DE10227981A1

DE10227981A1 - Vorrichtung zur Lagerung eines Steuerelements

Info

Publication number: DE10227981A1
Application number: DE2002127981
Authority: DE
Inventors: Jens Dipl.-Ing. Meintschel; Thomas Dipl.-Ing. Stolk; Alexander von Dipl.-Ing. Gaisberg
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-06-22
Filing date: 2002-06-22
Publication date: 2004-01-08

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Lagerung eines zwischen wenigstens zwei Positionen verstellbaren Steuerelements, welches einen mittels eines Antriebsmittels beweglichen Antriebsabschnitt und einen rohrförmig ausgebildeten Lagerabschnitt aufweist, welcher mit einem Drehstab verbunden ist, ist der Drehstab an seinen beiden Endbereichen starr an einem festen Bauteil angebracht. Der rohrförmige Lagerabschnitt ist auf dem Drehstab oder einem mit dem Drehstab starr verbundenen Bauteil gelagert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lagerung eines zwischen wenigstens zwei Positionen verstellbaren Steuerelements nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Des weiteren betrifft die Erfindung eine elektromagnetische Ventilsteuerung und eine Vorrichtung zur Steuerung der Strömung in einem gasführenden Kanal.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Lagerung eines Steuerelements ist aus der WO 98/42957 A1 oder der DE 199 55 054 A1 bekannt. Diese bei einem elektromagnetischen Antrieb eingesetzte Vorrichtung weist einen Drehstab auf, der in einem Ankerrohr aufgenommen ist. Der Nachteil dieser bekannten Vorrichtung ist die aufwendige Lagerung des Ankerrohrs, die zu einem sehr hohen Platzbedarf für die gesamte Vorrichtung führt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Lagerung eines Steuerelements zu schaffen, welche eine einfache und sichere Lagerung bietet und dabei nur einen geringen Bauraum benötigt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße starre Anbringung des Drehstabes an einem festen Bauteil ist, zusammen mit der Verbindung des Lagerabschnittes mit dem Drehstab oder einem starr mit dem Drehstab verbundenen Bauteil, eine sehr einfache Möglichkeit gegeben, das Steuerelement einerseits zwischen seinen zwei möglichen Positionen zu bewegen und andererseits ohne äußere Einwirkung für eine Rückstellung desselben in seine Ruhelage zu sorgen.

Erfindungsgemäß wird nämlich bei einer Bewegung des Steuerelements der Drehstab in sich tordiert, ohne selbst eine Rotationsbewegung auszuführen, und sorgt so für die Rückstellung des Steuerelements. Dies führt insgesamt zu einer sehr einfachen Lagerung des Steuerelements und einer Reduzierung der Bauteile, was eine separate Lagerung für den Drehstab entbehrlich macht.

Eine sichere Lagerung für den Lagerabschnitt des Steuerelements kann in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht werden, dass der rohrförmige Lagerabschnitt mittels wenigstens eines Lagerelements auf dem Drehstab gelagert ist.

Besonders praxistaugliche und bezüglich der Kraftverteilung zwischen dem Drehstab und dem Steuerelement vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich, wenn der rohrförmige Lagerabschnitt in seinem mittleren Bereich starr mit dem Drehstab verbunden ist und/oder der rohrförmige Lagerabschnitt in seinen beiden äußeren Bereichen mittels jeweiliger Lagerelemente auf dem Drehstab gelagert ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich beispielsweise in einer elektromagnetischen Ventilsteuerung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, oder auch in einer Vorrichtung zur Steuerung der Strömung in einen gasführenden Kanal, insbesondere in einem Einlaßkanal einer Brennkraftmaschine, einsetzen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen so wie aus den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispielen.
Dabei zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer elektromagnetischen Ventilsteuerung;
2 einen Schnitt nach der Linie II-II aus 1;
3 eine erste Ausführungsform eines Lagerelements zwischen dem Lagerabschnitt des Steuerelements und dem Drehstab;
4 eine zweite Ausführungsform eines Lagerelements zwischen dem Lagerabschnitt des Steuerelements und dem Drehstab;
5 eine dritte Ausführungsform eines Lagerelements zwischen dem Lagerabschnitt des Steuerelements und dem Drehstab;
6 eine vierte Ausführungsform eines Lagerelements zwischen dem Lagerabschnitt des Steuerelements und dem Drehstab; und
7 eine fünfte Ausführungsform eines Lagerelements zwischen dem Lagerabschnitt des Steuerelements und dem Drehstab.
1 zeigt in äußerst schematischer Darstellung eine elektromagnetische Ventilsteuerung für ein Gaswechselventil 1 einer in ihrer Gesamtheit nicht dargestellten Brennkraftmaschine. Für die Bewegung des Gaswechselventils 1 gemäß dem mit A bezeichneten Doppelpfeil ist ein Steuerelement 2 vorgesehen, welches einen Antriebsabschnitt 3 und einen im wesentlichen rohrförmig ausgebildeten Lagerabschnitt 4 aufweist.
Zur Bewegung des Steuerelements 2 zwischen zwei nicht dargestellten Positionen, nämlich einer oberen und einer unteren Position, ist ein Antriebsmittel 5 vorgesehen, welches im vorliegenden Fall zwei Magnete 5a und 5b aufweist, die vorzugsweise als Elektromagnete ausgeführt sind. Die obere und untere Position des Steuerelements 2 entspricht dabei einer Offen- bzw. Geschlossenstellung des Gaswechselventils 1. Bei seiner Bewegung dreht sich das Steuerelement 2 um seinen Lagerabschnitt 4.
Zumindest der Antriebsabschnitt 3 des Steuerelements 2 weist magnetisches Material auf, so dass das Steuerelement 2 einen Anker zwischen den beiden Magneten 5a und 5b bildet. Der Antriebsabschnitt 3 könnte demnach auch als Ankerhebel und der Lagerabschnitt 4 als Ankerrohr bezeichnet werden.
Wie in 2 besser erkennbar, ist der Lagerabschnitt 4 in seinem mittleren Bereich starr mit einem Drehstab 6 verbunden. Diese Verbindung kann z.B. mittels Schweißen oder Löten, gegebenenfalls auch über eine Verzahnung zwischen dem Lagerabschnitt 4 und dem Drehstab 6 realisiert werden. In nicht dargestellter Weise könnte der Lagerabschnitt 4 des Steuerelements 2 auch an einem starr mit dem Drehstab 6 verbundenen Bauteil angebracht sein.
Der Drehstab 6 ist an seinen beiden Endbereichen 6a und 6b starr an einem festen Bauteil 7 angebracht. Auch diese Verbindung kann durch Schweißen, Löten oder Schrauben, jedoch auch auf jede andere geeignete Befestigungsart erfolgen. Bei dem festen Bauteil 7 kann es sich beispielsweise um ein nicht näher bezeichnetes Gehäuseteil der Brennkraftmaschine handeln.
Bei seiner oben beschriebenen Bewegung um den Lagerabschnitt 4 tordiert das von dem Antriebsmittel 5 gesteuerte Steuerelement 2 den Drehstab 6, welcher anschließend für eine Rückstellung in die neutrale Position sorgt. Durch die mittige Befestigung des Lagerabschnitts 4 an dem Drehstab 6 wird in Verbindung mit der starren Anbringung des Drehstabes 6 an seinen beiden Endbereichen 6a und 6b eine größtmögliche Torsion des Drehstabs 6 erreicht, da der mittlere Bereich den maximalen Abstand von den beiden Endbereichen 6a und 6b aufweist. Eine solche maximale Torsion führt zu einer feinfühligen Regelungsmöglichkeit.
Selbstverständlich könnte der Lagerabschnitt 4 auch an einer anderen Stelle mit dem Drehstab 6 verbunden sein.
Der Lagerabschnitt 4 ist in seinen beiden äußeren Bereichen mittels jeweiliger Lagerelemente 8a und 8b auf dem Drehstab 6 gelagert. Durch diese Anbringung der Lagerelemente 8a und 8b in den äußeren Bereichen werden die auftretenden Kräfte bestmöglich verteilt, wobei auch eine Anbringung der Lagerelemente 8a und 8b an anderen Stellen denkbar ist.
Im vorliegenden Fall ist der Drehstab 6 in den beiden Bereichen zwischen dem mittleren Bereich und den beiden äußeren Bereichen verjüngt, was dazu führt, dass geringere Kräfte notwendig sind, um den Drehstab 6 zu tordieren. Durch diese Verjüngung kann also Einfluß auf die von dem Antriebsmittel 5 anzubringenden Kräfte bzw. auf den Bewegungswinkel des Steuerelements 2 Einfluß genommen werden. Gegebenenfalls könnte auf die Lagerelemente 8a und 8b verzichtet werden, wenn für eine ausreichende Schmierung zwischen dem Lagerabschnitt 4 und dem Drehstab 6 gesorgt wäre und so ebenfalls eine Lagerung des Lagerabschnitts 4 auf dem Drehstab 6 gegeben wäre.
Statt für eine elektromagnetische Ventilsteuerung könnte die beschriebene Lagerung des Steuerelements 2 auch bei einer nicht dargestellten Vorrichtung zur Steuerung der Strömung in einem gasführenden Kanal, insbesondere in einem Einlaßkanal einer Brennkraftmaschine, wie sie beispielsweise aus der DE 199 08 435 A1 bekannt ist, eingesetzt werden. Das Steuerelement 2 würde dann als direktes Steuerorgan wirken und nicht, wie im dargestellten Fall, über ein weiteres Organ, nämlich das Gaswechselventil 1. Dabei wäre es auch möglich, dass sich der Lagerabschnitt 4 in der Mitte des Steuerelements 2 befindet und nicht wie bei der beschriebenen Ausführungsform in einem äußeren Bereich.
Die 3 bis 7 beschreiben verschiedene Ausführungsformen der Lagerelemente 8a und 8b, und zwar jeweils anhand des Lagerelements 8a.
Bei der Ausführungsform gemäß 3 ist das Lagerelement 8a als Gleitlager ausgebildet, welches fest mit dem Drehstab 6 verbunden ist.
4 zeigt ebenfalls ein Gleitlager als Lagerelement 8a, allerdings ist dasselbe an der inneren Wandung des rohrförmigen Lagerabschnitts 4 angebracht.
Eine weitere Ausführungsform des Lagerelements 8a als Gleitlager zeigt 5. Hierbei ist das Gleitlager in radialer Richtung frei beweglich und nur in axialer Richtung geführt.
Bei der Ausführungsform des Lagerelements 8a gemäß 6 und 7 handelt es sich jeweils um ein Wälzlager, welches bei der Ausführungsform gemäß 6 mit dem rohrförmigen Lagerabschnitt 4 und bei der Ausführungsform gemäß 7 mit dem Drehstab 6 fest verbunden ist.

Claims

Vorrichtung zur Lagerung eines zwischen wenigstens zwei Positionen verstellbaren Steuerelements, welches einen mittels eines Antriebsmittels beweglichen Antriebsabschnitt und einen rohrförmig ausgebildeten Lagerabschnitt aufweist, welcher mit einem Drehstab verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehstab (6) an seinen beiden Endbereichen (6a,6b) starr an einem festen Bauteil (7) angebracht ist, und dass der rohrförmige Lagerabschnitt (4) auf dem Drehstab (6) oder einem mit dem Drehstab (6) starr verbundenen Bauteil gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Lagerabschnitt (4) mittels wenigstens eines Lagerelements (8a,8b) auf dem Drehstab (6) gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Lagerabschnitt (4) in seinen beiden äußeren Bereichen mittels jeweiliger Lagerelemente (8a,8b) auf dem Drehstab (6) gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Lagerabschnitt (4) in seinem mittleren Bereich starr mit dem Drehstab (6) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Lagerelement (8a,8b) als Gleitlager ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Lagerelement (8a,8b) als Wälzlager ausgebildet ist.
Elektromagnetische Ventilsteuerung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einem zwischen wenigstens zwei Positionen verstellbaren Steuerelement (2) und mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Vorrichtung zur Steuerung der Strömung in einem gasführenden Kanal, insbesondere in einem Einlaßkanal einer Brennkraftmaschine, mit einem zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung verstellbaren Steuerelement (2) und mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.