WO2014075667A1

WO2014075667A1 - Actuator apparatus for adjusting a sliding cam system

Info

Publication number: WO2014075667A1
Application number: PCT/DE2013/200159
Authority: WO
Inventors: Harald Elendt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2014-05-22
Anticipated expiration: 2015-05-15

Abstract

Actuator apparatus of a sliding cam system, comprising at least one sliding cam and comprising at least one actuator pin (1) which can be shifted in an actuator guide (2), wherein the actuator apparatus can be fastened on a component part of a cylinder head or on the cylinder head of a reciprocating internal combustion engine, and the actuator pin (1) can be brought into contact with at least one groove in the sliding cam system by being moved out of the actuator guide (2), and wherein the actuator pin (1) is connected to a shiftable armature rod (11) which is fastened on an armature (12) and is spring-loaded in the direction towards the armature rod (11), and the armature (12) is controlled by an electrical coil (14), and wherein the actuator guide (2) is fixed on a fastening flange (8).

Description

Bezeichnung der Erfindung Aktorvorrichtung zur Verstellung eines Schiebenockensystems Description of the Invention Actuator device for adjusting a sliding cam system

Beschreibung description

Gebiet der Erfindung Field of the invention

Aktorvorrichtung eines Schiebenockensystems, mit zumindest einem Schiebenocken und mit zumindest einem in einer Aktorführung verschiebbaren Aktorstift, wobei die Aktorvorrichtung an einem Bauteil eines Zylinderkopfes oder an dem Zylinderkopf einer Hubkolbenbrennkraftmaschine befestigbar ist und der Aktorstift durch Herausbewegen aus der Aktorführung mit zumindest einer Nut des Schiebenockensystems kontaktierbar ist und wobei der Aktorstift mit einer an einem Anker befestigten, verschiebbaren Ankerstange in Verbindung steht und in Richtung zur Ankerstange federbelastet ist und der Anker durch eine elektrische Spule beherrscht ist. Actuator of a sliding cam system, with at least one sliding cam and with at least one slidable in an actuator guide Aktorstift, wherein the Aktorvorrichtung on a component of a cylinder head or on the cylinder head of a Hubkolbenbrennkraftmaschine is fastened and Aktorstift is contacted by moving out of the Aktorführung with at least one groove of the sliding cam system and wherein the actuator pin communicates with a displaceable anchor rod secured to an armature and is spring biased toward the anchor rod and the armature is governed by an electrical coil.

Hintergrund der Erfindung Background of the invention

Eine derartige gattungsbildende Aktorvorrichtung ist aus DE- 102 40 774 A1 , Figur 2 bekannt. Ausgehend von der eingezogenen inneren Lage des Aktorstiftes erfolgt eine Aktivierung des Aktorstiftes durch Bestromung einer Spule, wobei ein elektrisches Feld erzeugt wird, das einen Anker aktiviert. Der Anker, der mit einer Ankerstange verbunden ist, verschiebt den Aktorstift aus der Aktorführung heraus, so dass dieser mit einer Nut eines Schiebenockensystems kontaktieren kann. Der Anker verschiebt die Ankerstange und den Aktorstift gegen die Kraft einer Feder, die den Aktorstift in Richtung zur Spule belastet. Such a generic actuator device is known from DE-102 40 774 A1, Figure 2. Starting from the retracted inner layer of Aktorstiftes activating the Aktorstiftes by energizing a coil, wherein an electric field is generated, which activates an armature. The armature, which is connected to an anchor rod, moves the actuator pin out of the actuator guide so that it can contact a slot of a sliding cam system. The armature displaces the armature rod and the actuator pin against the force of a spring loading the actuator pin towards the spool.

Die an dem Anker befestigte Ankerstange ist über den Anker geführt, der in einem Jochelement gelagert ist, so dass die Ankerstange, die zwar in einem Spulenkern angeordnet ist, keine nennenswerten Querkräfte aufnehmen kann. Des Weiteren stützen sich der Aktorstift und damit die Federkraft direkt auf der Ankerstange und damit auf dem Anker ab, so dass die Begrenzung der durch die Feder hervorgerufenen Bewegung des Aktorstiftes durch den Anker und dessen Begrenzung gegeben ist. Dadurch sind mehrere Toleranzen zu berücksichtigen, die letztlich zu keiner exakten Position des Aktorstiftes führen. Eine exakte Fixierung der Aktorvorrichtung an einem Bauteil eines Zylinderkopfes oder an dem Zylinderkopf ist ebenfalls nicht definiert. Diese ist aber von großer Bedeutung, damit der Aktorstift hinreichend in die Nut des Schiebenockensystems eingreifen kann und anschließend sich wieder aus der Nut entfernen kann, ohne einen zu großen Abstand an dem neben der Nut angeordneten Hochkreis des Nockensystems aufzuweisen. The armature rod attached to the armature is guided over the armature, which is mounted in a yoke element, so that the anchor rod, which is indeed arranged in a coil core, can absorb any significant lateral forces. Furthermore The Aktorstift and thus the spring force are based directly on the anchor rod and thus on the anchor, so that the limitation of the spring caused by the movement of the Aktorstiftes is given by the anchor and its limitation. As a result, several tolerances must be taken into account, which ultimately do not lead to any exact position of the Aktorstiftes. An exact fixation of the actuator device on a component of a cylinder head or on the cylinder head is also not defined. However, this is of great importance so that the Aktorstift can sufficiently engage in the groove of the sliding cam system and then can move out of the groove again, without having too large a distance at the next to the groove arranged high circle of the cam system.

Aufgabe der Erfindung Object of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Aktorvorrichtung mit den eingangs beschriebenen Merkmalen so zu verbessern, dass eine exakte Fixierung der Aktorvorrichtung an dem Bauteil oder dem Zylinderkopf einer Hubkolbenbrennkraftmaschine erfolgen kann, dass eine exakte Positionierung des Aktorstiftes in seiner inneren Lage gegeben ist und dass auch zwei Spulen mit Anker und Ankerstange nebeneinander angeordnet werden können, ohne dabei die Positionen der ebenfalls nebeneinander angeordneten Aktorstifte vorzugeben bzw. zu beeinflussen. The object of the invention is therefore to improve an actuator device with the features described above so that an exact fixation of the actuator device can be done on the component or the cylinder head of a reciprocating internal combustion engine, that an exact positioning of the Aktorstiftes is given in its inner position and that too two coils with anchor and anchor rod can be arranged side by side, without predetermining or influencing the positions of the also juxtaposed Aktorstifte.

Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Aktorführung an einem Befestigungsflansch fixiert ist. Sie steht vorzugsweise mit einem Übergangsgehäuse in Wirkverbindung, das an dem Befestigungsflansch befestigt ist. Dadurch ergibt sich eine exakte Ausrichtung der Aktorvorrichtung an dem Bauteil des Zylinderkopfes oder dem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine. Das Übergangsgehäuse kann als getrenntes Bauteil ausgeführt sein, an dem dann die Aktorvorrichtung befestigt ist, es kann aber auch einstückig mit der Aktorführung hergestellt sein. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Spule und die Ankerstange an einem Spulenkern gelagert sind und dass der Spulenkern einen Absatz aufweist, der in einer Öffnung des Befestigungsflansches geführt ist. Dadurch erfolgt eine exakte Ausrichtung des Spulenkerns über den Befestigungsflansch auch gegenüber der Aktorführung. The object of the invention is achieved in that the actuator guide is fixed to a mounting flange. It is preferably operatively connected to a transition housing secured to the mounting flange. This results in an exact alignment of the actuator device on the component of the cylinder head or the cylinder head of an internal combustion engine. The transition housing may be designed as a separate component to which then the actuator device is attached, but it can also be made in one piece with the actuator guide. In a further embodiment of the invention it is proposed that the coil and the anchor rod are mounted on a spool core and that the spool core has a shoulder which is guided in an opening of the mounting flange. This results in an exact alignment of the bobbin on the mounting flange and against the actuator guide.

Die Spule und der Anker sind von einem Deckel umschlossen, der ebenfalls mit dem Verbindungsflansch in Verbindung steht, wobei am Anker, dem Deckel benachbart, eine Scheibe angebaut ist. Diese Scheibe kann einzeln oder einstückig mit dem Anker ausgeführt sein und ist aus magnetisierbarem Werkstoff hergestellt. Diese Scheibe bzw. Magnetscheibe verbessert das Spannungssignal zur Auswertung der Lage des Aktorstiftes. Die Scheibe erzeugt nämlich eine große Änderung beim Abheben von der Spule. The coil and the armature are enclosed by a lid, which is also in communication with the connecting flange, wherein at the anchor, adjacent to the lid, a disc is attached. This disc can be made individually or in one piece with the anchor and is made of magnetizable material. This disc or magnetic disk improves the voltage signal for evaluating the position of the Aktorstiftes. Namely, the disk produces a large change in lifting from the spool.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Deckel, der Befestigungsflansch und das Übergangsgehäuse zugeordnete Öffnungen oder Bohrungen aufweisen, in denen Buchsen eingespannt sind. Die Buchsen dienen als Fixierung, so dass dadurch eine als Einheit ausgebildete Aktorvorrichtung zur Verfügung steht, die lediglich mittels Schrauben, die durch die Buchsen geführt werden können, an dem Bauteil oder dem Zylinderkopf befestigt werden. In a further embodiment of the invention it is proposed that the cover, the mounting flange and the transition housing associated openings or holes have, in which jacks are clamped. The bushes serve as a fixation, thereby making available an actuator device designed as a unit, which is fastened to the component or cylinder head only by means of screws which can be guided through the bushes.

Die Ankerstange steht mit einer Federführung mit Federdeckel in Verbindung, die ihrerseits an dem Aktorstift befestigt ist. Der Federdeckel kann sich an einer Anschlagscheibe abstützen, wobei die Anschlagscheibe mit der Aktorführung oder mit dem Übergangsgehäuse verbunden ist. Dadurch hat der oder die Aktorstift(e) eine exakte innere Lage in der Aktorführung. The anchor rod is connected to a spring guide with spring cover in connection, which in turn is attached to the Aktorstift. The spring cover can be supported on a stop disc, wherein the stop disc is connected to the actuator guide or with the transition housing. As a result, the actuator pin (s) has an exact inner position in the actuator guide.

Die Ankerstange kann unmittelbar oder unter Zwischenschaltung einer Druckplatte mit der Federführung in Verbindung stehen. Die Druckplatte ist dann an der Ankerstange befestigt. Dies ist möglich, weil die Ankerstange an dem Spulenkern gut geführt ist. Werden zwei Elektromagneteinheiten mit Spulen, Ankern, Ankerstangen und Spulenkernen nebeneinander an dem Befestigungsflansch fixiert, so können die Aktorstifte beliebig nebeneinander angeordnet werden, da die Druckplatten einen Achsversatz zu der jeweiligen Ankerstange erlauben. Kurze Beschreibung der Zeichnungen The anchor rod can be connected directly or with the interposition of a pressure plate with the spring guide. The pressure plate is then attached to the anchor rod. This is possible because the anchor rod is well guided on the spool core. If two solenoid units with coils, anchors, anchor rods and coil cores are fixed next to each other on the mounting flange, the actuator pins can be arranged arbitrarily side by side, since the pressure plates allow an axial offset to the respective anchor rod. Brief description of the drawings

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. For further explanation of the invention reference is made to the drawings, in which embodiments of the invention are shown in simplified form.

Es zeigen: Show it:

Figur 1 : einen Schnitt durch eine Aktorvorrichtung mit einer Spule und einem Figure 1: a section through an actuator device with a coil and a

Aktor und Actuator and

Figur 2: einen Schnitt durch eine Aktorvorrichtung mit zwei Elektromagneteinheiten und zwei Aktorstiften. Figure 2: a section through an actuator device with two solenoid units and two Aktorstiften.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen Detailed description of the drawings

In den Figuren 1 und 2 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 ein Aktorstift bezeichnet, der in einer Aktorführung 2 verschiebbar gelagert ist. An dem Aktorstift ist eine mit 3 bezeichnete Federführung befestigt, die einen Federdeckel 4 aufweist. Zwischen dem Federdeckel 4 und der Aktorführung 2 ist eine Feder 5 angeordnet, die den Aktorstift 1 in Richtung zu einer im Folgenden noch beschriebenen Elektromagneteinheit 15 belastet. An der Aktorführung 2 ist eine Anschlagscheibe 6 befestigt, die die Bewegung des Aktorstiftes 1 nach innen dadurch begrenzt, dass die Anschlagscheibe 6 für den Federdeckel 4 einen Anschlag bildet. Die Aktorführung 2 ist an einem Übergangsgehäuse 7 befestigt, das an einem Befestigungsflansch 8 fixiert ist. Der Befestigungsflansch 8 ist als Platte ausgebildet und weist gemäß Figur 1 eine Öffnung oder zwei Öffnungen gemäß Figur 2 auf, in denen Absätze 9 eingefügt sind, die Bestandteil eines Spulenkerns 10 sind. In dem Spulenkern 10 ist je eine Ankerstange axial verschiebbar gelagert, die an ihrem oberen Ende mit einem Anker 12 verbunden ist, der an seinem der Ankerstange 1 1 abgewandten Ende eine Scheibe 13 aufweist. Diese Scheibe 13 bzw. Magnetscheibe verbessert das Spannungssignal zur Auswertung der Lage des zugeordneten Aktorstiftes 1. Um den Spulenkern 10 bzw. um einen Hals des Spulenkerns 10 ist eine Spule 14 mit Spulengehäuse 14a angeordnet und befestigt. Die Spule 14, der Spulenkern 10, der Anker 12 und die Ankerstange 11 werden auch als Elektromagneteinheit 15 bezeichnet. Die Spule 14 und der Anker 12 mit Scheibe 13 sind von einem Deckel 16 umschlossen, der ebenfalls an dem Befestigungsflansch 8 festgelegt ist. Das Übergangsgehäuse 7, der Befestigungsflansch 8 und der Deckel 16 weisen Öffnungen bzw. Bohrungen auf, die zueinander ausgerichtet sind, so dass in diesen Öffnungen Buchsen 17 eingepasst sind, die eine exakte Führung der einzelnen Bauteile zueinander sicherstellen und eine Baueinheit definieren. In die Buchsen 17 können Schrauben eingefügt werden, die die Aktorvorrichtung an einem Bauteil eines Zylinderkopfes oder an dem Zylinderkopf einer Hubkolbenbrennkraftmaschine befestigen. In FIGS. 1 and 2, as far as shown in detail, 1 designates an actuator pin, which is displaceably mounted in an actuator guide 2. At the Aktorstift a designated 3 spring guide is attached, which has a spring cover 4. Between the spring cover 4 and the actuator guide 2, a spring 5 is arranged, which loads the actuator pin 1 in the direction of an electromagnet unit 15 which will be described below. At the Aktorführung 2 a stop plate 6 is fixed, which limits the movement of the Aktorstiftes 1 inwardly characterized in that the stop plate 6 forms a stop for the spring cover 4. The actuator guide 2 is fixed to a transition housing 7, which is fixed to a mounting flange 8. The mounting flange 8 is formed as a plate and has according to Figure 1, an opening or two openings according to Figure 2, in which paragraphs 9 are inserted, which are part of a spool core 10. In the spool core 10 each an anchor rod is axially displaceably mounted, which is connected at its upper end with an armature 12 which has a disc 13 at its end facing away from the anchor rod 1 1 end. This disc 13 or magnetic disk improves the voltage signal for evaluating the position of the associated Aktorstiftes 1. Around the spool core 10 and around a neck of the spool core 10, a coil 14 is arranged and secured with coil housing 14a. The coil 14, the spool core 10, the armature 12 and the anchor rod 11 are also referred to as the solenoid unit 15. The coil 14 and the armature 12 with disc 13 are enclosed by a cover 16 which is also fixed to the mounting flange 8. The transition housing 7, the mounting flange 8 and the lid 16 have openings or holes which are aligned with each other, so that in these openings bushings 17 are fitted, which ensure an exact guidance of the individual components to each other and define a structural unit. In the bushes 17 screws can be inserted, which attach the actuator device to a component of a cylinder head or to the cylinder head of a reciprocating internal combustion engine.

Figur 2 unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von Figur 1 , dass zwei Elektromagneteinheiten 15 nebeneinander angeordnet und an dem erweiterten Befestigungsflansch 8 fixiert sind. In der Aktorführung 2 sind ebenfalls zwei Aktorstifte 1 angeordnet, die erheblich näher zueinander angeordnet sind als die Achsen der Elektromagneteinheiten 15. Zur Betätigung der Federführungen 3 der Aktorstifte 2 sind an den Ankerstangen 11 Druckplatten 18 befestigt, die bis zu den Federführungen 3 reichen. Die Druckplatten 18 haben im Bereich der Federführungen 3 Ausnehmungen, so dass diese an den Federführungen 3 justiert sind. FIG. 2 differs essentially from FIG. 1 in that two electromagnet units 15 are arranged next to one another and fixed on the widened fastening flange 8. In the actuator guide 2, two actuator pins 1 are also arranged, which are arranged considerably closer to each other than the axes of the solenoid units 15. To actuate the spring guides 3 Aktorstifte 2 pressure plates 18 are attached to the anchor rods 11, which extend to the spring guides 3. The pressure plates 18 have in the region of the spring guides 3 recesses, so that they are adjusted to the spring guides 3.

Um die Anfangskraft zwischen Spule 14 und Anker 12 zu erhöhen, ist zwischen an dem Spulenkern 10 und dem Anker 12 eine Kegelgeometrie 19 angeformt. In order to increase the initial force between the coil 14 and armature 12, a conical geometry 19 is integrally formed between the coil core 10 and the armature 12.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

Aktorstift actuator pin

Aktorführung Aktorführung

Federführung leadership

Federdeckel spring cover

Feder feather

Anschlagscheibe stop disc

Übergangsgehäuse Transitional housing

Befestigungsflansch mounting flange

Absätze paragraphs

Spulenkern Plunger

Ankerstange anchor rod

Anker anchor

Scheibe disc

Spule Kitchen sink

Spulengehäuse coil housing

Elektromagneteinheit Electromagnet unit

Deckel cover

Buchse Rifle

Druckplatte printing plate

Kegelgeometrie cone geometry

Claims

claims

1. Actuator device of a sliding cam system, with at least one sliding cam and at least one in an actuator guide (2) displaceable actuator pin (1), wherein the actuator device to a component of a cylinder head or on the cylinder head of a reciprocating internal combustion engine can be fastened and the actuator pin (1) by moving out from the actuator guide (2) is contactable with at least one groove of the sliding cam system and wherein the Aktorstift (1) with an anchor (12) fixed, displaceable anchor rod (11) is in communication and spring-loaded in the direction of the anchor rod (11) and the armature (12) is dominated by an electrical coil (14), characterized in that the actuator guide (2) is fixed to a mounting flange (8).

2. Actuator device according to claim 1, characterized in that the

Actuator (2) with a transition housing (7) is in operative connection and that the transition housing (7) is fixed to the mounting flange (8).

3. Actuator device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the transition housing (7) is formed integrally with the actuator guide (2).

4. Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that the anchor rod (11) are mounted on a spool core (10) and that the spool core (10) has a shoulder (9) which guided in an opening of the mounting flange (8) is.

5. Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that a coil (14) and the armature (12) enclosing

Cover (16) is provided, that the lid (16) with the mounting flange (8) is in communication and that the armature (12), the lid (16) adjacent to a disc (13) is mounted.

6. Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that the cover (16), the mounting flange (8) and the transition housing (7) have associated openings in which sockets (17) are fitted.

7. Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that the anchor rod (11) with a spring guide (3) with spring cover (4) is in communication, which in turn is fastened to the Aktorstift (1).

8. actuator device according to claim 7, characterized in that the

Way of the spring cover (4) by a stop disc (6) is limited and that the stop plate (6) with the actuator guide (2) is connected.

9. Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that on the anchor rod (11) has a pressure plate (18) is fixed, whose free end with the spring guide (3) is in communication.

10. Actuator device according to claim 9, characterized in that two electromagnet units (15) are arranged side by side on the mounting flange (8) and that each anchor rod (11) is associated with an actuator pin (1), when using a pressure plate (18) to the anchor rod (11) is aligned off-axis.