EP3025358B1 - Elektromagnetische stellvorrichtung und system zur verstellung einer funktionalität eines kraftfahrzeugaggregats - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stellvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, wie sie aus der DE 10 2011 050 730 A1 oder der DE 10 2011 003 760 A1 bekannt ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein System zur Verstellung einer Funktionalität eines eine Verstellnut anbietenden Kraftfahrzeugaggregats unter Nutzung einer solchen elektromagnetischen Stellvorrichtung.
• Aus dem Stand der Technik sind elektromagnetische Stellvorrichtungen bekannt, welche insbesondere und vorteilhaft als Nockenwellen-Verstellvorrichtungen für einen Verbrennungsmotor Anwendung finden. Eine derartige, als gattungsbildend vorausgesetzte Vorrichtung offenbart die WO 2008/155119 A1 der Anmelderin, bei welcher die elektromagnetische Stellvorrichtung in Form eines Mehrfach-Aktuators eine Mehrzahl von parallel zueinander geführten, von jeweils zugeordneten Ankereinheiten angetriebene Stößelvorrichtungen aufweist, welche entsprechend einer jeweiligen Stellposition mit einer Verstellnut der Nockenwellenverstellung in Eingriff treten können. Eine einer jeweiligen der Stößeleinheiten zugeordnete Ankereinheit weist dabei vorteilhaft einen (etwa aus einem zylindrischen, eine plante Fläche zum Zusammenwirken mit einem dem Eingriffsende entgegengesetzten ankerseitigen Ende der Stößeleinheit) ausgebildeten Mitnehmerabschnitt sowie einen langgestreckten Führungsstößel auf, welcher in einem stationären Kern einer jeweiligen Ankereinheit (Ankermittel) axial bewegbar geführt ist. Derartige Aktuatoren sind sowohl im Hinblick auf ihre Betriebseigenschaften, als auch betreffend eine kostengünstige, großserientaugliche Fertigung vorteilhaft und haben sich - auch über den beschriebenen und bevorzugten Einsatzkontext der Nockenwellenverstellung hinaus - für eine Vielzahl von Stellanwendungen bewährt und durchgesetzt.
• Die Fig. 2 und 3 illustrieren die Ausgangssituation für die vorliegende Erfindung in Form einer Weiterbildung der aus der WO 2008/155119 bekannten Technologie, wobei die Fig. 2 einen in einem (hier zylindrischen) Gehäuse 10 aufgenommenen Doppelaktuator in Form eines Paares von jeweils von Spuleneinheiten 12 umschlossenen stationären Kernelementen 14, 16 zeigt, denen gegenüber jeweils Ankereinheiten 18 bzw. 20 parallel zu einer Gehäuse-Mittelachse 22 bewegbar antreibbar sind. In ansonsten bekannter Weise erfolgt dieser Antrieb durch eine mittels der Spuleneinheiten 12 bei jeweiliger Aktivierung erzeugte abstoßende Kraft auf Mitnehmerabschnitte 24 bzw. 26 der jeweiligen Ankereinheiten 18 bzw. 20, wobei diese Mitnehmerabschnitte axial magnetisierte Permanentmagnetscheiben aufweisen; zur weiteren Erläuterung wird insoweit auch auf die vorveröffentlichte WO 2008/155119 verwiesen. An den Mitnehmerabschnitten 24 bzw. 26 ansitzende, langgestreckt-stößelartige Ankerführungsabschnitte 28 bzw. 30 sind in einem Gehäuse-Führungsabschnitt axial beweglich geführt und ermöglichen, dass die gegenüber den Führungsabschnitten 28, 30 verbreiterten Mitnehmer 24 bzw. 26 dort jeweils exzentrisch aufsitzende und magnetisch haftende Stößeleinheiten 34 bzw. 36 aus dem Führungsgehäuseabschnitt 32 herausführen können. Endseitig treten dann Eingriffsenden 38 bzw. 40 der Stößel 34, 36 in einem (jeweils anzusteuernden) herausgefahrenen Eingriffszustand in Eingriff mit einer zugeordneten Steuernut der Nockenwellenverstellung und bewirken so in ansonsten bekannter Weise die Verstellung der Motorfunktionalität, indem die Verstellnut mit darin eingreifendem Stößelende eine Axialbewegung einer zugeordneten Nocken-Verstellwelle erzwingt.
• Zur weiteren Erläuterung der Hintergründe und der daraus resultierenden Problematik wird im Weiteren verwiesen auf die Schemadarstellungen der Fig. 4 bis 8, wobei zunächst in einer ersten Schemadarstellung die Fig. 5 verdeutlicht, wie eine (lediglich schematisch gezeigte) elektromagnetische Stellvorrichtung, konkret ausgebildet etwa in der Konfiguration der Fig. 2, 3, mit einem Eingriffsende 40 eines Stößels im ausgefahrenen Zustand eingreift in eine Stellnut 42 einer zur Verstellung vorgesehenen, um eine eigene Verstellachse 44 rotierenden Welle. Die Abwicklungen der Fig. 6 bzw. 7 zeigen, dass die Nut 42 um den Umfang dieser Welle nicht etwa radial verläuft, sondern einen axialen Versatz X, wie in Fig. 6 gezeigt, aufweist. Um diesen axialen Hub ist damit die Welle durch das Eingreifen des Stößelendes 38 verschiebbar, nämlich dadurch, dass die (typischerweise im Motorraum bzw. am Verbrennungsmotor selbst stationär und unbeweglich montierte) elektromagnetische Stellvorrichtung mit ihrem exemplarisch gezeigten Stößel 36 (bzw. dem zugeordneten Eingriffsende 40) im Eingriffszustand den in Fig. 7 gezeigten Weg (gestrichelte Doppelpunkt-Linie 48) verfährt und dafür sorgt, dass der (entsprechend entlang der Verstellachse 44 unbewegliche) Stößel mit seinem Stößelende durch das Eingreifen in die Nut die Verstellung entlang des Hubes x in Fig. 6 bewirkt. Konkret zeigt zur Illustration die Fig. 7 drei Positionen dieses eingreifenden Stößels, bezeichnet mit dem Bezugszeichen 50 (für den Beginn des Eingreifens), 52 (für einen Punkt im Eingriff-und Bewegungsablauf, bei welchem signifikante Kräfte durch das Stößelende in die Nut 42 und damit auf die Welle übertragen werden) sowie 54, welcher insoweit einen Endpunkt der Bewegung markiert, bei welchem typischerweise (durch geeignete Nutausgestaltung, etwa Anhebung des Nutengrundes, der Stößel aus seiner ausgefahrenen in eine eingeschobene Position zurückgeführt wird, etwa in die Position des rechtsseitigen Stößels 36 der Fig. 2).
• Die Fig. 8 verdeutlicht durch den grauen Pfeil 58 eine durch dieses Stellverhalten des Stößels entstehende Problematik, insbesondere betreffend ein auf den Gehäuseabschnitt 32 und mithin die Verbindung des Gehäuseabschnitts 32 zum umgebenden Gehäuse 10 resultierenden Drehmoments; zur weiteren Erläuterung werden die Pfeildiagramme der Fig. 4 herangezogen: Dadurch, dass entsprechend dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Paar von Stößeleinheiten (34 bzw. 36 in Fig. 2, Fig. 3), welche in den stirnseitigen Ansichten der Fig. 3 bzw. 4 durch eine Symmetrieachse 60 als Flächenhalbierende (sowohl einer Stirnfläche 62 des Gehäuseabschnitts 32, als auch einer umgebenden Stirnfläche 64 des Gehäuses 10) verbunden sind, erzeugt der diskutierte Krafteintrag, visualisiert als Pfeil 58, ein Drehmoment auf den Gehäuseabschnitt 32 relativ zum umgebenden Gehäuse 10. Die Fig. 4 erläutert die zugehörige Geometrie: Dadurch, dass entsprechend Pfeilrichtung 58 entlang der Wand der Nut 42 im Eingriffszustand 52 der Krafteintrag über das Eingriffsende auf den Gehäuseabschnitt nicht rein radial erfolgt (bezogen auf einen Flächenmittelpunkt 66, welcher im beschriebenen Beispiel der Fig. 2, 3 gleichermaßen Flächenmittel- und Flächenschwerpunkt sowohl für die vordere Führungs-Stirnfläche 62, als auch für die Gehäusestirnfläche 64 ist), entsteht ein Drehmoment, welches durch den Drehpfeil 68 in Fig. 4 visualisiert ist. Geometrisch liegt dies daran, dass - vergleiche die Darstellung der Fig. 4, bei welcher zusätzlich ein für einen Eingriffszustand etwa bei einem Rückstellen in der Nut 42 durch den Stößel 34 erzeugter Kraftvektor 70 gezeigt ist -, die Kraftvektoren sich entsprechend ihrer Verlängerung außerhalb des Mittelpunkts 66 treffen, mithin ein Querhebel vorliegt.
• In der mechanischen Konsequenz führt dann das durch die Darstellung 68 illustrierte Drehmoment dazu, dass eine mechanische Verbindung zwischen dem Gehäuse-Führungsabschnitt 32 (hier mit einstückig ansitzendem, die Gehäusestirnfläche 64 ausbildenden Ringflansch) und dem hohlzylindrischen Gehäuse 10, welche typischerweise über einen Presssitz oder dergleichen Verbindung realisiert ist, belastet wird. Da in einem Kraftfahrzeug-Betriebskontext ohnehin Vibrationen, thermische Beeinflussungen und weitere Kräfte auf diesen kritischen Gehäuseübergang wirken, wird durch den eingangs zum Stand der Technik beschriebenen Mechanismus die Belastung zusätzlich verstärkt.
• Vor dem Hintergrund, dass während einer gesamten Einsatzdauer einer solchen Nockenwellen-Verstellvorrichtung (damit praktisch während einer gesamten Motor-Lebensdauer) die Verbindung zwischen dem Gehäuseabschnitt 32 und dem Gehäuse 10 stabil bleiben muss, ferner für Fluiddichtigkeit der Vorrichtung gesorgt werden muss und vor dem Hintergrund, dass typischerweise in einem Kraftfahrzeugmotor-Einbaukontext der zur Verfügung stehende Bauraum für mechanische Verstärkungen oder Versteifungen begrenzt ist, entsteht das technische Problem, eine Belastung dieses kritischen Verbindungsübergangs zwischen den Gehäuseabschnitten 10, 32 zu minimieren.
• Entsprechend ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße elektromagnetische Stellvorrichtung so weiterzubilden, dass eine potentiell nachteilige, während des Stößeleingriffs in einen Stellpartner (etwa in die exemplarisch gezeigte Verstellnut) erzeugte Querkraft auf den Stößel und den zugeordneten Gehäuse-Führungsabschnitt zu keiner oder zumindest zu einer minimierten Beeinträchtigung der Gehäuseverbindung zwischen dem Gehäuse-Führungsabschnitt und dem die Ankereinheiten aufnehmenden Gehäuse führt. Dabei ist die grundsätzliche Lehre eines Versatzes einer Führungsöffnung einer Stößeleinheit gegenüber einer durch einen Flächenmittelpunkt des Gehäuses laufenden Linie als bekannt vorauszusetzen.
• Die Aufgabe wird durch die elektromagnetische Stellvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs sowie das System zur Verstellung einer Funktionalität eines eine Verstellnut anbietenden Kraftfahrzeugaggregats nach dem unabhängigen Patentanspruch 10 gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben, wobei insbesondere die die hauptanspruchsgemäße Stellvorrichtung weiterbildenden Unteransprüche als gleichermaßen das System weiterbildende Ansprüche als zur Erfindung gehörig offenbart anzusehen sind.
• In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise ist, in Abkehr vom herangezogenen Stand der Technik gemäß WO 2008/155119 (bzw. gemäß Darstellung in den Fig. 2 bis 8) ein Versatz als Strecke bzw. Abstand in der bzw. den Stirnflächen vorgesehen, um welchen die zwei Führungsöffnungen (Führungsbohrungen) zum Herausführen der Stößeleinheiten (bzw. deren Eingriffsenden) von dem zugehörigen Flächenmittelpunkt versetzt (entfernt) sind. Dies bedeutet, dass, etwa ausgehend vom Beispiel der Fig. 4, die Anordnung der Stößelenden (bzw. der zugehörigen Durchbrüche) in der Stirnfläche nicht mehr für die zwei Flächenachsen symmetrisch ist, vielmehr die Stößelführungen aus mindestens einer Achsenmitte heraus in der Stirnfläche um den Versatz versetzt bzw. vom Mittelpunkt beabstandet angeordnet sind. Im Idealfall ist dieser Versatz entsprechend einem vorteilhaft anzunehmenden Angriffswinkel des (durch die Nut im Eingriff bewirkten) seitlichen Kraftvektors auf das jeweilige Stößelende im Bereich zwischen 5 und 40°, bevorzugt zwischen 10 und 30°, und weiter bevorzugt zwischen 10 und 20° bemessen, so dass auf diese Weise dann der Kraftvektor durch die (jeweilige) Flächenmitte, also den jeweiligen Flächenmittelpunkt bzw. Flächenschwerpunkt verläuft und so bei diesem seitlichen Krafteintrag kein mechanisch nachteiliges Drehmoment mehr auf den Gehäuse-Führungsabschnitt (relativ zum Anker-Gehäuseabschnitt) wirkt. Mithin wird der Vorteil erreicht, dass gerade in einem langjährigen Dauerbetrieb bei einer Vielzahl von Nuteneingriffen keine zusätzliche Belastung dieser kritischen Verbindungsstelle entsteht.
• In konstruktiv bevorzugter und weiterbildungsgemäß günstiger Weise hat es sich dabei bewährt, die Führungsöffnungen (Führungsbohrungen) für die zwei Stößeleinheiten so in der Stirnfläche anzuordnen, dass geometrisch die gedachte Verbindungsstrecke zwischen diesen Führungsöffnungen (genauer: zwischen den axialen Mittelpunkten dieser jeweiligen Öffnungen) so zum Flächenmittelpunkt angeordnet ist, dass die Mittelsenkrechte durch die Verbindungsstrecke durch den Flächenmittelpunkt läuft.
• Während im Rahmen von praktischen Realisierungen der Erfindung üblicherweise die Führungsstirnfläche (also die Stirnfläche des Führungs-Gehäuseabschnitts) mittig-symmetrisch innerhalb der Gehäusestirnfläche liegt und entsprechend die Flächenmittelpunkte für beide Flächen zusammenfallen, sind gleichwohl Konstellationen denkbar, bei welchen diese auseinanderfallen; hier würde es dann geboten sein, dass der erfindungsgemäße Versatz insoweit für die Gehäusestirnfläche wirksam ist, um die nachteilige Drehmomentbelastung der Gehäuseverbindung zwischen dem (Anker)gehäuse und dem Gehäuse-Führungsabschnitt zu neutralisieren.
• Entsprechend ist es weiterbildungsgemäß möglich und von der Erfindung umfasst, nahezu beliebige Stirnflächenkonstellationen insbesondere des Führungsabschnitts vorzusehen, wobei allerdings punkt- oder achsensymmetrische Umfangskonturen weiterbildungsgemäß bevorzugt sind. Gleichermaßen ist es prinzipiell denkbar, auch die Stirnflächengeometrie des (Anker)gehäuses beliebig auszugestalten (solange die Drehmomentbeaufschlagung der Gehäuseverbindung auftreten kann), gleichwohl sind hier zylindrische Gehäuseformen und mithin eine kreisförmige Stirnkontur bevorzugt.
• Weiterbildungsgemäß im Rahmen der Erfindung ist eine Dimensionierungs- bzw. Konstruktionsvorschrift für den erfindungsgemäßen Versatz vorgegeben. Einerseits ist es bevorzugt, diesen Versatz durch den geometrischen Zusammenhang Versatz v = b x tan α zu beschreiben, wobei b der Hälfte der Verbindungsstrecke zwischen den Führungsöffnungen (genauer: deren Mittelpunkten) entspricht. Erfindungsgemäß bevorzugt ist es, bei typischen Nutgeometrien den Winkel α auf einen Winkel zwischen 5° und 40° einzustellen, weiter bevorzugt auf einen Bereich zwischen 10° und 30°, noch weiter bevorzugt auf einen Bereich zwischen ca. 10° und 15°.
• Alternativ kann die Dimensionierung für den Versatz v erfolgen, indem die Dimensionierungsvorschrift v = a x sin α lautet, wobei a das Streckenmaß (Entfernung) einer Mittelachse einer jeweiligen Führungsöffnung in der Stirnfläche zu einem Flächenmittelpunkt ist; sofern nicht ohnehin der Flächenmittelpunkt der Führungsstirnfläche zusammenfällt mit dem Flächenmittelpunkt der Gehäusestirnfläche, ist es bevorzugt, hier den Flächenmittelpunkt der Gehäusestirnfläche zu wählen.
• Weiterbildungsgemäß und im Rahmen einer bevorzugten Realisierungsform der Erfindung ist es vorzusehen, eine jeweilige der Stößeleinheiten lösbar mit den Ankermitteln zu verkoppeln, weiter bevorzugt durch das weiterbildungsgemäße Vorsehen der Mitnehmerabschnitte. Auf diese Weise kann etwa eine jeweilige Stößeleinheit relativ zur Ankereinheit rotieren, so dass auch diesbezüglich eine (potentiell für eine standzeit- bzw. lebensdauerschädliche) Drehmomentaufnahme verhindert wird. Wiederum vorteilhaft weiterbildend ist das (entsprechend lösbare) Aufsitzen der Stößeleinheit am ankerseitigen Ende permanentmagnetisch (nämlich mittels der vorteilhaft ankerseitig ohnehin zu Antriebszwecken vorhandenen Permanentmagnetmitteln), so dass günstige (lösbare) Haftwirkung kombiniert wird mit Drehbarkeit eines jeweiligen Stößels, womit ein guter technischer Kompromiss zwischen mechanischer Entkopplung einerseits (zum Zweck der Verringerung einer mechanischen Belastung der Stößel-Ankereinheit) sowie einer Haftung und eines Kraftübertrags andererseits zwischen Anker und Stößel gefunden werden konnte.
• Wiederum weiterbildungsgemäß von Vorteil ist es vorgesehen, mindestens eine der Stößeleinheiten an ihrem Eingriffsende durch gezielte Materialbeeinflussung oder Materialauswahl so auszugestalten, dass diese zum Zusammenwirken mit dem vorgesehenen Stellpartner (also typischerweise der Stellnut in der Nockenwellen-Verstelleinheit) bestmögliche Härte- bzw. Verschleißeigenschaften aufweist. Der typischerweise aus einem Metallmaterial realisierte Stößel kann zu diesem Zweck etwa in diesem Eingriffsbereich in besonderer Weise verschleißfest ausgestaltet sein, etwa durch ein (lokales) Härten am Eingriffsende, ergänzend oder alternativ ist es möglich, die langgestreckte Stößeleinheit entlang ihrer Erstreckungsrichtung mit mehreren (typischerweise fest und unlösbar miteinander verbundenen) verschiedenen Materialienabschnitten so auszugestalten, dass eine gewünschte erhöhte Verschleißfestigkeit durch entsprechend harte und zu diesem Zweck optimierte Materialien realisiert wird. Lediglich exemplarisch, gleichwohl zur Realisierung einer solchen Weiterbildung gilt der Gegenstand der DE 20 2012 104 122 der Anmelderin, insbesondere im Hinblick auf die Ausgestaltung des Eingriffsendes der Stößeleinheit, die zugehörigen Herstellungsverfahren sowie Materialparameter, als zur Erfindung gehörig in die vorliegende Anmeldung einbezogen.
• Das erfindungsgemäß beanspruchte System stellt die erfindungsgemäße elektromagnetische Stellvorrichtung in Beziehung zu dem Kraftfahrzeugaggregat, konkret dadurch, dass die elektromagnetische Stellvorrichtung gemäß Hauptanspruch im Zusammenwirken mit der eine Verstellnut aufweisenden, axial verschiebbar gelagerten Verstellachse beansprucht wird. Vorteilhaft ist diese zur Betätigung durch Eingriff mit dem Eingriffsende so relativ zu der Stellvorrichtung positioniert, dass ein in einem Eingriffszustand von der Verstellnut auf das Eingriffsende ausgeübter Kraftvektor sich (in der Projektion) durch den Flächenmittelpunkt der Gehäusestirnfläche erstreckt, mit anderen Worten, die Nutengeometrie mit der dadurch gegebenen Winkelvorgabe für den Kraftvektor und/oder ein Abstand zwischen zwei benachbarten Stößeleinheiten in der Stirnfläche so eingerichtet ist, dass erfindungsgemäß kein Drehmoment auf den Gehäuse-Führungsabschnitt wirkt.
• Weiterbildend ist es dafür vorteilhaft, das Gehäuse mit einer zentralen Mittelachse (welche dann typischerweise durch den Flächenmittelpunkt der Gehäuse-Stirnfläche läuft) so auf die Verstellachse auszurichten, dass die jeweiligen Mittelachsen sich orthogonal kreuzen.
• Im Ergebnis erreicht die vorliegende Erfindung eine signifikante mechanische Verbesserung der gattungsbildenden Technologie, dergestalt, dass durch gleichmäßiges Auslagern mindestens einer der Stößeleinheiten aus der bzw. den Stirnflächen entlang mindestens einer Achsendimension eine signifikante Drehmomentreduzierung (bis hin zu einer Drehmomentneutralisierung) eines durch die Steuernut seitlich auf den betreffenden Stößel und damit auf die Gehäuseverbindung zwischen Gehäuse-Führungsabschnitt und (umgebenden) Ankergehäuse wirkendes Drehmoment erreicht werden kann.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie genannter Zeichnungen; diese zeigen in

Fig. 1

eine Schemadarstellung zum Verdeutlichen des erfindungsgemäßen Vorgehens beim Anordnen von Führungsöffnungen (Führungsbohrungen) in der Führungsstirnfläche, hier bei einem Paar von parallel zueinander geführten Stößeleinheiten;

Fig. 2

eine Längsschnittansicht durch eine Doppelaktuatorvorrichtung zur Nockenwellenverstellung mittels eines Paares von Stößeleinheiten (als hausinterner, zum Anmeldungszeitpunkt unveröffentlichter Stand der Technik);

Fig. 3

eine stirnseitige Ansicht auf die zentrale Führungsstirnfläche sowie die diese umgebende Gehäusestirnfläche des Ausführungsbeispiels der Fig. 2 (wobei insoweit II-II die Schnittlinie für die Längsschnittansicht der Fig. 2 andeutet);

Fig. 4

eine Geometriedarstellung zum Verdeutlichen des Entstehens einer Drehmomentwirkung auf die Gehäuseverbindung im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 bei Kraftbeaufschlagung entlang des Kraftvektors 58;

Fig. 5 - 8

schematische Einzeldarstellungen zum Verdeutlichen der bei einem Eingriff eines Eingriffsendes einer Stößeleinheit in eine Stellnut entstehenden seitlichen Kräfte und

Fig. 9

eine Detaildarstellung aus der stirnseitigen Ansicht der Fig. 1 (genauer: des oberen rechten Quadranten) zum Verdeutlichen von Details des erfindungsgemäßen Dimensionierens, insbesondere zur Verdeutlichung der jeweiligen Abstände, Winkel und deren Beziehungen zueinander.

• Die Fig. 1 zeigt in schematischer Weise und analog der Darstellung zum (selbstgewählten) Stand der Technik gemäß Fig. 4 die Realisierung der Erfindung am konkreten Ausführungsbeispiel des Doppelaktuators, wie er in den Fig. 2 und 3 mit konstruktiven Details beschrieben wurde. Soweit nachfolgend nicht anders erläutert, gelten die in den Figuren gezeigten Details zur Ausführung gleichermaßen, wobei insbesondere, unter Berücksichtigung des nachfolgend im Detail zu diskutierenden Versatzes v, die Realisierungsform von Fig. 1 bzw. Fig. 9 als Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Rückgriff auf die konstruktiven Elemente der Fig. 2, 3 realisiert werden kann.
• Konkret zeigt die Darstellung der Fig. 1, wie Eingriffsenden 38' bzw. 40' um einen Versatz v entlang einer Symmetrieachse 80 aus dem Flächenmittelpunkt 66 verschoben sind, damit der durch das Eingreifen in die Nut 42 (Fig. 5 bis 8 insoweit analog) erzeugte seitliche Kraftvektor 58 nunmehr durch diesen Mittelpunkt 66 verläuft, entsprechend durch diese Kraft (mangels Hebelarm) kein Drehmoment mehr auf das Gehäuse 32 gebracht wird.
• Die Detailvergrößerung der Fig. 9 erläutert, wie dieser Versatz v dimensioniert werden kann: Zwischen den zueinander orthogonal stehenden, die Stirnfläche 62 aufspannenden Achsen 80 bzw. 60 beschreibt v als Versatz dasjenige Maß, um welches ein Bohrungsmittelpunkt 82 der der Stößeleinheit 36 (bzw. dem zugeordneten Eingriffsende 40) zugeordnete Bohrung, entlang der Achse 80, von der Achse 60 entfernt ist. Zur Vervollständigung eines rechtwinkligen Dreiecks beschreibt b die Hälfte des Abstandes zwischen dem Paar von Stößeleinheiten in der Stirnfläche (genauer: den Abstand zwischen den jeweiligen Mittelpunkten), und das Maß a beschreibt als Hypotenuse die Strecke zwischen dem Mittelpunkt 66 und dem Mittelpunkt 82.
• Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist durch den Nutverlauf der Nut 42 im kritischen Bereich ein Winkel des Kraftvektors von α = 15° vorgegeben, so dass bei der Realisierung bzw. Dimensionierung der elektromagnetischen Stellvorrichtung der Versatz v auf eine der beiden folgenden Weisen eingerichtet werden kann: $$\mathrm{v}=\mathrm{a}\times \mathrm{sin\alpha }$$

  

  $$\mathrm{v}=\mathrm{b}\times \mathrm{tan\; \alpha },$$

  

  wobei der Fachmann diejenige Dimensionierung wählen wird, welche einer jeweiligen Vorgabe entspricht bzw. durch geometrische Einbaubedingungen gegeben ist. Typischerweise besteht etwa das Interesse an einem Einbauort am Kraftfahrzeugmotor, um einen Abstand zwischen den benachbarten Stößeln (und damit das Maß b) möglichst klein zu halten.
• Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können beliebige andere Konfigurationen, auch betreffend die genaue Ausgestaltung jeweils zugeordneter Ankereinheiten, deren Anordnung im Gehäuse oder dergleichen entsprechend einem jeweiligen Anwendungsfall gestaltet und variiert werden, dies gilt etwa auch für andere Ausgestaltungen des Gehäuses - beispielsweise kann das Gehäuse 32 mehrteilig ausgeführt sein.
• Schließlich ist die vorliegende Erfindung zwar besonders günstig geeignet für den Einsatzkontext zur Verstellung einer Motorfunktionalität eines Verbrennungsmotors, jedoch ist die Erfindung nicht auf diesen Einsatzzweck beschränkt, sondern es ist prinzipiell möglich und von der Erfindung umfasst, auch andere Anwendungsgebiete dieser optimierten Technologie zugänglich zu machen.

Claims (11)

1. Elektromagnetische Stellvorrichtung mit
   zwei Ankermitteln (24, 26, 18, 20), die zum Ausüben einer Stellkraft auf zwei entlang einer Bewegungslängsachse langgestreckten, zueinander benachbart und parallel in einem gemeinsamen Führungsabschnitt (32) eines die Ankermittel aufnehmenden Gehäuses bewegbar geführten Stößeleinheiten (34, 36) ausgebildet sind,
   wobei die Stößeleinheiten jeweils ein zum Zusammenwirken mit einer Stellnut eines Kraftfahrzeugmotor-Verstellsystems ausgebildetes, zumindest in einem Eingriffszustand aus dem Führungsabschnitt heraustretendes Eingriffsende (38, 40) aufweisen
   und der gemeinsame Führungsabschnitt eine Führungsstirnfläche (62) ausbildet, in welcher den zwei Stößeleinheiten zugeordnete Führungsöffnungen, insbesondere Führungsbohrungen, freiliegen, dadurch gekennzeichnet, dass
   eine durch Mittelachsen der nur zwei Führungsöffnungen, insbesondere Führungsbohrungen, in der Führungsstirnfläche verlaufende Verbindungsstrecke (2b) einen Versatz (v) von einem Flächenmittelpunkt (66), insbesondere Flächenschwerpunkt, der Führungsstirnfläche ausbildet liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelsenkrechte der Verbindungsstrecke eine Symmetrieachse für die Führungsstirnfläche und/oder die Gehäusestirnfläche ausbildet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstirnfläche eine kreisförmige, ovale, rechteck- oder vieleckförmige Umfangskontur ausbildet oder im Umfang Mischformen von diesen beschreibt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz so eingerichtet ist, dass der Zusammenhang gilt: $$\mathrm{Versatz\; v}=\mathrm{b}\cdot \mathrm{tan\; \alpha },$$

   

   wobei b dem hälftigen Maß der Verbindungsstrecke
   und α einem Winkel zwischen 5° und 40°, bevorzugt zwischen 10° und 30°, entspricht.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz so eingerichtet ist, dass der Zusammenhang gilt: $$\mathrm{Versatz\; v}=\mathrm{a}\cdot \mathrm{sin\; \alpha },$$

   

   wobei a der Entfernung einer Mittelachse einer der Führungsöffnungen in der Führungs- und/oder Gehäusestirnfläche von einem jeweiligen Flächenmittelpunkt (66) und
   α einem Winkel zwischen 5° und 40°, bevorzugt zwischen 10° und 30°, entspricht.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (32) an oder in einem zumindest in einer Querrichtung gegenüber der Führungsstirnfläche verbreiterten Ankergehäuse (10), bevorzugt drehfest, verbunden ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Stößeleinheiten (34, 36) im Bereich des Eingriffsendes (38, 40) aus einem eine erhöhte Verschleißfestigkeit aufweisenden Material realisiert ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankermittel einen zum lösbaren Aufsitzen einer zugeordneten der Stößeleinheiten mit einem dem Eingriffsende gegenüberliegenden Ende ausgebildeten Mitnehmerabschnitt (24, 26) anbieten.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Stößeleinheiten in dem Führungsabschnitt (32) drehbar geführt ist und/oder die Stößeleinheiten (34, 36) zueinander parallel geführt sind.
10. System zur Verstellung einer Funktionalität eines eine Verstellnut (42) anbietenden Kraftfahrzeugaggregats, insbesondere einer die Verstellnut aufweisenden Nockenwellenverstellvorrichtung eines Verbrennungsmotors, mit einer elektromagnetischen Stellvorrichtung mit
    einer Mehrzahl von Ankermitteln (24, 26, 18, 20), die zum Ausüben einer Stellkraft auf eine Mehrzahl von entlang einer Bewegungslängsachse langgestreckten, zueinander benachbart in einem gemeinsamen Führungsabschnitt (32) eines die Ankermittel aufnehmenden Gehäuses bewegbar geführten Stößeleinheiten (34, 36) ausgebildet sind,
    wobei die Stößeleinheiten jeweils ein zum Zusammenwirken mit einer Stellnut eines Kraftfahrzeugmotor-Verstellsystems ausgebildetes, zumindest in einem Eingriffszustand aus dem Führungsabschnitt heraustretendes Eingriffsende (38, 40) aufweisen
    und der gemeinsame Führungsabschnitt eine Führungsstirnfläche (62) ausbildet, in welcher der Mehrzahl der Stößeleinheiten zugeordnete Führungsöffnungen, insbesondere Führungsbohrungen, freiliegen, und wobei
    eine durch Mittelachsen der nur zwei Führungsöffnungen, insbesondere Führungsbohrungen, in der Führungsstirnfläche verlaufende Verbindungsstrecke (2b) einen Versatz (v) von einem Flächenmittelpunkt (66), insbesondere Flächenschwerpunkt, der Führungsstirnfläche ausbildet,
    und einer die Verstellnut (42) aufweisenden, axial verschiebbar gelagerten Verstellachse, die zur Betätigung durch Eingriff mit dem Eingriffsende (40) so relativ zu der elektromagnetischen Stellvorrichtung positioniert ist, dass die Projektion des Kraftvektors (58) auf die Stirnfläche einer in einem Eingriffszustand von der Verstellnut auf das Eingriffsende ausgeübten Kraft sich durch den Flächenmittelpunkt der Gehäusestirnfläche erstreckt.
11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Stellvorrichtung so relativ zur Verstellachse ausgerichtet ist, dass die Verstellachse (44) sich orthogonal zu einer sich durch den Flächenmittelpunkt (66) der Gehäusestirnfläche und parallel zur Bewegungslängsachse erstreckenden Mittelachse (22) der Stellvorrichtung erstreckt und in dem Eingriffszustand axial bewegt werden kann.

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