DE10018559C1

DE10018559C1 - Electromagnetic actuator for stroke valve in IC engine cylinder has guide sleeve of separate sintered component with stretched neck acting as valve actuator guide

Info

Publication number: DE10018559C1
Application number: DE10018559A
Authority: DE
Inventors: Christoph Mueller; Oliver Meister; Kurt Maute
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2000-04-14
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2001-06-21
Anticipated expiration: 2020-04-15

Abstract

The actuator incorporates a guide sleeve (12) for a tappet clearance compensation element. The bell-shaped guide sleeve is a separate component and has a part projecting into an axial bore (6) in an armature (3), which is formed as a stretched neck (11) and acts as axial guide for the valve actuator (5). The bell-shaped part of the sleeve contains the tappet clearance compensation element (7), and has a socket part to plug into the cylinder head of the IC engine. The guide sleeve is a one-part sintered component.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Betätigungsvor richtung für ein im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine ange ordnetes Hubventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an electromagnetic actuator direction for in the cylinder head of an internal combustion engine ordered globe valve according to the preamble of claim 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.An actuating device of the aforementioned type is known from DE 196 24 296 A1 known and coaxial to actuate each valve on a receiving space for an actuator in which its solenoids and the armature movable between them are arranged, via a valve actuating plunger and a hydraulic play in the transition to the lift valve the same element acts on the valve stem of the globe valve. The receiving space for the actuator assigned to the cylinder head is in the direction of the lift valve arranged in the cylinder head closed by a base plate, the one centrally to the axis of the lift valve and the valve actuating plunger The bushing forms the cylinder head side in a cylinder centered recording and which in turn is actuator in a cylindrical receptacle of the valve actuation fault engages the magnet coil and centers it. The the magnetic yoke associated with the magnetic coil in turn forms the axial guide for the valve actuating tappet. That from this acted upon hydraulic valve balancing element is in one Cup tappet arranged in the guide bushing axially ver is guided. This leads to an overall behavior expensively complex structure of the actuator, especially also the oil supply to the hydraulic valve lash adjuster lementes on the valve housing for the actuator valve floor and the guide bushing follows.

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.The invention has for its object an electromagnetic cal actuating device of the type mentioned to design that a simplified structure with improved functionality results.

Gemäß der Erfindung wird dies durch die Merkmale des Anspruches 1 erreicht.According to the invention this is through the features of the claim 1 reached.

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.The fact that the guide bush in the Lö invention solution forms an independent component, this is in its con structural structure simplified and can in particular what im Within the scope of the invention represents a preferred solution, also as Sintered bushing are manufactured with a view to the application conditions specific to the application no or no significant Post-processing is required and therefore particularly inexpensive is to be delivered. It also takes over according to the invention designed guide bush the direct guidance of the Ven tilbetigungsstößels, the as a guide for the Ventilbe tappet serving tapered, elongated neck area the guide bushing simultaneously guiding and aligning the Adjacent magnetic coil of the yoke Actuator serves and thereby the design of the oil guide to Match compensation element also in an appropriate manner and without Zu a well-lubricated and low-friction guide for enables the valve actuating tappet. The neck part of the feet rungsbuchse can be made relatively thin-walled, because the centering between the magnetic coil and the guide bush Advantage placed in the reinforced neck area of the neck that can. In particular, the invention also enables the direct arrangement of the hydraulic lash adjuster, preferably in the form of an inserted compensating element ment, on the valve actuating tappet, and this in connection with a simple, well-shielded oil supply and a Favorable connection of the anchor space to a leakage oil return.

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:Further details and features of the invention emerge from the subclaims. The invention is further described below using an exemplary embodiment with further details tert. Show it:

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. 1 is a partly very diagrammatic, simplified representation of an electromagnetic Betätigungsvor direction, wherein the off associated therewith form the lifting valve and of the cylinder head is not shown,

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. 2 shows a section of the schematic representation of FIG. 1, wherein the connection of the actuator of the actuating device to the cylinder head and the oil guide are illustrated, and

Fig. 3 eine Schnittdarstellung der in den Darstellungen ge mäß Fig. 1 und 2 verwendeten Führungsbuchse. Fig. 3 is a sectional view of the guide bushing used in the representations according to FIGS . 1 and 2.

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.Overall arrangements of electromagnetic actuating devices for stroke valves arranged in the cylinder head of internal combustion engines can be found, for example, in DE 196 24 296 A1. The present representation according to FIG. 1 is essentially limited to the representation of the actuator and the guide bushing provided in the transition to the cylinder head, according to the invention forming an independent component and aligning and supporting the actuator relative to the cylinder head.

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.Of the actuator designated 1 as a whole, 2 and 3 denote the axially spaced-apart, magnet-coils arranged in yokes, between which the armature 4 lies, which is connected to the valve actuating plunger 5 , which the yoke of the cylinder head-side magnet coil 3 centrally in an axial bore 6 penetrates and protrudes on the side facing away from the armature 4 beyond the magnetic coil 3 . On this over the magnet coil 3 protruding, free end of the valve actuating plunger 5 sits, as indicated schematically, a hydraulic lash adjuster 7 , which forms the transition from the valve actuation plunger 5 to the shaft 8 of a non-illustrated piston valve of a reciprocating piston internal combustion engine. The lift valve not shown further can shank side in üblicherwei se in the direction of its closed position, be spring-loaded and this spring load counteracts the support pin 9, which is supported on the plate-shaped armature 4 and an illustrated for non housing of the actuator 1 supported Fe 10 is acted upon.

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.In the illustration according to FIG. 1, the armature 4 assumes its lower position, which corresponds to the open position of the lift valve, not shown. The stroke between the open and closed positions corresponds to the adjustment path of the armature 4 between its impact positions on the yokes of the solenoids 2 and 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.The valve actuating tappet 5 is guided in the passage area through the magnetic coil 3 or its yoke over the neck 11 of a guide bush 12 , which, as illustrated in FIG. 2, is to be fastened in a centered manner in a receiving bore 13 in the cylinder head 14 , the receiving bore 13 is concentric with the axis 15 of the globe valve. This also applies to the other elements of the actuating device, as indicated in FIG. 1.

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.The neck 11 as a tapered part of the guide bush 12 - see Fig. 3 - forms with its neck bore 16 the guide for the valve actuating tappet 5 and by its radially outer support in the axial bore 6 of the yoke of the magnet coil 3, a centering guide for the latter, so that About the guide bush 12, the alignment of the actuator 1 on the cylinder head 14 coaxial to the axis 15 of the stroke valve indicated only with its shaft 8 is reached. The neck 11 extends over the greater part of the axial length of the magnet coil 3 or de ren yokes, so that there is an elongated guide for the actuating plunger 5 .

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.In this management of the oil inlet is on the valve play compensating selement integrated 7, wherein the neck 11 tion of a Radialboh is penetrated 17, corresponds to the radial bore 18 in the valve operating plunger 5, which opens to an axial bore 19 in the valve operating plunger 5, which in turn at the free The end of the valve actuating tappet 5 ends and the valve play compensation element 7, which is attached in the exemplary embodiment, is supplied when the bores 18 and 17 are covered and the connection to the oil supply to the cylinder head is given as a result. The neck 11 furthermore has an axial groove 20 which passes over the length of the neck 11 and is discharged via the possible leak oil from the bore 6 and the receiving space of the armature 4 , who can.

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.The figures illustrate that the guide bushing 12 opposite the neck 11 widened in their and comprehensive the Recordin meraum for the valve play compensating element 7 Be rich radially outside a thickening in the form of an annular collar 21 and being xed fi in the receiving bore 13 via the collar 21, wherein the collar 21 is provided with an annular groove 22 in which a sealing element, not shown, is to be arranged. Adjacent to the collar 21 , the guide bush 12 in the transition to the neck 11 in a cup-shaped basic shape with a neck 11 starting from the bowl bottom as a stem-shaped approach egg nen reduced area 23 in the outer diameter, which is in line with an oil supply line 24 running in the cylinder head 14 , the through the bushing 12 receiving Zy cylinder head bore 13 is cut, so that in the region 23 of the guide bush 12 an annular connecting channel 25 between the interrupted through the bore 13 sections of the oil feed bore 24 is formed. This ring channel 25 is connected via a radial chamfer 27 ( FIG. 3) in the shoulder 28 of the bush 12 lying in the transition to the neck 11 with an axial groove 29 in the outer circumference of the neck 11 , which opens onto the radial bore 17 , which - see Fig. 2 - with the radial bore 18 in the valve actuating tappet 5 comes to overlap when the armature 4 assumes its upper position, which is adjacent to the magnet coil 2 and which corresponds to the closed position of the globe valve (not shown).

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.With the guide bushing 12 as a connecting and bridging element between the cylinder head 14 and actuator 1 and also guiding element for the actuator 1 and sliding guide for the valve actuating tappet 5 of the armature 4 , a simple component is created which integrates the perception of the above with a simple structure , quite different functions, so that a functionally and constructively advantageous solution is created. Associate with this are the advantages of a very simple manufacture for the guide bushing 12 as a largely rotationally symmetrical part, the guide bushing 12 as a whole being able to be manufactured as a sintered bushing, so that practically no reworking is required, and this with an overall assembly-friendly construction which In integration of the actuator 1 in the actuating device and its connection to the cylinder head 14 with simultaneous manufacture of the oil supply paths as a plug connection, so that a quick and error-free assembly can be achieved.

Claims

1.Electromagnetic actuator for a lift valve arranged in the cylinder head of an internal combustion engine with egg nem valve stem and a hydraulic valve lash compensation element, which is located in the transition to the valve stem, acted upon by a valve actuating plunger, which is connected as an actuator of an actuator of the actuator with its armature and in an axial bore one of the solenoid spools, between which the armature is movable, passes through, which is aligned with the cylinder head via a guide bushing, which engages on the part of the solenoid coil and the cylinder head in each case in a cylindrical receptacle and receives the valve clearance compensation element, characterized that the guide bushing ( 12 ) forms an independent component and the part of the guide bushing ( 12 ) protruding into the receptacle (axial bore 6 ) of the magnet coil ( 3 ) as a tapered and elongated neck ( 11 ) for the axial guide for the valve actuation plunger ( 5 ) forms.

2. Electromagnetic actuator according to claim 1, characterized in that the guide bush ( 12 ) is bell-shaped and that the neck ( 11 ) forms an extension of the bell-shaped bushing part.

3. Electromagnetic actuating device according to claim 2, characterized in that the bell-shaped part of the guide bushing ( 12 ) forms a receiving space for the valve clearance compensation element ( 7 ) and has a socket part guided in the cylinder head ( 14 ) of the internal combustion engine.

4. Electromagnetic actuating device according to claim 2 or 3, characterized in that the bell-shaped part of the guide bushing ( 12 ) in the loading area of its end remote from the neck ( 11 ) has a radially outer ring collar ( 21 ).

5. Electromagnetic actuator according to claim 4, characterized in that the annular collar ( 21 ) is provided with a radial groove ( 22 ) for receiving a sealing ring.

6. Electromagnetic actuating device according to one of the preceding claims, characterized in that the oil supply from the cylinder head ( 14 ) on the valve actuating tappet ( 5 ) acted upon valve clearance compensation element ( 7 ) via the guide bushing ( 12 ).

7. Electromagnetic actuating device according to claim 6, characterized in that the transition of the oil supply from the guide bush ( 12 ) to the valve actuating tappet ( 5 ) in the region of the neck ( 11 ) of the guide bushing ( 12 ) serving as a guide for the valve actuating tappet ( 5 ). lies.

8. Electromagnetic actuating device according to one of the preceding claims, characterized in that the valve clearance compensation element ( 7 ) is placed on the end of the valve actuating tappet ( 5 ) in the guide bushing ( 12 ).

9. Electromagnetic actuating device according to one of the preceding claims, characterized in that the guide bush ( 12 ) is formed as a one-piece sintered part.