DE102006059188A1

DE102006059188A1 - Aktuator zur Positionierung eines Stellglieds eines variablen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102006059188A1
Application number: DE200610059188
Authority: DE
Inventors: Harald Elendt; Christoph Dipl.-Ing. Ross
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-12-15
Filing date: 2006-12-15
Publication date: 2008-06-19
Also published as: WO2008071509A1

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Aktuator zur Positionierung eines Stellglieds (33) eines variablen Ventiltriebs (28) einer Brennkraftmaschine, mit einem mittels einer Befestigungsvorrichtung in einer Aktuatoraufnahme (9) eines Brennkraftmaschinenteils (3) in Aufnahmerichtung (6) befestigbaren Aktuatorgehäuse (4a, 4b), das im Einbaufall des Aktuators (1, 1a, 1b) mit einem ersten Gehäuseabschnitt (8) aus der Aktuatoraufnahme (9) herausragt. Dabei soll die Befestigungsvorrichtung als Federbügelmechanismus (12) mit zumindest einem Federbügel (13) ausgebildet sein, wobei ein erster Endabschnitt (16) des Federbügels (13) am Aktuatorgehäuse (4a, 4b) und ein zweiter Endabschnitt (19) des Federbügels (13) an einem die Aktuatoraufnahme (9) umgebenden Materialabschnitt (21) des Brennkraftmaschinenteils (3) unter Erzeugung einer in Aufnahmerichtung (6) wirkenden Spannkraft abgestützt sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Aktuator zur Positionierung eines Stellglieds eines variablen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine. Der Aktuator weist ein mittels einer Befestigungsvorrichtung in einer Aktuatoraufnahme eines Brennkraftmaschinenteils in Aufnahmerichtung befestigbares Aktuatorgehäuse auf, das im Einbaufall des Aktuators mit einem ersten Gehäuseabschnitt aus der Aktuatoraufnahme herausragt.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiger Aktuator ist im Stand der Technik beispielsweise in Form eines elektromagnetischen Hydraulikventils bekannt, wie es aus der gattungsgemäßen DE 103 59 364 A1 hervorgeht. Das Ventilgehäuse des dort vorgeschlagenen Hydraulikventils ist im Bereich eines seitlich vorstehenden Befestigungsflansches mit einem Brennkraftmaschinenteil verschraubbar. In gleicher Weise soll auch ein in der WO 03/021612 A1 vorgeschlagener Aktuator, der einen aus seinem Aktuatorgehäuse ein- und ausfahrbaren Betätigungsstift zur Stellgliedpositionierung aufweist, am Brennkraftmaschinenteil befestigt werden.
Obwohl Schraubverbindungen eine weitgehend ausgereifte und mithin bewährte Befestigungsmethode darstellen, kann eine Verschraubung des Aktuators mit dem Brennkraftmaschinenteil dennoch mit einigen Nachteilen verbunden sein. Zu diesen zählt einerseits der mit der Schraubverbindung verbundene Herstell-, Montage- und Kostenaufwand für die Schraube, eine Gewindebohrung und den Befestigungsflansch sowie gegebenenfalls vorzusehende Schraubensicherungsmaßnahmen oder -bauteile, wie beispielsweise eine Unterlegscheibe. Andererseits besteht ein nur geringer Spielraum hinsichtlich der Positionierung des Befestigungsflansches am Aktuator in Aufnahmerichtung, da das Aktuatorgehäuse oder dessen Einzelteile zumeist spanlos im Tiefziehumformverfahren hergestellt sind und eine jeweils nur endseitige Positionierung des Befestigungsflansches erlauben. Gleichzeitig ist die für den Befestigungsflansch erforderliche Auflagefläche am Brennkraftmaschinenteil so zu positionieren, dass zum einen weder der Aktuator noch die Auflagefläche selbst mit benachbarten Bauteilen oder Konstruktionselementen kollidieren und dass zum anderen die Gewindebohrung ausreichend tief ist, so dass sich insgesamt eine unerwünschte und zudem erhebliche Abhängigkeit konstruktiver Parameter des Aktuators und des Brennkraftmaschinenteils von der Schraubverbindung ergeben kann.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Aktuator der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass die genannten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt sind. Demnach soll für den Aktuator eine Befestigungsvorrichtung geschaffen werden, die über eine kostengünstige Herstellung des Aktuators und dessen Befestigung am Brennkraftmaschinenteil hinaus eine weitgehende Entkopplung konstruktiver Parameter sicherstellt, so dass insbesondere der durch den Aktuator verursachte Bauraumbedarf minimiert ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Befestigungsvorrichtung als Federbügelmechanismus mit zumindest einem Federbügel ausgebildet ist. Dabei sind ein erster Endabschnitt des Federbügels am Aktuatorgehäuse und ein zweiter Endabschnitt des Federbügels an einem die Aktuatoraufnahme umgebenden Materialabschnitt des Brennkraftmaschinenteils unter Erzeugung einer in Aufnahmerichtung wirkenden Spannkraft zumindest mittelbar abgestützt. Demnach wird die im zitierten Stand der Technik vorgesehene Schraubbefestigung des Aktuators durch einen einfach herzustellenden und einfach zu montierenden Federbügelmechanismus ersetzt, so dass der genannte Befestigungsflansch für die Schraubverbindung und die damit in Zusammenhang stehenden Konstruktionselemente, d. h. die Anlagefläche, die Gewindebohrung, die Schraube und ggf. die Unterlegscheibe, entfallen können. Gegenüber einem einteilig am Aktuatorgehäuse ausgebildeten Befestigungsflansch besteht darüber hinaus deutlich größerer konstruktiver Gestaltungsspielraum für die Anordnung der Abstützpunkte für den oder die Federbügel.
In Weiterbildung der Erfindung soll der Federbügelmechanismus lediglich einen Federbügel aufweisen. Die Verwendung lediglich eines Federbügels gewährleistet bei einem seitlich in der Aktuatoraufnahme ausreichend abgestützten Aktuatorgehäuse eine weitgehende Minimierung der Herstellkosten für den Federbügelmechanismus. Diesbezüglich kann es auch zweckmäßig sein, wenn der Federbügel aus Flachmaterial und vorzugsweise aus federhartem Blechwerkstoff besteht. Alternativ kann jedoch auch ein aus Drahtmaterial geformter Federbügel vorgesehen sein, und der Federbügel kann auch aus nichtmetallischem Werkstoff, wie beipielsweise aus einem für diese Zwecke geeigneten Kunststoff bestehen.
Weiterhin ist eine an das Brennkraftmaschinenteil montierbare Baueinheit, die den Aktuator und den Federbügelmechanismus umfasst, dann gegeben, wenn der Federbügel verliersicher am Aktuator befestigt ist. Es besteht dennoch auch die Möglichkeit den oder die Federbügel verliersicher am Brennkraftmaschinenteil oder im Falle mehrerer Federbügel in gemischter Bauweise sowohl am Brennkraftmaschinenteil als auch am Aktuator wechselweise zu befestigen.
Im Falle des am Aktuator befestigten Federbügels soll der zweite Endabschnitt des Federbügels hakenartig ausgebildet und an einer am Materialabschnitt des Brennkraftmaschinenteils verlaufenden Hinterschneidung abgestützt sein. Unter dem Begriff Hinterschneidung ist sowohl eine Ausnehmung im Materialabschnitt, in die der hakenartige Endabschnitt des Federbügels eingreift, als auch ein Vorsprung am Materialabschnitt, welchen der hakenartige Endabschnitt untergreift, oder auch ähnliche, formschlüssig wirkende Geometrien zu verstehen.
Außerdem soll es sich bei dem Aktuator mit daran verliersicher befestigtem Federbügel um einen elektromagnetischen Aktuator mit einem vom Aktuatorgehäuse beherbergten Kunststoffspulenkörper handeln, wobei der erste Endabschnitt des Federbügels unmittelbar am Kunststoffspulenkörper vorzugsweise durch Kunststoffumspritzen befestigt ist. Anstelle dieser betriebssicheren und weitgehend kostenneutralen stoffschlüssigen Befestigung des Federbügels am Aktuator kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass der erste Endabschnitt des Federbügels in einer entsprechenden Aussparung im Spulenkörper kraft- und/oder formschlüssig fixiert ist. Eine weitere Alternative gegenüber diesen starren Befestigungsarten ist eine gelenkige Befestigung des Federbügels beispielsweise mittels einer Öse, die auch im Falle eines am Brennkraftmaschinenteil befestigten Federbügels vorgesehen sein kann.
Darüber hinaus soll der Kunststoffspulenkörper eine quer zur Aufnahmerichtung des Aktuatorgehäuses ausgerichtete Steckerverbindung zur Aufnahme eines elektrischen Versorgungssteckers umfassen, wobei der erste Endabschnitt des Federbügels im Bereich einer dem Versorgungsstecker abgewandten Rückseite der Steckerverbindung abgestützt ist. Ein in diesem Fall quer zur Aufnahmerichtung des Aktuators besonders bauraumsparender Federbügelmechanismus ergibt sich dann, wenn der Federbügel mit einem ersten Schen kel und mit einem zweiten Schenkel im wesentlichen L-förmig ausgebildet ist. Dabei sollen der erste Endabschnitt Teil des ersten Schenkels und der zweite Endabschnitt Teil des zweiten Schenkels sein, und der erste Schenkel soll in rückwärtiger Verlängerung der Steckerverbindung aus dieser herausragen, während der zweite Schenkel seitlich des Aktuatorgehäuses verläuft. Wie es später in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung noch näher erläutert ist, sind unter L-förmigen Federbügeln insbesondere auch solche zu verstehen, deren erste und zweite Schenkel aus Dauerfestigkeitsgründen kreisbogenförmig miteinander verbunden sind oder deren Schenkel allgemein eine von der idealen L-Form abweichende Form bilden.
In einer weiteren Fortbildung der Erfindung ist es ebenfalls vorgesehen, dass der Materialabschnitt als sich entgegen der Aufnahmerichtung erstreckender Rohrabschnitt ausgebildet ist, wobei am Aktuatorgehäuse ein vorzugsweise umlaufender Bund vorgesehen ist, der sich an einer dem Bund zugewandten Stirnfläche des Rohrabschnitts abstützt. Gegenüber einem seitlich des Aktuatorgehäuses abgehenden Befestigungsflansch, wie er im zitierten Stand der Technik vorgesehen ist, beansprucht der sich an der Stirnfläche des Rohrabschnitts abstützende Bund einen nur geringen radialen Bauraum und kann darüber hinaus in einer weitgehend frei wählbaren Position am Aktuatorgehäuse befestigt werden. Eine solche Anordnung ermöglicht demnach eine stets ausreichende Querkraftabstützung des Aktuatorgehäuses durch den Rohrabschnitt, insbesondere dann, wenn eine in Aufnahmerichtung große axiale Überdeckung zwischen der Aktuatoraufnahme und dem Aktuatorgehäuse besteht.
Folglich ist es im Hinblick auf die Querkraftabstützung des Aktuators in der Aktuatoraufnahme besonders zweckmäßig, wenn der Bund in Aufnahmerichtung derart am Aktuatorgehäuse angeordnet ist, dass ein in der Aktuatoraufnahme gelagerter zweiter Gehäuseabschnitt des Aktuatorgehäuses deutlich länger als der aus der Aktuatoraufnahme herausragende erste Gehäuseabschnitt ist.
Weiterhin soll der variable Ventiltrieb als an sich bekanntes Nockenschaltsystem mit zumindest einer variablen Nockenwelle ausgebildet sein, die eine Antriebswelle und zumindest ein auf der Antriebswelle drehfest und axial verschiebbar angeordnetes Nockenstück als Stellglied umfasst. Dabei weist das Nockenstück zumindest zwei nebeneinander angeordnete Nocken mit voneinander verschiedenen Nockenerhebungen und/oder -phasen bei gleichem Grundkreisdurchmesser und an seinen beiden Enden verlaufende zylindrische Abschnitte auf, in denen umfangsseitig jeweils eine wendelförmige Verschiebenut, die zur anderen Verschiebenut des Nockenstücks spiegelsymmetrisch ausgebildet ist, eingeformt ist. Zur axialen Positionierung des Nockenstücks auf der Antriebswelle sind Betätigungsstifte zweier voneinander unabhängig ansteuerbarer Aktuatoren abwechselnd in die zugehörigen Verschiebenuten ausfahrbar. Zum näheren Aufbau und Wirkprinzip eines derartigen Ventiltriebs wird beispielhaft auf die Druckschriften DE 196 11 641 C1 mit vier Betätigungsstiften und drei Schaltstellungen des Nockenstücks, auf die DE 10 2004 021 376 A1 mit zwei Betätigungsstiften und zwei Schaltstellungen des Nockenstücks sowie auf ein später erläutertes Ausführungsbeispiel der Erfindung verwiesen.
Eine diesbezüglich besonders montagefreundliche Ausgestaltung der Erfindung ist schließlich dann gegeben, wenn das Brennkraftmaschinenteil als Zylinderkopfoberteil mit darin integrierten Lagerstellen für die Nockenwelle ausgebildet ist und im Verbund mit den darin eingebauten Aktuatoren eine an die Brennkraftmaschine montierbare Baueinheit bildet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung teilweise vereinfacht dargestellt sind. Sofern nicht anders erwähnt, sind dabei gleiche oder funktionsgleiche Bauteile oder Merkmale mit gleichen Bezugszahlen versehen. Buchstaben, die der Unterscheidung von Bauteilen oder Merkmalen dienen, sind in der Bezugszahlenliste nicht aufgeführt. Es zeigen:
1 einen Aktuator mit L-förmig ausgebildetem und verliersicher befestigtem Federbügel in Seitenansicht;
2 ein Zylinderkopfoberteil mit darin montierten Aktuatoren gemäß 1 für einen variablen Ventiltrieb gemäß 3 in perspektivischer Darstellung;
3 einen Ausschnitt des variablen Ventiltriebs mit verschiebbarem Nockenstück in perspektivischer Darstellung und
4 einen Querschnitt eines gegenüber 2 modifizierten Zylinderkopfoberteils.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In den 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aktuators 1a für einen variablen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, wie er in der später erläuterten 3 dargestellt ist, als Einzelheit bzw. im Verbund mit einem als Zylinderkopfoberteil 2 ausgebildeten Brennkraftmaschinenteil 3 offenbart. Dabei bilden das Zylinderkopfoberteil 2 und acht von diesem aufgenommene Aktuatoren 1a eine an die Brennkraftmaschine montierbare Baueinheit. Der elektromagnetische Aktuator 1a weist ein von einem zylindrischen Aktuatorgehäuse 4a beherbergten Kunststoffspulenkörper 5 auf, an dem eine quer zur Aufnahmerichtung 6 des Aktuatorgehäuses 4a ausgerichtete Steckerverbindung 7 zur Aufnahme eines elektrischen Versorgungssteckers durch Kunststoffspritzgießen einteilig angeformt ist.
Wie es aus 2 hervorgeht, weist das Aktuatorgehäuse 4a einen ersten Gehäuseabschnitt 8 auf, der im Einbaufall des Aktuators 1a aus einer Aktuatoraufnahme 9 des Zylinderkopfoberteils 2 herausragt. Ein innerhalb der Aktuatoraufnahme 9 verlaufender und gegenüber dem ersten Gehäuseabschnitt 8 im Durchmesser reduzierter zweiter Gehäuseabschnitt 10 mit einem stirnseitig ein- und ausfahrbaren Betätigungsstift 11 ist in 1 ersichtlich.
Zur Befestigung des Aktuators 1a am Zylinderkopfoberteil 2 ist anstelle bekannter Schraubverbindungen eine als Federbügelmechanismus 12 ausgebildete Befestigungsvorrichtung vorgesehen. Der Federbügelmechanismus 12 weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Aktuators 1a lediglich einen, aus federhartem Blechwerkstoff bestehenden und verliersicher am Aktuator 1a befestigten Federbügel 13 auf, der mit einem ersten Schenkel 14 und mit einem zweiten Schenkel 15 im wesentlichen L-förmig ausgebildet ist. Der Federbügel 13 ist verliersicher am Aktuator 1a befestigt, indem der Federbügel 13 am ersten Schenkel 14 einen hier verdeckt dargestellten ersten Endabschnitt 16 (siehe 4) aufweist, der unmittelbar am Kunststoffspulenkörper 5 im Bereich einer dem Versorgungsstecker abgewandten Rückseite 17 der Steckerverbindung 7 durch Kunststoffumspritzen befestigt ist. Der folglich in rückwärtiger Verlängerung der Steckerverbindung 7 aus dieser herausragende erste Schenkel 14 und der seitlich des Aktuatorgehäuses 4 verlaufende zweite Schenkel 15 sind zur Erhöhung der Dauerbruchfestigkeit des Federbügels 13 durch einen kreisbogenförmigen Übergangsbereich 18 miteinander verbunden, während ein zweiter Endabschnitt 19 des Federbügels 13 hakenartig ausgebildet ist.
Wie in 2 deutlich erkennbar ist, erfolgt die Befestigung des Aktuators 1a in dessen Aktuatoraufnahme 9 auf sehr einfache Art und Weise, indem der hakenartige zweite Endabschnitt 19 in einer Hinterschneidung 20 eingerastet ist, die an einem die Aktuatoraufnahme 9 umgebenden Materialabschnitt 21 des Zylinderkopfoberteils 2 verläuft. Der Materialabschnitt 21 ist hier als sich entgegen der Aufnahmerichtung 6 erstreckender Rohrabschnitt 22 ausgebildet, während als Hinterschneidung 20 eine einfach zu fertigende und quer zur Aufnahmerichtung 6 verlaufende Längsnut vorgesehen ist. Zur brennkraftmaschinenseitigen Abstützung der durch den Federbügel 13 in Aufnahmerichtung 6 erzeugten Spannkraft dient ein am Aktuatorgehäuse 4a umlaufender Bund 23, der sich mit einer Ringstirnfläche 24 an einer dem Bund 23 zugewandten Stirnfläche 25 (siehe 4) des Rohrabschnitts 22 abstützt. Gleichzeitig dient eine Außenmantelfläche 26 des Bunds 23 zur Zentrierung des Aktuators 1a in dessen Aktuatoraufnahme 9, während ein sich daran anschließender Elasto merdichtring 27 zur Abdichtung der Aktuatoraufnahme 9 gegenüber der Umgebung dient.
Wie eingangs ausgeführt, soll der erfindungsgemäße Aktuator zur Positionierung eines Stellglieds eines variablen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine dienen, wobei der Aktuator beispielsweise als elektromagnetisches Hydraulikventil und das Stellglied als hydraulisch betätigtes Koppelelement eines schaltbaren Nockenfolgers oder Schwenklagers, wie sie im Stand der Technik in mannigfaltigen Ausgestaltungen vorgeschlagen sind, ausgebildet sein können.
Eine demgegenüber alternative Ausgestaltung eines variablen Ventiltriebs 28 ist nachfolgend anhand der 3 im Grundsatz beschrieben. Der Ventiltrieb 28 ist als an sich bekanntes Nockenschaltsystem 29 mit einer variablen Nockenwelle 30 ausgebildet, die eine außenverzahnte Antriebswelle 31 und ein entsprechend innenverzahntes Nockenstück 32 als Stellglied 33 umfasst, das auf der Antriebswelle 31 drehfest, jedoch axial verschiebbar angeordnet ist. Das Nockenstück 32 weist zwei Paar nebeneinander angeordneter Nocken 34 mit jeweils voneinander verschiedenen Nockenerhebungen und/oder Phasen bei gleichem Grundkreisdurchmesser auf, wobei je nach Axialposition des Nockenstücks 32 auf der Antriebswelle 31 jeweils eine der Nockenerhebungen über einen auf einem Abstützelement 35 schwenkbeweglich gelagerten Schlepphebel 36 auf ein Gaswechselventil 37 übertragen wird. Zur axialen Positionierung des Nockenstücks 32 dienen an seinen beiden Enden verlaufende zylindrische Abschnitte 38 mit jeweils einer umfangsseitigen wendelförmigen Verschiebenut 39 bzw. 40, die zur anderen Verschiebenut 40 bzw. 39 spiegelsymmetrisch ausgebildet ist. Durch die Schraubwirkung der abwechselnd in die Verschiebenuten 39, 40 radial einfahrbaren Betätigungsstifte 11 zweier voneinander unabhängig ansteuerbarer Aktuatoren 1 kommt es zur Verlagerung des Nockenstücks 32 in die jeweils andere Axialposition, wobei der momentan in Eingriff befindliche Betätigungsstift 11 gegen Ende dieses Umschaltvorgangs durch eine radiale Erhebung der zugehörigen Verschiebenut 39 bzw. 40 aktiv in seine eingefahrene Ruheposition zurückverlagert wird.
In Abhängigkeit der momentanen Drehzahl der Brennkraftmaschine können beim Umschaltvorgang des Nockenstücks 32 beträchtliche Querkräfte auf die momentan in Eingriff mit den Verschiebenuten 39 bzw. 40 befindlichen Aktuatoren 1 einwirken. Zur besseren Abstützung dieser Querkräfte in der Aktuatoraufnahme 9 ist in 4 ein gegenüber dem in 1 dargestellten Aktuator 1a modifizierter Aktuator 1b offenbart. Gegenüber dem Aktuator 1a weist der Aktuator 1b eine, bezogen auf die Länge seines Aktuatorgehäuses 4b, deutlich größere Abstützlänge zugunsten einer besseren Querkraftabstützung in der Aktuatoraufnahme 9 auf. Bezogen auf die Einbausituation des Aktuators 1b kann dieser Sachverhalt auch dadurch beschrieben werden, dass der in der Aktuatoraufnahme 9 gelagerte zweite Gehäuseabschnitt 10 des Aktuatorgehäuses 4b deutlich länger als der aus der Aktuatoraufnahme 9 herausragende erste Gehäuseabschnitt 8 ist. Gegenüber dem Aktuator 1a unterscheiden sich die Gehäuseabschnitte 8 und 10 des hier einteilig als Tiefziehumformteil ausgebildeten Aktuatorgehäuses 4b nur geringfügig im Durchmesser, wobei sich der ebenfalls zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt 8 und dem zweiten Gehäuseabschnitt 10 am Aktuatorgehäuse 4b befestigte Bund 23 mit seiner Ringstirnfläche 24 an der dem Bund 23 zugewandten Stirnfläche 25 des Rohrabschnitts 22 abstützt.
Während der Federbügelmechanismus 12 des Aktuators 1b im wesentlichen identisch mit demjenigen des in 1 dargestellten Aktuators 1a ist, sei hinsichtlich des grundsätzlichen Funktionsprinzips sowie des inneren Aufbaus der Aktuatoren 1a und 1b ausdrücklich auf die bereits genannte Druckschrift WO 03/021612 A1 als Referenz verwiesen. In Analogie zu dem dort vorgeschlagenen Aktuator umfasst der Aktuator 1b den Kunststoffspulenkörper 5 mit Elektrospule 41, einen stationären Kernbereich 42 sowie dem an eine permanentmagnetische Scheibe 43 gekoppelten Betätigungsstift 11. Bei unbestromter Elektrospule 41 haftet die mittels magnetisch leitender Scheiben 44 vor mechanischer Einwirkung geschützte permanentmagnetische Scheibe 43 an dem stationären Kernbereich 42, so dass der eingefahrene Betätigungsstift 11 außer Eingriff von der zugehörigen Verschiebenut 39 (oder 40) gehalten wird. Bei Bestromung der Elektrospule 41 hingegen werden nicht nur die Anziehungs kräfte der permanentmagnetischen Scheibe 43 aufgehoben, sondern durch das Zusammenwirken elektromagnetisch und permanentmagnetisch erzeugter Feldlinien kommt es auch zu einem Abstoßeffekt, der den Betätigungsstift 11 in Richtung seiner Verschiebenut 39 (oder 40) ausfahren lässt. Dieser Abstoßeffekt kann wahlweise um die Kraft eines den Betätigungsstift 11 in Ausfahrrichtung beaufschlagenden, hier jedoch nicht vorgesehenen Federmittels ergänzt werden. Wie zuvor erwähnt, wird der Betätigungsstift 11 gegen Ende des Umschaltvorgangs des Nockenstücks 32 durch die radiale Erhebung der Verschiebenut 39 (oder 40) aktiv in seine Ruheposition, in welcher die permanentmagnetische Scheibe 43 bei unbestromter Elektrospule 41 am stationären Kernbereich 42 haftet, zurückverlagert.

1: Aktuator
2: Zylinderkopfoberteil
3: Brennkraftmaschinenteil
4: Aktuatorgehäuse
5: Kunststoffspulenkörper
6: Aufnahmerichtung des Aktuators
7: Steckerverbindung
8: erster Gehäuseabschnitt
9: Aktuatoraufnahme
10: zweiter Gehäuseabschnitt
11: Betätigungsstift
12: Federbügelmechanismus
13: Federbügel
14: erster Schenkel des Federbügels
15: zweiter Schenkel des Federbügels
16: erster Endabschnitt des Federbügels
17: Rückseite der Steckerverbindung
18: kreisbogenförmiger Übergangsbereich
19: zweiter Endabschnitt des Federbügels
20: Hinterschneidung
21: Materialabschnitt
22: Rohrabschnitt
23: Bund
24: Ringstirnfläche des Bunds
25: Stirnfläche des Rohrabschnitts
26: Außenmantelfläche des Bunds
27: Elastomerdichtring
28: variabler Ventiltrieb
29: Nockenschaltsystem
30: variable Nockenwelle
31: Antriebswelle
32: Nockenstück
33: Stellglied
34: Nocken
35: Abstützelement
36: Schlepphebel
37: Gaswechselventil
38: zylindrischer Abschnitt
39: Verschiebenut
40: Verschiebenut
41: Elektrospule
42: stationärer Kernbereich
43: permanentmagnetische Scheibe
44: Scheibe

Claims

Aktuator zur Positionierung zumindest eines Stellglieds (33) eines variablen Ventiltriebs (28) einer Brennkraftmaschine, mit einem mittels einer Befestigungsvorrichtung in einer Aktuatoraufnahme (9) eines Brennkraftmaschinenteils (3) in Aufnahmerichtung (6) befestigbaren Aktuatorgehäuse (4a, 4b), das im Einbaufall des Aktuators (1, 1a, 1b) mit einem ersten Gehäuseabschnitt (8) aus der Aktuatoraufnahme (9) herausragt, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung als Federbügelmechanismus (12) mit zumindest einem Federbügel (13) ausgebildet ist, wobei ein erster Endabschnitt (16) des Federbügels (13) am Aktuatorgehäuse (4a, 4b) und ein zweiter Endabschnitt (19) des Federbügels (13) an einem die Aktuatoraufnahme (9) umgebenden Materialabschnitt (21) des Brennkraftmaschinenteils (3) unter Erzeugung einer in Aufnahmerichtung (6) wirkenden Spannkraft zumindest mittelbar abgestützt sind.
Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federbügelmechanismus (12) lediglich einen Federbügel (13) aufweist.
Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federbügel (13) aus Flachmaterial und vorzugsweise aus federhartem Blechwerkstoff besteht.
Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federbügel (13) verliersicher am Aktuator (1a, 1b) befestigt ist.
Aktuator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Endabschnitt (19) des Federbügels (13) hakenartig ausgebildet und an einer am Materialabschnitt (21) des Brennkraftmaschinenteils (3) verlaufenden Hinterschneidung (20) abgestützt ist.
Aktuator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen elektromagnetischen Aktuator (1a, 1b) mit einem vom Aktuatorgehäuse (4a, 4b) beherbergten Kunststoffspulenkörper (5) handelt, wobei der erste Endabschnitt (16) des Federbügels (13) unmittelbar am Kunststoffspulenkörper (5) vorzugsweise durch Kunststoffumspritzen befestigt ist.
Aktuator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffspulenkörper (5) eine quer zur Aufnahmerichtung (6) des Aktuatorgehäuses (4a, 4b) ausgerichtete Steckerverbindung (7) zur Aufnahme eines elektrischen Versorgungssteckers umfasst, wobei der erste Endabschnitt (16) des Federbügels (13) im Bereich einer dem Versorgungsstecker abgewandten Rückseite (17) der Steckerverbindung (7) abgestützt ist.
Aktuator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Federbügel (13) mit einem ersten Schenkel (14) und mit einem zweiten Schenkel (15) im wesentlichen L-förmig ausgebildet ist, wobei der erste Endabschnitt (16) Teil des ersten Schenkels (14) und der zweite Endabschnitt (19) Teil des zweiten Schenkels (15) sind und wobei der erste Schenkel (14) in rückwärtiger Verlängerung der Steckerverbindung (7) aus dieser herausragt und wobei der zweite Schenkel (15) seitlich des Aktuatorgehäuses (4a, 4b) verläuft.
Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialabschnitt (21) als sich entgegen der Aufnahmerichtung (6) erstreckender Rohrabschnitt (22) ausgebildet ist, wobei am Aktuatorgehäuse (4a, 4b) ein vorzugsweise umlaufender Bund (23) vorgesehen ist, der sich an ei ner dem Bund (23) zugewandten Stirnfläche (25) des Rohrabschnitts (22) abstützt.
Aktuator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Bund (23) in Aufnahmerichtung (6) derart am Aktuatorgehäuse (4b) angeordnet ist, dass ein in der Aktuatoraufnahme (9) gelagerter zweiter Gehäuseabschnitt (10) des Aktuatorgehäuses (4b) deutlich länger als der aus der Aktuatoraufnahme (9) herausragende erste Gehäuseabschnitt (8) ist.
Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der variable Ventiltrieb (28) als an sich bekanntes Nockenschaltsystem (29) mit zumindest einer variablen Nockenwelle (30), umfassend eine Antriebswelle (31) und zumindest ein auf der Antriebswelle (31) drehfest und axial verschiebbar angeordnetes Nockenstück (32) als Stellglied (33), ausgebildet ist, welches Nockenstück (32) zumindest zwei nebeneinander angeordnete Nocken (34) mit voneinander verschiedenen Nockenerhebungen und/oder -phasen bei gleichem Grundkreisdurchmesser und an seinen beiden Enden verlaufende zylindrische Abschnitte (38) aufweist, in welchen Abschnitten (38) umfangsseitig jeweils eine wendelförmige Verschiebenut (39, 40), die zur anderen Verschiebenut (40, 39) des Nockenstücks (32) spiegelsymmetrisch ausgebildet ist, eingeformt ist, wobei Betätigungsstifte (11) zweier voneinander unabhängig ansteuerbarer Aktuatoren (1) zur axialen Positionierung des Nockenstücks (32) auf der Antriebswelle (31) abwechselnd in die zugehörigen Verschiebenuten (39, 40) ausfahrbar sind.
Aktuator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennkraftmaschinenteil (3) als Zylinderkopfoberteil (2) mit darin integrierten Lagerstellen für die Nockenwelle (30) ausgebildet ist und im Verbund mit den darin eingebauten Aktuatoren (1a) eine an die Brennkraftmaschine montierbare Baueinheit bildet.