DE10018559C1 - Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung für ein im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeordnetes Hubventil - Google Patents

Abstract

Für eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung eines im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeordneten Hubventils wird eine die Vereinfachung des Aufbaus und der Montage sowie die Verbesserung der Ölzufuhr zum Ventilspielausgleichselement ermöglichende Lösung vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Betätigungsvor­ richtung für ein im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine ange­ ordnetes Hubventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine Betätigungsvorrichtung der vorgenannten Art ist aus der DE 196 24 296 A1 bekannt und weist koaxial zum jeweils zu betäti­ genden Ventil einen Aufnahmeraum für einen Aktuator auf, in dem dessen Magnetspulen und der zwischen diesen hubbewegliche Anker angeordnet sind, der über einen Ventilbetätigungsstößel und ein im Übergang zum Hubventil liegendes hydraulisches Spielaus­ gleichselement den Ventilschaft des Hubventiles beaufschlagt. Der dem Zylinderkopf zugeordnete Aufnahmeraum für den Aktuator ist in Richtung auf das im Zylinderkopf angeordnete Hubventil über eine Bodenplatte verschlossen, die zentral eine zur Achse des Hubventiles und des Ventilbetätigungsstößels liegende Füh­ rungsbuchse bildet, welche zylinderkopfseitig in einer zylin­ drischen Aufnahme zentriert ist und die ihrerseits aktuatorsei­ tig in eine zylindrische Aufnahme der vom Ventilbetätigungsstö­ ßel durchsetzten Magnetspule eingreift und diese zentriert. Das der Magnetspule zugeordnete Magnetjoch seinerseits bildet die axiale Führung für den Ventilbetätigungsstößel. Das von diesem beaufschlagte hydraulische Ventilausgleichselement ist in einem Tassenstößel angeordnet, der in der Führungsbuchse axial ver­ schieblich geführt ist. Dies führt zu einem insgesamt verhält­ nismäßig aufwendigen Aufbau der Betätigungsvorrichtung, zumal auch die Ölversorgung des hydraulischen Ventilspielausgleichse­ lementes über den den Aufnahmeraum für den Aktuator ventilsei­ tig begrenzenden und die Führungsbuchse enthaltenden Boden er­ folgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagneti­ sche Betätigungsvorrichtung der eingangs genannten Art dahinge­ hend auszugestalten, dass sich ein vereinfachter Aufbau mit verbesserter Funktionalität ergibt.

Gemäß der Erfindung wird dies durch die Merkmale des Anspruches 1 erreicht.

Dadurch, dass die Führungsbuchse bei der erfindungsgemäßen Lö­ sung ein eigenständiges Bauteil bildet, ist diese in ihrem kon­ struktiven Aufbau vereinfacht und kann insbesondere, was im Rahmen der Erfindung eine bevorzugte Lösung darstellt, auch als Sinterbuchse hergestellt werden, die im Hinblick auf die anwen­ dungsspezifischen Gegebenheiten keine oder keine wesentliche Nachbearbeitung verlangt und somit besonders preisgünstig her­ zustellen ist. Darüber hinaus übernimmt die gemäß der Erfindung ausgestaltete Führungsbuchse die unmittelbare Führung des Ven­ tilbetätigungsstößels, wobei der als Führung für den Ventilbe­ tätigungsstößel dienende verjüngte, langgestreckte Halsbereich der Führungsbuchse gleichzeitig der Führung und Ausrichtung der benachbart liegenden, von einem Joch umfassten Magnetspule des Aktuators dient und dadurch die Gestaltung der Ölführung zum Spielausgleichselement auch in zweckmäßiger Weise und ohne Zu­ satzaufwand eine gut geschmierte und reibungsarme Führung für den Ventilbetätigungsstößel ermöglicht. Der Halsteil der Füh­ rungsbuchse kann verhältnismäßig dünnwandig ausgeführt werden, da die Zentrierung zwischen Magnetspule und Führungsbuchse mit Vorteil in den verstärkten Ansatzbereich des Halses gelegt wer­ den kann. Insbesondere ermöglicht die Erfindung auch die unmit­ telbare Anordnung des hydraulischen Spielausgleichselementes, bevorzugt in der Ausgestaltung als gestecktes Ausgleichsele­ ment, auf dem Ventilbetätigungsstößel, und dies in Verbindung mit einer einfachen, gut abgeschirmten Ölversorgung sowie einem günstigen Anschluss des Ankerraumes an eine Leckölrückführung.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles mit weiteren Details erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise stark schematisierte, vereinfachte Darstellung einer elektromagnetischen Betätigungsvor­ richtung, wobei die in Verbindung damit stehende Aus­ bildung des Hubventiles und des Zylinderkopfes nicht gezeigt ist,

Fig. 2 ein Ausschnitt aus der Schemadarstellung gemäß Fig. 1, wobei der Anschluss des Aktuators der Betätigungs­ vorrichtung an den Zylinderkopf und die Ölführung veranschaulicht sind, und

Fig. 3 eine Schnittdarstellung der in den Darstellungen ge­ mäß Fig. 1 und 2 verwendeten Führungsbuchse.

Gesamtanordnungen elektromagnetischer Betätigungsvorrichtungen für im Zylinderkopf von Brennkraftmaschinen angeordneten Hub­ ventile sind beispielsweise der DE 196 24 296 A1 zu entnehmen. Die vorliegende Darstellung gemäß Fig. 1 beschränkt sich im wesentlichen auf die Darstellung des Aktuators und der im Über­ gang desselben zum Zylinderkopf vorgesehenen, erfindungsgemäß ein eigenständiges Bauteil bildenden und den Aktuator gegenüber dem Zylinderkopf ausrichtenden und abstützenden Führungsbuchse.

Von dem insgesamt mit 1 bezeichneten Aktuator sind mit 2 und 3 die axial zueinander beabstandeten, in Jochen angeordneten Ma­ gnetspulen bezeichnet, zwischen denen der Anker 4 liegt, der mit dem Ventilbetätigungsstößel 5 verbunden ist, welcher das Joch der zylinderkopfseitigen Magnetspule 3 zentral in einer Axialbohrung 6 durchsetzt und auf der dem Anker 4 abge­ wandten Seite über die Magnetspule 3 hinausragt. Auf diesem über die Magnet­ spule 3 hinausragenden, freien Ende des Ventilbetätigungsstö­ ßels 5 sitzt, wie schematisiert angedeutet, ein hydraulisches Spielausgleichselement 7, das den Übergang vom Ventilbetäti­ gungsstößel 5 zum Schaft 8 eines nicht weiter dargestellten Hubventiles einer Hubkolbenbrennkraftmaschine bildet. Das nicht weiter dargestellte Hubventil kann schaftseitig in üblicherwei­ se in Richtung auf seine Schließlage federbelastet sein, und dieser Federbelastung wirkt der Stützbolzen 9 entgegen, der sich auf dem plattenförmigen Anker 4 abstützt und der über eine zum nicht dargestellten Gehäuse des Aktuators 1 abgestützte Fe­ der 10 beaufschlagt ist.

In der Darstellung gemäß Fig. 1 nimmt der Anker 4 seine der Öffnungslage des nicht dargestellten Hubventiles entsprechende, untere Lage ein. Der Hub zwischen Öffnungs- und Schliesslage entspricht dem Verstellweg des Ankers 4 zwischen seinen An­ schlaglagen an den Jochen der Magnetspulen 2 und 3.

Die Führung des Ventilbetätigungsstößels 5 erfolgt im Durch­ gangsbereich durch die Magnetspule 3 bzw. deren Joch über den Hals 11 einer Führungsbuchse 12, die, wie in Fig. 2 veran­ schaulicht, in einer Aufnahmebohrung 13 des Zylinderkopfes 14 zentriert zu befestigen ist, wobei die Aufnahmebohrung 13 zur Achse 15 des Hubventiles konzentrisch liegt. Dies gilt auch für die anderen Elemente der Betätigungsvorrichtung, wie in Fig. 1 angedeutet.

Der Hals 11 als verjüngtes Teil der Führungsbuchse 12 - siehe Fig. 3 - bildet mit seiner Halsbohrung 16 die Führung für den Ventilbetätigungsstößel 5 und durch seine radial äußere Abstüt­ zung in der Axialbohrung 6 des Joches der Magnetspule 3 eine zentrierende Führung für letztere, so dass über die Führungs­ buchse 12 die Ausrichtung des Aktuators 1 auf den Zylinderkopf 14 koaxial zur Achse 15 des nur mit seinem Schaft 8 angedeute­ ten Hubventiles erreicht ist. Der Hals 11 erstreckt sich über den größeren Teil der axialen Länge der Magnetspule 3 bzw. de­ ren Joches, so dass sich für den Betätigungsstößel 5 eine lang­ gestreckte Führung ergibt.

In diese Führung ist der Ölzulauf auf das Ventilspielausgleich­ selement 7 integriert, wobei der Hals 11 von einer Radialboh­ rung 17 durchsetzt ist, zu der eine Radialbohrung 18 im Ventil­ betätigungsstößel 5 korrespondiert, die auf eine Axialbohrung 19 im Ventilbetätigungsstößel 5 ausmündet, welche ihrerseits am freien Ende des Ventilbetätigungsstößels 5 endet und das im Ausführungsbeispiel aufgesteckte Ventilspielausgleichselement 7 bei Überdeckung der Bohrungen 18 und 17 und dadurch gegebenem Anschluss an die Ölversorgung des Zylinderkopfes versorgt. Der Hals 11 weist desweiteren eine Axialnut 20 auf, die über die Länge des Halses 11 durchläuft und über die etwaiges Lecköl aus der Bohrung 6 und dem Aufnahmeraum des Ankers 4 abgeführt wer­ den kann.

Die Figuren veranschaulichen, dass die Führungsbuchse 12 gegen­ überliegend zum Hals 11 in ihrem aufgeweiteten und den Aufnah­ meraum für das Ventilspielausgleichselement 7 umfassenden Be­ reich radial aussen eine Verdickung in Form eines Ringbundes 21 aufweist und über den Ringbund 21 in der Aufnahmebohrung 13 fi­ xiert ist, wobei der Ringbund 21 mit einer Ringnut 22 versehen ist, in der ein nicht dargestelltes Dichtelement anzuordnen ist. Anschliessend an den Ringbund 21 weist die Führungsbuchse 12 im Übergang auf den Hals 11 bei napfförmiger Grundform mit vom Napfboden ausgehendem Hals 11 als stielförmigen Ansatz ei­ nen im Außendurchmesser reduzierten Bereich 23 auf, der in Überdeckung zu einer im Zylinderkopf 14 verlaufenden Ölzufuhr­ leitung 24 liegt, die durch die die Buchse 12 aufnehmende Zy­ linderkopfbohrung 13 angeschnitten ist, so dass im Bereich 23 der Führungsbuchse 12 ein ringförmiger Verbindungskanal 25 zwi­ schen durch die Bohrung 13 unterbrochenen Abschnitten der Ölzu­ fuhrbohrung 24 entsteht. Dieser Ringkanal 25 steht über einen radialen Anschnitt 27 (Fig. 3) in der im Übergang auf den Hals 11 liegenden Schulter 28 der Buchse 12 mit einer Axialnut 29 im Aussenumfang des Halses 11 in Verbindung, die auf die Radial­ bohrung 17 mündet, welche - siehe Fig. 2 - mit der Radialbohrung 18 im Ventilbetätigungsstössel 5 zur Überdeckung kommt, wenn der Anker 4 seine obere, der Magnetspule 2 benachbarte und der Schliesslage des nicht weiter dargestellten Hubventiles entsprechende Stellung einnimmt.

Mit der Führungsbuchse 12 als Verbindungs- und Überbrückungse­ lement zwischen Zylinderkopf 14 und Aktuator 1 sowie auch Füh­ rungselement für den Aktuator 1 und Gleitführung für den Ven­ tilbetätigungsstößel 5 des Ankers 4 ist ein einfaches Bauteil geschaffen, das bei einfachem Aufbau integrierend die Wahrneh­ mung der vorstehenden, recht unterschiedlichen Funktionen er­ möglicht, so dass eine funktional und konstruktiv vorteilhafte Lösung entsteht. Mit dieser verbünden sind die Vorteile einer sehr einfachen Herstellung für die Führungsbuchse 12 als weit­ gehendst rotationssymmetrischem Teil, wobei die Führungsbuchse 12 insgesamt als Sinterbuchse hergestellt werden kann, so dass praktisch keine Nacharbeiten erforderlich sind, und dies bei einer insgesamt auch montagegünstigen Konstruktion, die die In­ tegration des Aktuators 1 in die Betätigungsvorrichtung und dessen Verbindung zum Zylinderkopf 14 bei gleichzeitiger Her­ stellung der Ölversorgungswege als Steckverbindung ermöglicht, so dass auch eine schnelle und fehlerfreie Montage erreicht werden kann.

Claims (9)

1. Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung für ein im Zylin­ derkopf einer Brennkraftmaschine angeordnetes Hubventil mit ei­ nem Ventilschaft und einem hydraulischen Ventilspielausgleichs­ element, das, im Übergang zum Ventilschaft liegend, von einem Ventilbetätigungsstößel beaufschlagt ist, der als Stellglied eines Aktuators der Betätigungsvorrichtung mit dessen Anker verbunden ist und in einer Axialbohrung die eine der Magnetspu­ len, zwischen denen der Anker hubbeweglich ist, durchsetzt, die gegenüber dem Zylinderkopf über eine Führungsbuchse ausgerich­ tet ist, welche seitens der Magnetspule und des Zylinderkopfes jeweils in eine zylindrische Aufnahme eingreift und das Ventilspielausgleich­ selement aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbuchse (12) ein eigenständiges Bauteil bildet und der in die Aufnahme (Axialbohrung 6) der Magnetspule (3) hineinragende Teil der Führungsbuchse (12) als verjüngter und gestreckter Hals (11) die axiale Führung für den Ventilbetäti­ gungsstößel (5) bildet.

2. Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbuchse (12) glockenförmig ausgebildet ist und dass der Hals (11) einen Fortsatz des glockenförmigen Buchsen­ teiles bildet.

3. Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der glockenförmige Teil der Führungsbuchse (12) einen Aufnahmeraum für das Ventilspielausgleichselement (7) bildet und einen im Zylinderkopf (14) der Brennkraftmaschine einsteck­ bar geführten Buchsenteil aufweist.

4. Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der glockenförmige Teil der Führungsbuchse (12) im Be­ reich seines vom Hals (11) abgelegenen Endes radial außen einen Ringbund (21) aufweist.

5. Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringbund (21) mit einer Radialnut (22) zur Aufnahme eines Dichtringes versehen ist.

6. Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölzuführung vom Zylinderkopf (14) auf das über den Ventilbetätigungsstößel (5) beaufschlagte Ventilspielausgleich­ selement (7) über die Führungsbuchse (12) verläuft.

7. Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang der Ölzuführung von der Führungsbuchse (12) auf den Ventilbetätigungsstößel (5) im Bereich des als Führung für den Ventilbetätigungsstößel (5) dienenden Halses (11) der Füh­ rungsbuchse (12) liegt.

8. Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilspielausgleichselement (7) auf das in der Füh­ rungsbuchse (12) auslaufende Ende des Ventilbetätigungsstößels (5) aufgesetzt ist.

9. Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Führungsbuchse (12) als einstückiges Sinterteil aus­ gebildet ist.