und am Steuerkolben schwenkbar und am Anker und/oder Steuerkolben drehbar gelagert ist. Dadurch kann die schwenkbare Stößelstange möglichen Achsversatz ausgleichen. Dabei weist der Anker eine tiefe, mit sicherem Abstand bis zur inneren Wand des Ankers reichende Ausnehmung auf, deren Wände in Richtung zum Steuerventil kegelig sich erweiternd ausgeführt sind. Der Anker wird nur einmal am äußeren Bereich in der Betätigungseinheit gelagert. Dadurch, dass die Stößelstange in der Tiefe des Ankers, die durch die Ausnehmung gegeben ist, angreift, treten auf den Anker keine Kippkräfte auf, so dass die Lagerung des Ankers entlastet ist. Der Abstand der Ausnehmung von der hinteren Wand des Ankers ist so gewählt, dass eine hinreichende Sicherheit auch gegen Verschleiß gegeben ist. Die Stößelstange ist in ihrer Schwenkbewegung komplett frei. Am Grund der Ausnehmung im Anker ist vorzugsweise eine Kugelkalotte eingearbeitet. Es können aber auch andere Kontaktierungen zwischen dem Grund der Ausnehmung und der Stößelstange vorgesehen sein. Die Stößelstange hat zumindest an einem Ende, vorzugsweise an beiden Enden, einen Kugelkopf, der zu verschiedenen Schalenformen passt. Am Steuerkopf des Steuerkolbens ist ebenfalls eine Kugelkalotte oder eine kegelige Vertiefung angebracht, die mit dem Ende der Stößelstange in Verbindung steht. Im Steuerkopf kann auch eine Öffnung/Bohrung eingearbeitet sein, wobei deren Durchmesser kleiner ist als die maximale Abmessung des Endes der Stößelstange oder des Kugelkopfes an der Stößelstange. Dadurch ist eine gute Fixierung der Stößelstange am Steuerkolben gegeben.According to the invention the object is achieved in that the push rod is pivotally mounted on the armature and the control piston and rotatably mounted on the armature and / or control piston. As a result, the pivotable push rod can compensate for possible misalignment. In this case, the armature has a deep, with a safe distance to the inner wall of the armature reaching recess whose walls are designed to be conically widening in the direction of the control valve. The anchor is stored only once at the outer area in the actuator unit. Characterized in that the push rod engages in the depth of the armature, which is given by the recess, no tilting forces occur on the armature, so that the bearing of the armature is relieved. The distance of the recess from the rear wall of the armature is chosen so that a sufficient security is also given against wear. The push rod is completely free in its pivoting movement. At the bottom of the recess in the anchor is preferably incorporated a spherical cap. But it may also be provided other contacts between the bottom of the recess and the push rod. The push rod has at least at one end, preferably at both ends, a ball head which fits into different shell shapes. On the control head of the control piston, a spherical cap or a conical recess is also attached, which is in communication with the end of the push rod. In the control head can also be incorporated an opening / bore, wherein the diameter of which is smaller than the maximum dimension of the end of the push rod or the ball head on the push rod. As a result, a good fixation of the push rod on the control piston is given.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass am/im Steuerkolben eine Aufnahmescheibe für die Stößelstange eingebaut ist, die ihrerseits eine passende Kugelkalotte, eine kegelige Vertiefung oder eine Öffnung/Bohrung zur Aufnahme der Stößelstange aufweist. Da bei dieser Ausgestaltung der Steuerkopf entfällt und die Aufnahmescheibe tief in den Steuerkolben eingebaut werden kann, wird auch die Lagerung des Steuerkolbens im Steuerventil gegen Kippmomente entlastet. Die Aufnahmescheibe hat Durchtrittsöffnungen, damit Hydraulikfluid aus dem Steuerkolben entweichen kann, was wichtig ist, wenn das Innere des Steuerkolbens mit dem Tankanschluss verbunden ist. Die Aufnahmescheibe kann an einer Stufe in einer Öffnung im Steuerkolben anliegen, sie kann eingeklipst oder eingepresst festgelegt sein.In a further embodiment of the invention it is proposed that on / in the control piston a receiving disc for the push rod is installed, which in turn has a matching spherical cap, a conical recess or an opening / hole for receiving the push rod. Since in this embodiment, the control head is eliminated and the receiving disk can be installed deep into the control piston, the storage of the control piston in the control valve is relieved against overturning moments. The pick-up disc has passages to allow hydraulic fluid to escape from the spool, which is important when the interior of the spool is connected to the tank port. The receiving disc may abut against a step in an opening in the control piston, it may be clipped or pressed fixed.

Insbesondere für Montagezwecke ist es wichtig, dass die Stößelstange unverlierbar an einem Bauteil festgelegt ist. Zu diesem Zweck weist die Stößelstange dem Rand der Ausnehmung des Ankers benachbart, eine Haltescheibe auf. In particular, for mounting purposes, it is important that the push rod is fixed captive on a component. For this purpose, the push rod adjacent to the edge of the recess of the armature, a holding disc.

Weiterhin ist an dem dem Steuerventil benachbarten Ende der Betätigungseinheit ein Ring fixiert. Dadurch, dass die Außenabmessung der Haltescheibe größer ist als die Öffnung in dem Ring, ist die Stößelstange an der Betätigungseinheit verliersicher befestigt. Furthermore, a ring is fixed to the control valve adjacent the end of the actuating unit. Characterized in that the outer dimension of the retaining plate is larger than the opening in the ring, the push rod is secured captively to the operating unit.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beschrieben:The invention is described in the drawings:

1 zeigt einen Schnitt durch eine Nockenverstelleinheit mit Teilschnitt durch eine Nockenwelle und durch eine Betätigungseinheit, 1 shows a section through a Nockenverstelleinheit with partial section through a camshaft and by an actuator unit,

2 zeigt Schnitte entsprechend 1 mit modifizierter Ausgestaltung des Steuerkolbens und 2 shows cuts accordingly 1 with modified embodiment of the control piston and

3 zeigt Schnitte entsprechend 1 mit weiter modifiziertem Steuerkolben. 3 shows cuts accordingly 1 with further modified control piston.

In den 1 bis 3 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 ein Nockenwellenversteller bezeichnet, der mittels einer Zentralschraube an einer Nockenwelle 2 befestigt ist. Die Funktionsweise des Nockenwellenverstellers 1 wird im Folgenden nicht beschrieben, da sie allgemein bekannt ist. Innerhalb des Nockenwellenverstellers 1 ist ein mit 3 bezeichnetes Steuerventil eingebaut, das mit Anschlüssen für den hydraulischen Nockenwellenversteller 1, mit einem Hydraulikmittelzufluss und einem Tankanschluss in Wirkverbindung steht. Innerhalb des Steuerventils 3 ist ein mit 4 bezeichneter Steuerkolben axial verschiebbar eingebaut, der von einer Druckfeder einerseits belastet ist und andererseits sich an einer Stößelstange 5 abstützt. Die Stößelstange 5 ist weiterhin abgestützt an einem Anker 6 und einer allgemein mit 7 bezeichneten elektromagnetischen Betätigungseinheit, die maschinenfest an der Brennkraftmaschine angebaut ist. Der Anker 6 ist in einer Hülse geführt und aufgrund der Kraftwirkung einer Spule axial verschiebbar. Der Anker 6 weist eine Ausnehmung 8 auf, die nach außen erweiternde kegelförmige Wände aufweist. Der Grund der Ausnehmung kann kalottenförmig oder kegelig ausgebildet sein. Die Stößelstange hat vorzugsweise beidseitig eine Kugelkopfform, so dass sie sicher in der Ausnehmung 8 und am Steuerkolben 4 fixiert ist. Der Steuerkolben 4 hat einen Steuerkopf 9, der gemäß 1 eine kegelförmige Vertiefung aufweist. In the 1 to 3 is, as far as shown in detail, with 1 a camshaft adjuster referred to by means of a central screw on a camshaft 2 is attached. The operation of the camshaft adjuster 1 will not be described below because it is well known. Inside the camshaft adjuster 1 is one with 3 designated control valve fitted with connections for the hydraulic camshaft adjuster 1 , is in operative connection with a hydraulic fluid inlet and a tank connection. Inside the control valve 3 is one with 4 designated control piston installed axially displaceable, which is loaded by a compression spring on the one hand and on the other hand, on a push rod 5 supported. The pushrod 5 is still supported on an anchor 6 and one in general with 7 designated electromagnetic actuator unit which is machine-mounted on the internal combustion engine. The anchor 6 is guided in a sleeve and axially displaceable due to the force of a coil. The anchor 6 has a recess 8th on, which has widening outwardly conical walls. The bottom of the recess may be dome-shaped or conical. The push rod preferably has a ball head shape on both sides, so that it is secure in the recess 8th and on the control piston 4 is fixed. The control piston 4 has a steering head 9 which according to 1 has a conical depression.

Gemäß 2 ist im Steuerkopf 9 eine Öffnung/Bohrung vorgesehen, dessen bzw. deren Durchmesser kleiner ist als die Stößelstange 5 oder der Kopf der Stößelstange, so dass diese in der Öffnung/Bohrung fixiert ist. In 3 ist der Steuerkolben 4 modifiziert. Statt des Steuerkopfes ist in der zentralen Öffnung des Steuerkolbens 4 eine Aufnahmescheibe 10 eingebaut, die eine zentrale kegelige Vertiefung aufweist, in der das Ende der Stößelstange 5 fixiert ist. Die Aufnahmescheibe 10 stützt sich an einer Innenschulter des Steuerkolbens ab und ist mit leichter Pressung eingesetzt. Die Aufnahmescheibe kann aber auch eingeklipst oder anderweitig befestigt sein. Sie hat weiterhin Durchgangsöffnungen 11, die einen freien Durchgang der Hydraulikflüssigkeit sicherstellen, da in der vorliegenden Ausgestaltung des Steuerventils 3 die zentrale Öffnung im Steuerkolben 4 mit dem Tankanschluss in Verbindung steht. Am Ende der Hülse der Betätigungseinheit 7 ist ein Ring 12 befestigt, durch dessen Öffnung die Stößelstange 5 geführt ist. Die Öffnung ist dabei so groß, dass die Bewegung der Stößelstange 5 nicht behindert wird. Am Ende der Ausnehmung 8 im Anker 6 ist auf der Stößelstange 5 eine Haltescheibe 13 befestigt, deren Außendurchmesser größer ist als die Öffnung im Ring 12, so dass die Stößelstange 5 gegen Herausfallen an der Betätigungseinheit 7 befestigt ist.According to 2 is in the steering head 9 an opening / bore provided whose or whose diameter is smaller than the push rod 5 or the head of the push rod, so that it is fixed in the opening / bore. In 3 is the control piston 4 modified. Instead of the control head is in the central opening of the control piston 4 a pick-up disc 10 fitted, which has a central conical recess in which the end of the push rod 5 is fixed. The pickup disk 10 is supported on an inner shoulder of the control piston and is inserted with slight pressure. The receiving disk can also be clipped or otherwise secured. It still has through holes 11 to ensure a free passage of the hydraulic fluid, as in the present embodiment of the control valve 3 the central opening in the control piston 4 communicates with the tank connection. At the end of the sleeve of the actuator unit 7 is a ring 12 fastened, through the opening of the push rod 5 is guided. The opening is so large that the movement of the push rod 5 not hindered. At the end of the recess 8th in the anchor 6 is on the pushrod 5 a holding disc 13 attached, whose outer diameter is greater than the opening in the ring 12 so that the pushrod 5 against falling out of the operating unit 7 is attached.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist daher sowohl geeignet Desachsierungen zwischen der Achse des Ankers 6 und des Steuerkolben 4 aufzunehmen, als auch Winkelabweichungen der Betätigungseinheit 7 gegenüber der Achse der Nockenwelle 2. The embodiment according to the invention is therefore suitable for both offsets between the axis of the armature 6 and the control piston 4 as well as angular deviations of the actuator 7 opposite the axis of the camshaft 2 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Nockenwellenversteller Phaser
22
Nockenwelle camshaft
33
Steuerventil control valve
44
Steuerkolben spool
55
Stößelstange pushrod
66
Anker anchor
77
Betätigungseinheit operating unit
88th
Ausnehmung recess
99
Steuerkopf control head
1010
Aufnahmescheibe receiving disc
1111
Durchgangsöffnungen Through openings
1212
Ring ring
1313
Haltescheibe retaining washer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008061396 A1 [0002] DE 102008061396 A1 [0002]

Claims (10)

Nockenwellenverstelleinheit für Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit einem Nockenwellenversteller (1), dessen Verdrehbewegung von einem hydraulischen Steuerventil (3) mit einem axial verschiebbaren, federbelasteten Steuerkolben (4) beherrscht ist, mit einer maschinenfest angeordneten, elektromagnetischen Betätigungseinheit (7), die einen längs verschiebbaren Anker (6) aufweist, und mit einer Stößelstange (5), die zwischen dem Anker (6) und dem Steuerkolben (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößelstange (5) am Anker (6) und am Steuerkolben (4) schwenkbar und am Anker (6) und/oder Steuerkolben (4) drehbar gelagert ist. Camshaft adjusting unit for reciprocating internal combustion engines with a camshaft adjuster ( 1 ), whose rotational movement of a hydraulic control valve ( 3 ) with an axially displaceable, spring-loaded control piston ( 4 ), with a machine fixedly arranged, electromagnetic actuator unit ( 7 ), which has a longitudinally displaceable anchor ( 6 ), and with a push rod ( 5 ) between the anchor ( 6 ) and the control piston ( 4 ), characterized in that the push rod ( 5 ) at the anchor ( 6 ) and on the control piston ( 4 ) and at the anchor ( 6 ) and / or control piston ( 4 ) is rotatably mounted. Nockenwellenverstelleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (6) eine tiefe, mit sicherem Abstand zur inneren Wand des Ankers (6) reichende Ausnehmung (8) aufweist, deren Wände in Richtung zum Steuerventil (3) kegelig sich erweiternd ausgeführt sind. Camshaft adjusting unit according to claim 1, characterized in that the armature ( 6 ) a deep, with secure distance to the inner wall of the anchor ( 6 ) reaching recess ( 8th ) whose walls are in the direction of the control valve ( 3 ) are conically widening executed. Nockenwellenverstelleinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Grund der Ausnehmung (8) im Anker (6) eine Kugelkalotte oder eine kegelige Vertiefung eingearbeitet sind. Camshaft adjusting unit according to one of claims 1 or 2, characterized in that at the bottom of the recess ( 8th ) in the anchor ( 6 ) a spherical cap or a conical recess are incorporated. Nockenwellenverstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößelstange (5) zumindest an einem Ende einen Kugelkopf aufweist.Camshaft adjusting unit according to one of the preceding claims, characterized in that the push rod ( 5 ) has a ball head at least at one end. Nockenwellenverstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (4) einen Steuerkopf (9) aufweist, der der Stößelstange (5) zugewandt eine Kugelkalotte oder eine kegelige Vertiefung aufweist. Camshaft adjusting unit according to one of the preceding claims, characterized in that the control piston ( 4 ) a control head ( 9 ), the push rod ( 5 ) facing a spherical cap or a conical recess. Nockenwellenverstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (4) einen Steuerkopf aufweist, der eine Öffnung/Bohrung beinhaltet, dessen Durchmesser kleiner als die maximale Abmessung der Stößelstange (5) oder des Kugelkopfes derselben ausgeführt ist.Camshaft adjusting unit according to one of the preceding claims, characterized in that the control piston ( 4 ) has a control head, which includes an opening / bore whose diameter is smaller than the maximum dimension of the push rod ( 5 ) or the ball head thereof is executed. Nockenwellenverstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am/im Steuerkolben (4) eine Aufnahmescheibe (10) für die Stößelstange (5) eingebaut ist, die eine Kugelkalotte, eine kegelige Vertiefung oder eine Öffnung/Bohrung aufweist.Camshaft adjusting unit according to one of the preceding claims, characterized in that on / in the control piston ( 4 ) a receiving disc ( 10 ) for the push rod ( 5 ), which has a spherical cap, a conical recess or an opening / bore. Nockenwellenverstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmescheibe (10) Durchgangsöffnungen (11) für Hydraulikmittel aufweist. Camshaft adjusting unit according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving disk ( 10 ) Passage openings ( 11 ) for hydraulic means. Nockenwellenverstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmescheibe (10) im Steuerkolben (4) eingeklipst oder leicht eingepresst festgelegt ist.Camshaft adjusting unit according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving disk ( 10 ) in the control piston ( 4 ) is clipped or slightly pressed. Nockenwellenverstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Stößelstange (5), dem Rand der Ausnehmung (8) des Ankers (6) benachbart, eine Haltescheibe (13) und an dem dem Steuerventil (3) benachbarten Ende der Betätigungseinheit (7) ein Ring (12) befestigt sind, wobei die Außenabmessung der Haltescheibe (13) größer ist als die Öffnung im Ring (12). Camshaft adjusting unit according to one of the preceding claims, characterized in that on the push rod ( 5 ), the edge of the recess ( 8th ) of the anchor ( 6 ), a holding disc ( 13 ) and on the control valve ( 3 ) adjacent end of the actuator unit ( 7 ) a ring ( 12 ), wherein the outer dimension of the retaining disc ( 13 ) is larger than the opening in the ring ( 12 ).
DE102015200976.9A 2015-01-22 2015-01-22 Camshaft adjustment unit with an actuating element for a control valve Expired - Fee Related DE102015200976B4 (en)

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