DE102008010649A1

DE102008010649A1 - Elektromagnetische Stelleinheit für ein hydraulisches Wegeventil

Info

Publication number: DE102008010649A1
Application number: DE200810010649
Authority: DE
Inventors: Jens Hoppe; Markus Kinscher
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2008-02-22
Publication date: 2009-08-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stelleinheit für ein hydraulisches Wegeventil, welches mit der elektromagnetischen Stelleinheit verstellt werden kann. Derartige Wegeventile werden beispielsweise in Brennkraftmaschinen zur Ansteuerung von hydraulischen Nockenwellenverstellern verwendet. Die erfindungsgemäße elektromagnetische Stelleinheit umfasst zunächst eine Spule (01), mit welcher ein magnetisches Feld erzeugt werden kann. Die Stelleinheit umfasst weiterhin einen Anker (09) mit einem Druckstift (11). Der Druckstift (11) ist entlang seiner Achse (21) verschiebbar und bildet einDie elektromagnetische Stelleinheit umfasst weiterhin eine Lagerung (20) für den Druckstift. Erfindungsgemäß sind der Anker (09) und der Druckstift (11) beweglich zueinander angeordnet. Der Anker (09) ist hierbei in Richtung der durch das magnetische Feld der Spule (01) bewirkten axialen Verschiebung auf den Druckstift (11) anschlagend ausgerichtet. Eine Verkippung des Ankers (09) bewirkt keine Verkippung des Druckstiftes (11), da der Anker (09) und der Druckstift (11) zueinander beweglich sind. Hierdurch ist ein Verkanten des Druckstiftes (11) in seiner Lagerung (20) verhindert.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stelleinheit für ein hydraulisches Wegeventil, welches mit der elektromagnetischen Stelleinheit verstellt werden kann. Derartige Wegeventile werden beispielsweise in Brennkraftmaschinen zur Ansteuerung von hydraulischen Nockenwellenverstellern verwendet.
Aus der DE 103 00 974 A1 ist ein Proportionalmagnetventil einer Nockenwellenverstelleinrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt. Das Proportionalmagnetventil weist ein Ventilgehäuse auf, in welchem ein Kolben verschiebbar ist und welches über mehrere Anschlüsse verfügt, über die ein Hydrauliköl zuführbar ist. Das Proportionalmagnetventil umfasst weiterhin einen Elektromagnetteil, mit welchem sich über einen Stößel der Kolben verstellen lässt. Der Stößel wird in einer Axialbohrung in einem Gehäuse des Elektromagnetteiles gelagert, wodurch er axial verschiebbar ist.
Die DE 102 11 467 A1 zeigt einen Nockenwellenversteller mit einem Elektromagneten, der als drückender Proportionalmagnet ausgeführt ist. Der Proportionalmagnet weist einen Magnetanker auf, der fest auf einem Ankerstößel sitzt, der durch einen Polkern hindurchgeführt ist und mit einer freien Stirnfläche an einem Steuerkolben oder an einem mit diesem fest verbundenen Teil anliegt.
Die DE 101 53 019 A1 zeigt einen Elektromagneten, der insbesondere als Proportionalmagnet zur Betätigung eines hydraulischen Ventils geeignet ist. Der Elektromagnet umfasst einen hohlzylindrischen Spulenkörper, der von einem oberen Polschuh und einem unteren Polschuh begrenzt wird. Der Elektromagnet wird von einem Magnetgehäuse umschlossen. Der Spulenkörper wirkt magnetisch auf einen Magnetanker, der die Magnetkraft über eine Stößelstange zur Betätigung des hydraulischen Ventils weiterleitet. Die Stößelstange wird in einer Axialbohrung im unteren Polschuh gelagert, wodurch sie axial verschiebbar ist.
Die DE 10 2004 057 873 A1 betrifft ein Sitzventil mit einem Leitungssystem zum Hindurchleiten eines zufließenden Mediums. Das Sitzventil weist einen Sitz und ein verstellbares Schließelement im Leitungssystem auf. Das verstellbare Schließelement wird mithilfe einer elektromagnetischen Stelleinrichtung betätigt. Die elektromagnetische Stelleinrichtung umfasst ein Ankergehäuse, in welchem ein Anker in Richtung einer Spulenachse verstellbar angeordnet ist. Der Anker ist mit einem Stellelement verbunden, welches das Schließelement betätigt. Das Stellelement wird in einer axialen Bohrung im Gehäuse der elektromagnetischen Stelleinrichtung gelagert, wodurch es axial verschiebbar ist.
Die DE 10 2005 048 732 A1 betrifft eine elektromagnetische Stelleinheit eines hydraulischen Wegeventils. Die elektromagnetische Stelleinheit umfasst einen Anker, der innerhalb eines Ankerraums axial verschiebbar angeordnet ist, und einen Polkern, der in einer Aufnahme angeordnet ist und den Ankerraum in einer Bewegungsrichtung des Ankers begrenzt. Weiterhin umfasst die elektromagnetische Stelleinheit eine Spule, die bevorzugt mit einem nicht magnetisier baren Material umspritzt ist, sodass ein Spulenkörper ausgebildet ist. Der Anker wird in einer Gleithülse gelagert, wodurch er reibungsarm axial verschiebbar ist.
Die JP 2005-188630 A zeigt ein hydraulisches Wegeventil mit einer elektromagnetischen Stelleinheit. Die elektromagnetische Stelleinheit umfasst eine Spule zur Erzeugung eines magnetischen Feldes, welches auf einen axial verschiebbaren Anker einwirkt. Der Anker umfasst ein Stellelement, welches das hydraulische Wegeventil betätigt. Das Stellelement wird in einer axialen Bohrung im Gehäuse der elektromagnetischen Stelleinrichtung gelagert, wodurch es axial verschiebbar ist.
1 zeigt eine weitere elektromagnetische Stelleinheit gemäß dem Stand der Technik in einer Querschnittsdarstellung. Diese elektromagnetische Stelleinheit ist für das Stellen eines als Zentralventil ausgebildeten hydraulischen Wegeventiles ausgeführt, welches radial innerhalb eines Innenrotors einer Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. Die elektromagnetische Stelleinheit umfasst zunächst eine Spule 01, die über einen Steckkontakt 02 elektrisch gespeist wird. Die Spule 01 ist innerhalb eines Spulenkörpers 03 angeordnet, der durch ein Umspritzen der Spule 01 mit einem Kunststoff gefertigt wird. Das mit der Spule 01 erzeugbare magnetische Feld wird über einen Weicheisenkreis, der aus einem Joch 04, einer Jochplatte 06, einem Polkern 07 und einem Gehäuse 08 besteht, auf einen axial beweglich gelagerten Magnetanker 09 übertragen. Das magnetische Feld übt über einen Luftspalt zwischen dem Polkern 07 und dem Magnetanker 09 eine magnetische Kraft auf den Magnetanker 09 aus. Diese magnetische Kraft wird über einen Druckstift 11 des Magnetankers 09 auf einen Kolben des Zentralventils (nicht gezeigt) übertragen. Die elektromagnetische Stelleinheit wird über einen Flansch 12 des Gehäuses 08 am Zentralventil oder an einem das Zentralventil umgebenden Gehäuse befestigt. Das mit der Spule 01 erzeugbare magnetische Feld wirkt nicht vollständig in die Verschieberichtung des Magnetankers 09, was durch eine Exzentrizität des Magnetankers 09 bedingt ist. Diese Exzentrizität ist zum einen durch ein Spiel des Magnetankers 09 und des Druckstiftes 11 in deren Lagerung bedingt. Zum anderen ist die Exzentrizität eine Folge einer Ab weichung von der Koaxialität zwischen einem Ankerlager 13 und einem Polkernlager 14. Diese Abweichung kann abhängig vom Montagekonzept und von den Toleranzen der Komponenten der elektromagnetischen Stelleinheit sehr groß sein. Aufgrund der Exzentrizität des Magnetankers 09 wirken Teile des mit der Spule 01 erzeugbaren magnetischen Feldes seitlich auf den Magnetanker 09, wodurch seitlich auf den Magnetanker 09 einwirkende Kräfte erzeugt werden. Diese seitlich wirkenden Kräfte sind proportional zur Exzentrizität des Magnetankers 09 oder auch proportional zum Quadrat der Exzentrizität des Magnetankers 09. Die aus der Abweichung der Koaxialität zwischen dem Ankerlager 13 und dem Polkernlager 14 resultierenden Fluchtungsfehler führen zu einem Verkippen des Magnetankers 09 in dessen Ankerlager 13. Infolge dieser Verkippung gleitet der Druckstift 11 nicht mehr auf der gesamten Lagerfläche des Polkernlagers 14, insbesondere kann es dazu kommen, dass der Druckstift 11 lediglich auf den Kanten des Polkernlagers 14 gelagert wird. Dies führt zu einer eingeschränkten Funktion der elektromagnetischen Stelleinheit und zu einem erhöhten Verschleiß des Druckstiftes 11 und des Polkernlagers 14. Im Weiteren führt der erhöhte Verschleiß zu einer zunehmenden Exzentrizität des Magnetankers 09, wodurch die seitlich auf den Magnetanker 09 einwirkenden Kräfte nochmals erhöht sind. In der Folge zeigt der Verschleiß einen progressiven Verlauf. Schließlich kommt es zum Ausfall der Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten der Brennkraftmaschine, insbesondere dadurch, dass die Einstellungen der Steuerzeiten der Brennkraftmaschine nicht mehr innerhalb der dafür zulässigen Zeiten erfolgen kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend von der in 1 gezeigten elektromagnetischen Stelleinheit darin, eine elektromagnetische Stelleinheit bereitzustellen, bei welcher der durch eine Exzentrizität eines Magnetankers bedingte erhöhte Verschleiß vermieden ist.
Die genannte Aufgabe wird durch eine elektromagnetische Stelleinheit gemäß dem beigefügtem Anspruch 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße elektromagnetische Stelleinheit dient der Verstellung eines hydraulischen Wegeventils, beispielsweise zur variablen Einstellung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine. Die elektromagnetische Stelleinheit umfasst zunächst eine Spule, mit welcher ein magnetisches Feld erzeugt werden kann. Die Stelleinheit umfasst weiterhin einen Anker mit einem Druckstift. Der Druckstift bildet einen Aktuator der elektromagnetischen Stelleinheit. Mithilfe des Druckstiftes kann auf das hydraulische Wegeventil eingewirkt werden, um dieses zu verstellen. Hierfür ist der Druckstift entlang seiner Achse verschiebbar. Diese Achse ist üblicherweise durch eine Symmetrieachse des Druckstiftes gebildet, die bei einer typischen Konstruktion von elektromagnetischen Stelleinheiten mit der Symmetrieachse des Ankers und/oder der Spule identisch ist. Um den Druckstift axial zu verschieben, wirkt der Anker auf den Druckstift ein, welcher die axiale Verschiebebewegung vorgibt. Der Anker und der Druckstift führen die axiale Verschiebebewegung üblicherweise gemeinsam aus. Der Anker befindet sich im magnetischen Feld der Spule, wodurch eine Magnetkraft auf ihn einwirkt, welche die Verschiebebewegung verursacht. Der Druckstift folgt der axialen Verschiebebewegung des Ankers. Die elektromagnetische Stelleinheit umfasst weiterhin eine Lagerung für den Druckstift. Die Lagerung ermöglicht eine axiale Verschiebebewegung des Druckstiftes, d. h. eine Bewegung in Richtung seiner Achse. Erfindungsgemäß sind der Anker und der Druckstift beweglich zueinander angeordnet. Der Anker ist hierbei in Richtung der durch das magnetische Feld der Spule bewirkten axialen Verschiebung auf den Druckstift anschlagend ausgerichtet, wobei der Anker unmittelbar oder mittelbar über beispielsweise ein bewegliches Verbindungselement am Druckstift anschlägt. Hierdurch ist es möglich, dass der Druckstift mithilfe des Ankers in Richtung des hydraulischen Wegeventils verschiebbar ist. Üblicherweise wirkt vom hydraulischen Wegeventil eine Kraft entgegen der vom Anker übertragenen Kraft, sodass der Anker über den Druckstift in seine Ausgangslage gedrängt wird. Durch die gegensinnig zueinander ausgerichteten Kräfte bedarf es keiner festen Verbindung zwischen dem Anker und dem Druckstift. Eine Verkippung des Ankers bewirkt keine Verkippung des Druckstiftes, da der Anker und der Druckstift zueinander beweglich sind. Hierdurch ist ein Verkanten des Druckstiftes in seiner Lagerung vollständig oder zumindest weitgehend verhindert.
Die erfindungsgemäße elektromagnetische Stelleinheit weist den besonderen Vorteil auf, dass durch eine einfach zu realisierende konstruktive Maßnahme deren Lebensdauer und Funktionssicherheit deutlich erhöht sind.
Der Druckstift und der Anker sind bevorzugt so anzuordnen, dass ihre Symmetrieachsen zumindest außerhalb eines Betriebszustandes zusammenfallen. Hierdurch kann die auf den Anker wirkende Kraft weitgehend vollständig als Kraft zum Verschieben des Druckstiftes wirken.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit ist der Druckstift gegenüber dem Anker in Richtung seiner Achse verschiebbar ist. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Druckstift und der Anker lose zueinander angeordnet sind, d. h. wenn es keine Verbindung gibt, welche den Druckstift und den Anker unmittelbar verbindet. Es liegt somit eine körperliche Trennung zwischen dem Druckstift und dem Anker vor. Bei dieser Ausführungsform sind der Druckstift und der Anker ausschließlich über die Lagerung des Druckstiftes sowie über eine Lagerung des Ankers und ggf. über einen Polkern, ein Joch und ein Gehäuse miteinander verbunden. Die Übertragung der Kraft vom Anker auf den Druckstift zum Verschieben des Druckstiftes erfolgt ausschließlich über einen Anschlagpunkt bzw. über eine Anschlagfläche, in welcher der Anker am Druckstift anschlägt.
Der Druckstift weist in seinem am Anker anschlagenden Ende bevorzugt eine Anschlagfläche in Form eines Pilzhutes auf. Die gewölbte Oberfläche des Pilzhutes verhindert ein Verkanten, wenn der Anker in einem verkippten Zustand am Druckstift anschlägt.
Die Druckstift und der Anker können bei alternativen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Stelleinheit beweglich miteinander verbunden sein, beispielsweise über ein Gelenk oder über ein elastisches Verbindungsstück. Diese Ausführungsform ist zu bevorzugen, wenn sicherzustellen ist, dass der Druckstift und der Anker grundsätzlich gemeinsam der axialen Verschiebebewegung in beide Richtungen folgen.
Die Lagerung des Druckstiftes weist eine Lagerungsfläche auf, die in einem mechanischen Kontakt mit dem Druckstift steht. Bei einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit ist ein in der Achse des Druckstiftes liegender Querschnitt der Lagerungsfläche zumindest abschnittsweise gegenüber dem Druckstift konvex geformt. In einer Querschnittsfläche, die in der Achse des Druckstiftes liegt, wird die Lagerungsfläche durch mindestens eine Linie, typischerweise zwei Linien repräsentiert. Bei einer zylindermantelförmigen Lagerungsfläche ist die Lagerungsfläche durch zwei gerade Linien repräsentiert. Bei dieser Ausführungsform der erfinderischen Lösung sind die beiden Linien gegenüber dem Druckstift zumindest abschnittsweise konvex ausgebildet. Die konvexe Formung der Lagerungsfläche verhindert ein Verkanten des Druckstiftes in der Lagerung, auch wenn Druckstift trotz der gegenüber dem Anker beweglichen Anordnung geringfügig verkippt. Der Druckstift wird dann auf einem anderen Bereich der konvex geformten Lagerungsfläche gelagert. Die konvex geformte Lagerungsfläche ermöglicht eine kantenfreie Lagerung des Druckstiftes über einen bestimmten Winkelbereich der Verkippung des Druckstiftes. Hierfür ist die konvexe Formung der Lagerungsfläche an die Form des Druckstiftes und an dessen mögliche Verkippung anzupassen.
Der Druckstift weist bevorzugt zumindest im Bereich der Lagerung eine zylindrische Form auf. Diese zylindrische Form wird innerhalb einer rotationssymmetrischen Lagerfläche der Lagerung gelagert. Bei dieser Ausführungsform der elektromagnetischen Stelleinheit ist gewährleistet, dass die durch die konvexe Formung der Lagerungsfläche ermöglichte Verhinderung eines Verkantens des Druckstiftes unabhängig von dessen Verdrehwinkel ist.
Die konvexe Form der Lagerungsfläche ist bevorzugt durch eine zum Druckstift gerichtete, umlaufende Wölbung gebildet. Durch die umlaufende Wölbung ist eine voltständig konvex geformte Lagerungsfläche realisiert. Die Wölbung ist bevorzugt kreisbogenförmig auszuführen. Der Radius des Kreisbogens kann der auftretenden Verkippung des Druckstiftes angepasst werden, wodurch gewährleistet ist, dass bei allen gegenüber dem inneren Lagerteil auftretenden Verkippungen des Druckstiftes die an dem Druckstift anliegende Lagerungsfläche maximal ist. Hierdurch ist ein durch eine Verkippung des Druckstiftes auftretender Verschleiß nahezu vollständig verhindert.
Die Lagerung für den Druckstift ist bevorzugt durch einen Einsatz gebildet, der direkt oder indirekt in einem Gehäuse der elektromagnetischen Stelleinheit befestigt ist. Die elektromagnetische Stelleinheit ist bevorzugt mithilfe des Gehäuses gegenüber dem hydraulischen Wegeventil befestigbar. Eine derartige Ausführung der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit ermöglicht eine sichere Übertragung der auf das hydraulische Wegeventil zu übertragenden Kraft zur Verstellung des Wegeventils.
Die Lagerung für den Druckstift besteht bevorzugt aus einem gehärteten Metall, wodurch eine lange Lebensdauer ermöglicht ist.
Die Spule ist bevorzugt innerhalb eines Spulenkörpers angeordnet und weist eine hohlzylindrische Grundform auf. Der Anker, ein Joch und ein Polkern sind bevorzugt im Hohlraum der hohlzylindrischen Grundform des Spulenkörpers angeordnet. Hierdurch ist eine effiziente Funktion und kompakte Bauweise der elektromagnetischen Stelleinheit gewährleistet. Hierbei sind der Anker, das Joch und der Polkern rotationssymmetrisch ausgeführt, wobei die Rotationsachsen der hohlzylindrischen Grundform des Spulenkörpers, des Ankers, des Jochs und des Polkernes zusammenfallen. Diese Rotationsachsen bilden die Achse der elektromagnetischen Stelleinheit, in welcher sich der Anker mit dem Druckstift translatorisch bewegt.
Der Spulenkörper wird bevorzugt mit seiner Mantelfläche und einer Grundfläche formschlüssig vom Gehäuse aufgenommen. Hierdurch ist eine sichere Montage des Spulenkörpers gegenüber dem hydraulischen Wegeventil gewährleistet, sodass große Kräfte zur Verstellung des hydraulischen Wegeventils übertragbar sind.
Die erfindungsgemäße elektromagnetische Stelleinheit weist bevorzugt weiterhin ein Ankerlager für eine axiale Verschiebung des Ankers auf. Bei einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit ist ein in der Achse des Ankers liegender Querschnitt einer Lagerungsfläche des Ankerlagers zumindest abschnittsweise gegenüber dem Anker konvex geformt ist. Diese Formung verhindert, dass der Anker bei einer Verkippung im Ankerlager verkantet, sodass eine reibungsarme Lagerung des Ankers im Ankerlager gewährleistet ist. Die Lagerungsfläche des Ankerlagers ist bevorzugt rotationssymmetrisch ausgebildet, wobei sie eine zum Anker gerichtete, umlaufende kreisbogenförmige Wölbung aufweist. Eine derart ballig ausgeführte Lagerungsfläche verhindert ein Verkanten auch bei größeren Verkippwinkeln des Ankers.
Die erfindungsgemäße elektromagnetische Stelleinheit ist besonders für das Stellen eines als Zentralventil ausgebildeten hydraulischen Wegeventils geeignet. Das Zentralventil ist radial innerhalb eines Innenrotors einer Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine angeordnet. Derartige Stelleinheiten werden auch als Zentralmagnet bezeichnet. Die erfindungsgemäße elektromagnetische Stelleinheit ist auch zum Verstellen anderer hydraulischer Wegeventile geeignet, beispielsweise auch bei Anwendungen außerhalb von Brennkraftmaschinen.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
1 eine elektromagnetische Stelleinheit für ein hydraulisches Wegeventil gemäß dem Stand der Technik; und
2 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit.
1 zeigt eine elektromagnetische Stelleinheit für ein hydraulisches Wegeventil zur variablen Einstellung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist und bereits in der Beschreibungseinleitung erörtert wurde.
2 zeigt eine Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit für ein hydraulisches Wegeventil, wobei die Darstellung auf die zentral angeordneten Bauteile beschränkt ist. Die gezeigte Ausführungsform der elektromagnetischen Stelleinheit ist insbesondere für das Stellen eines als Zentralventil ausgebildeten hydraulischen Wegeventils geeignet, welches radial innerhalb eines Innenrotors einer Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. Eine solche auch als Zentralmagnet bezeichnete elektromagnetische Stelleinheit dient der Nockenwellenverstellung. Die erfindungsgemäße elektromagnetische Stelleinheit weist zunächst ebenso wie die in 1 gezeigte elektromagnetische Stelleinheit gemäß dem Stand der Technik eine Spule 01, einen Spulenkörper 03, ein Joch 04, eine Jochplatte 06, einen Polkern 07, ein Gehäuse 08, einen Magnetanker 09 und einen Druckstift 11 auf. Der funktionelle Zusammenhang der genannten Komponenten gleicht dem funktionellem Zusammenhang der Komponenten der in 1 gezeigten elektromagnetischen Stelleinheit gemäß dem Stand der Technik.
Die in 2 gezeigte erfindungsgemäße elektromagnetische Stelleinheit unterscheidet sich von der in 1 gezeigten elektromagnetischen Stelleinheit insbesondere in der Ausführung des Druckstiftes 11 und des Ankers 09. Im Gegensatz zu der in 1 gezeigten elektromagnetischen Stelleinheit gemäß dem Stand der Technik, bei welcher der Druckstift 11 und der Anker 09 fest miteinander verbunden sind, sind der Druckstift 11 und der Anker 09 der in 2 gezeigten erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit voneinander ge trennt. Der Druckstift 11 und der Anker 09 sind aneinander anschlagend angeordnet. Sowohl der Druckstift 11 als auch der Anker 09 besitzen aufgrund ihrer Lagerung im Polkernlager 20 bzw. im Joch 04 und einem Ankerlager nur jeweils einen Freiheitsgrad, wodurch die axiale Verschiebung des Druckstiftes 11 durch den Anker 09 auch ohne feste oder bewegliche Verbindung zwischen dem Druckstift 11 und dem Anker 09 ermöglicht ist. Die Richtung dieser Verschiebebewegung liegt in einer Symmetrieachse 21, welche die Spule 01, das Joch 04, der Polkern 07, der Anker 09, das Polkernlager 20 und der Druckstift 11 zumindest außerhalb eines Betriebszustandes gemeinsam miteinander aufweisen.
In Bezug auf die in 1 gezeigte elektromagnetische Stelleinheit wurden Ursachen für ein Verkippen des Magnetankers 09 erläutert. Bei einem solchen Verkippen wird die Symmetrieachse des Ankers 09 gegenüber der Symmetrieachse 21 der Spule 01 und des Polkernlagers 20 verdreht. Durch die erfindungsgemäße Trennung des Druckstiftes 11 kommt es nicht oder nur kaum zu einem Verkippen des Druckstiftes 11, wodurch dieser weiterhin reibungsarm im Polkernlager 20 gelagert ist.
Der Druckstift 11 weist eine Anschlagfläche in Form eines Pilzhutes 23 auf, mit welchem der Druckstift 11 am Magnetanker 09 anschlägt. Der Pilzhut 23 weist eine konvex geformte Wölbung auf, sodass eine Krafteinleitung über den Magnetanker 09 auch dann senkrecht in die Oberfläche des Pilzhutes 23 erfolgt, wenn der Magnetanker 09 verkippt ist.
Eine Lagerungsfläche 22 des Polkernlagers 20 weist in einem in der Symmetrieachse 21 liegenden Querschnitt eine gegenüber dem Druckstift 11 konvexe Formung auf. Die konvexe Form ist durch zwei im Wesentlichen gerade Abschnitte gegeben, die in einem Übergangsbereich stetig ineinander übergehen. Hierdurch kann der Druckstift in einem geringen Maße verkippen, ohne dass er im Polkernlager 20 verklemmt oder verkantet.
Die konvexe Formung der Lagerungsfläche 22 führt auch dazu, dass zwischen dem Druckstift 11 und der Lagerungsfläche 22 in Richtung des Pilzhutes 23 ein Hohlraum ausgebildet ist, der ein Verklemmen des Pilzhutes 23, insbesondere eines Überganges zwischen dem Druckstift 11 und dem Pilzhut 23, im Polkernlager 20 verhindert.
Die Lagerungsfläche 22 kann mit einem Schmiermittel versehen werden, um die Reibung zwischen dem Druckstift 11 und der Lagerungsfläche 22 zu mindern.

01: Spule
02: Steckkontakt
03: Spulenkörper
04: Joch
05
06: Jochplatte
07: Polkern
08: Gehäuse
09: Magnetanker
10
11: Druckstift
12: Flansch
13: Ankerlager
14: Polkernlager
15
16
17
18
19
20: Polkernlager
21: Symmetrieachse
22: Lagerungsfläche
23: Pilzhut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10300974 A1 [0002]
- DE 10211467 A1 [0003]
- DE 10153019 A1 [0004]
- DE 102004057873 A1 [0005]
- DE 102005048732 A1 [0006]
- JP 2005-188630 A [0007]

Claims

Elektromagnetische Stelleinheit für ein hydraulisches Wegeventil, umfassend – eine Spule (01) zur Erzeugung eines magnetischen Feldes, – einen Anker (09) mit einem Druckstift (11), wobei der Druckstift (11) einen Aktuator der elektromagnetischen Stelleinheit bildet und in Richtung seiner Achse (21) durch den im magnetischen Feld der Spule (01) befindlichen Anker (09) verschiebbar ist; und – eine Lagerung (14; 20), durch die der Druckstift (11) für eine axiale Verschiebung gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (09) und der Druckstift (11) beweglich zueinander angeordnet sind, wobei der Anker (09) in Richtung der durch das magnetische Feld der Spule (01) bewirkten axialen Verschiebung auf den Druckstift (11) anschlagend ausgerichtet ist.
Elektromagnetische Stelleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstift (11) und der Anker (09) eine gemeinsame Symmetrieachse (21) besitzen.
Elektromagnetische Stelleinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstift (11) gegenüber dem Anker (09) in Richtung seiner Achse (21) verschiebbar ist.
Elektromagnetische Stelleinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstift (11) an seinem am Anker (09) anschlagenden Ende eine Anschlagfläche in Form eines Pilzhutes (23) aufweist.
Elektromagnetische Stelleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstift (11) und der Anker (09) durch ein Gelenk oder durch ein elastisches Verbindungsstück miteinander verbunden sind.
Elektromagnetische Stelleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung (20) eine Lagerungsfläche (22) besitzt, wobei ein in der Achse (21) des Druckstiftes (11) liegender Querschnitt der Lagerungsfläche (22) zumindest abschnittsweise gegenüber dem Druckstift (11) konvex geformt ist.
Elektromagnetische Stelleinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstift (11) im Bereich der Lagerung (20) eine zylindrische Form aufweist, und dass die Lagerungsfläche (22) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
Elektromagnetische Stelleinheit nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die konvexe Form der Lagerungsfläche (22) durch eine zum Druckstift (11) gerichtete, umlaufende Wölbung der Lagerungsfläche (22) gebildet ist.
Elektromagnetische Stelleinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung der Lagerungsfläche (22) kreisbogenförmig ist.
Elektromagnetische Stelleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung (20) durch einen Einsatz ge bildet ist, der in einem Gehäuse (08) der elektromagnetischen Stelleinheit befestigt ist.
Elektromagnetische Stelleinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit dem Gehäuse (08) gegenüber dem hydraulischen Wegeventil befestigbar ist.
Elektromagnetische Stelleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung (20) aus einem gehärteten Metall besteht.
Elektromagnetische Stelleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (01) in einem Spulenkörper (03) angeordnet ist.
Elektromagnetische Stelleinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (03) eine hohlzylindrische Grundform aufweist, wobei der Anker (09), ein Joch (04) und ein Polkern (07) im Hohlraum der hohlzylindrischen Grundform des Spulenkörpers (03) angeordnet sind.
Elektromagnetische Stelleinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (03) mit seiner Mantelfläche und einer Grundfläche formschlüssig vom Gehäuse (08) aufgenommen ist.
Elektromagnetische Stelleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin ein Ankerlager (13) für eine axiale Verschiebung des Ankers (09) aufweist, wobei ein in der Achse (21) des Ankers (09) liegender Querschnitt einer Lagerungsfläche des Ankerlagers zumindest abschnittsweise gegenüber dem Anker (09) konvex geformt ist.
Elektromagnetische Stelleinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungsfläche des Ankerlagers (13) rotationssymmetrisch ausgebildet ist und eine zum Anker (09) gerichtete, umlaufende kreisbogenförmige Wölbung aufweist.
Elektromagentische Stelleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie für das Stellen eines als Zentralventil ausgebildeten hydraulischen Wegeventils ausgeführt ist, welches radial innerhalb eines Innenrotors einer Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine angeordnet ist.