電磁調(diào)節(jié)裝置和用于調(diào)節(jié)機(jī)動車設(shè)備的功能的系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】電磁調(diào)節(jié)裝置和用于調(diào)節(jié)機(jī)動車設(shè)備的功能的系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明涉及一種按照獨立權(quán)利要求的前序部分的電磁調(diào)節(jié)裝置。本發(fā)明還涉及一種在使用這種電磁調(diào)節(jié)裝置的情況下用于調(diào)節(jié)具有調(diào)節(jié)槽的機(jī)動車設(shè)備的功能的系統(tǒng)。
[0002]由本發(fā)明已知電磁調(diào)節(jié)裝置，其尤其和優(yōu)選作為凸輪軸調(diào)節(jié)裝置用于內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用。這種類型構(gòu)造的設(shè)備由W0 2008/155119 A1公開，其中，電磁調(diào)節(jié)裝置以多重促動器的形式具有多個相互平行導(dǎo)引的、被相應(yīng)配屬的銜鐵單元驅(qū)動的挺桿裝置，該挺桿裝置對應(yīng)相應(yīng)的調(diào)節(jié)位置可以與凸輪軸調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)槽相嚙合。配屬于相應(yīng)挺桿單元的銜鐵單元在此優(yōu)選具有(基本上由圓柱形的平坦面構(gòu)成，用于與挺桿單元的與嚙合側(cè)相對置的銜鐵側(cè)的端部共同作用)設(shè)計的傳動件部段以及長形延伸的導(dǎo)引挺桿，該導(dǎo)引挺桿在相應(yīng)銜鐵單元(銜鐵件)的靜態(tài)芯體中軸向可移動地導(dǎo)引。這種促動器既在其運行特性方面、也在成本和批量生成方面是有利的，并且證明適用于多種調(diào)節(jié)應(yīng)用，不僅是所述的和有利的凸輪軸調(diào)節(jié)應(yīng)用。
[0003]圖2和3示出根據(jù)W0 2008/155119已知技術(shù)的改進(jìn)方案形式的本發(fā)明的基礎(chǔ)狀態(tài)，其中，圖2示出容納在(在此圓柱形的)殼體10中的雙促動器，其以一對分別被線圈單元12圍繞的靜態(tài)芯體14、16的形式示出，該芯體的分別相對置銜鐵單元18或20平行于殼體中軸線22可移動地被驅(qū)動。在其它已知的形式中，通過借助線圈單元12在相應(yīng)激活時產(chǎn)生施加在相應(yīng)銜鐵單元18的傳動件部段24或26上的沖力，實現(xiàn)這種驅(qū)動，其中，該傳動件部段具有軸向磁化的永磁塊；就此也引用了相同類型的在先公開的W0 2008/155119的其它公開內(nèi)容。在傳動件部段24或26上安裝的長形延伸的挺桿形式的銜鐵導(dǎo)引部段28或30在殼體導(dǎo)引部段中軸向可移動地被導(dǎo)引，并且使得與導(dǎo)引部段28、30相對置延伸的傳動件24或26在此可以將分別偏心安置的且磁力保持的挺桿單元34或36從導(dǎo)引殼體部段32中導(dǎo)出。隨后在端側(cè)，挺桿34、36的嚙合端部38或40在(分別受控的)駛出嚙合狀態(tài)下與凸輪軸調(diào)節(jié)裝置的配屬的控制槽相嚙合，并且由此以已知的方式進(jìn)行發(fā)動機(jī)性能的調(diào)節(jié)，方法是，調(diào)節(jié)槽與在其內(nèi)嚙合的挺桿端部強(qiáng)制配屬的凸輪調(diào)節(jié)軸軸向移動。
[0004]為了進(jìn)一步闡述背景和由此產(chǎn)生的問題，還引用了附圖4至8，其中，在第一附圖5中示出，如(僅僅示意示出的)電磁調(diào)節(jié)裝置具體按照圖2、3的配置設(shè)計，其具有挺桿的嚙合端部40，在駛出狀態(tài)下嵌入為了調(diào)節(jié)圍繞自身調(diào)節(jié)軸線44轉(zhuǎn)動的軸的調(diào)節(jié)槽42。圖6和7示出，槽42圍繞軸的周向不是大致徑向延伸的，而是如圖6所示具有軸向錯位X。為此，通過嚙合挺桿端部38，軸可以被移動這樣的軸向行程，即通過(通常在發(fā)動起室內(nèi)或在內(nèi)燃機(jī)上自身靜止的且不移動地安裝的)電磁調(diào)節(jié)裝置通過其示例示出的挺桿36(或配屬的嚙合端部40)在嚙合狀態(tài)下沿圖7所示的路程(雙點劃線48)移動，并且用于使(相應(yīng)沿調(diào)節(jié)軸線44不移動的)挺桿借助其挺桿端部通過在槽內(nèi)的嚙合引起沿圖6中的沖程X的調(diào)節(jié)。圖7具體示出了嚙合的挺桿的三個位置，由附圖標(biāo)記50(嚙合的開始)、52(嚙合和運動走向中的點，其中通過槽42內(nèi)的挺桿端部和軸傳遞特定的力)和54標(biāo)示，標(biāo)記54就此標(biāo)示出運動的終點，其中通常(通過適合的槽型設(shè)計，例如提升槽底，挺桿從其移出位置回復(fù)到移入位置，大約是圖2中的右側(cè)挺桿36的位置)。
[0005]圖8通過箭頭58示出通過這種挺桿的調(diào)節(jié)行為所產(chǎn)生的問題，尤其涉及施加在殼體部段32和連接殼體部段32的圍繞的殼體10上形成的扭矩；為了進(jìn)一步闡述，圖4的箭頭示意圖被參照:對應(yīng)示出的實施例通過一對挺桿單元(圖2、圖3中的34和36)在圖3和4的端側(cè)視圖中通過作為平面中線(即是殼體部段32的端面62，也是殼體10的圍繞的端面64)的對稱軸線60相連，所討論的作用力(由箭頭58示出)在殼體部段32上產(chǎn)生相對于圍繞的殼體10的扭矩。圖4示出所屬的幾何形狀:通過對應(yīng)箭頭方向58、沿槽42的壁在嚙合狀態(tài)52下、通過嚙合端部作用在殼體部段上的力并非純徑向地輸入(參照平面中心點66，其在圖2、3的所示的實施例中等同于既用于前面的導(dǎo)引端面62也用于殼體端面64的平面中點和平面重心)，從而產(chǎn)生扭矩，其通過圖4的轉(zhuǎn)動箭頭68示出。幾何上在于，與圖4相比，其中示出附加的用于嚙合狀態(tài)下大約在復(fù)位時在槽42內(nèi)由挺桿34產(chǎn)生的力矢量70，力矢量按照其延長線沒有與中心點66相交，由此形成交叉桿。
[0006]在機(jī)械結(jié)果中，通過標(biāo)記68示出的扭矩導(dǎo)致殼體導(dǎo)引部段32 (在此一體式地安置的構(gòu)成殼體端面64的環(huán)形凸緣)和空心圓柱體殼體10之間的機(jī)械連接受到負(fù)荷。因為在機(jī)動車運行背景下總歸會在危險的殼體過渡上作用有振動、熱力影響和其它的力，所以通過之前的現(xiàn)有技術(shù)中描述的機(jī)械過程額外增大了負(fù)荷。
[0007]在【背景技術(shù)】中，在這種凸輪軸調(diào)節(jié)裝置的整個應(yīng)用時間中(由此實際上在整個發(fā)動機(jī)使用壽命中)，殼體部段32和殼體10之間的連接必須保持穩(wěn)定，此外必須考慮裝置的流體密封性，并且在【背景技術(shù)】中，通常在機(jī)動車發(fā)動機(jī)的構(gòu)造中限制了用于機(jī)械加強(qiáng)或加固的結(jié)構(gòu)空間，產(chǎn)生的技術(shù)問題是，殼體部段10、32之間的重要的連接過渡的負(fù)荷應(yīng)被最小化。
[0008]相應(yīng)地，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，改進(jìn)這種類型的電磁調(diào)節(jié)裝置，可能的負(fù)面的當(dāng)挺桿嵌入調(diào)節(jié)配對件(大約在示例性地示出的調(diào)節(jié)槽中)時產(chǎn)生的作用在挺桿上的和配屬的殼體導(dǎo)引部段上的橫向力對在殼體導(dǎo)引部段和容納銜鐵單元的殼體之間的殼體連接產(chǎn)生較小的或至少最小的影響。
[0009]所述技術(shù)問題通過具有獨立權(quán)利要求的特征的電磁調(diào)節(jié)裝置以及按照獨立權(quán)利要求10所述的、用于調(diào)節(jié)具有調(diào)節(jié)槽的機(jī)動車設(shè)備的功能的系統(tǒng)；本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中示出，尤其其中，改進(jìn)獨立權(quán)利要求的調(diào)節(jié)裝置的從屬權(quán)利要求視作同樣的改進(jìn)系統(tǒng)的屬于本發(fā)明公開的權(quán)利要求。
[0010]在本發(fā)明的有利的方式中，與根據(jù)WO 2008/155119(或根據(jù)圖2至8所示)的類似構(gòu)造的現(xiàn)有技術(shù)相反的是，在一個或多個端面中設(shè)置作為線段或距離的錯移量，至少兩個用于移出挺桿單元(或其嚙合端部)的導(dǎo)引開口(導(dǎo)引孔)與所屬的平面中點錯開(遠(yuǎn)離)所述錯移量錯移量。這意味著，例如從圖4的實施例出發(fā)，挺桿端部(或所屬的缺口 )在端面內(nèi)的布置不再對于兩個平面軸線對稱，而是在端面內(nèi)挺桿從至少一個軸線中點出發(fā)錯移所述錯移量或者與中心點間隔地布置。在理想情況下，該錯移量與在各個挺桿端部上的(通過相嚙合的凹槽引起的)側(cè)向力矢量的有利設(shè)定的攻角相對應(yīng)地確定尺寸，所述攻角在5°至40°、優(yōu)選10°至30°、還優(yōu)選在10°至20°之間，使得以這種方式力矢量穿過(相應(yīng)的)平面中心、即相應(yīng)的平面中點或平面重心延伸，并且由此在側(cè)向施加力時不再有機(jī)械上不利的扭矩作用在殼體導(dǎo)引部段(相對銜鐵殼體部段)上。由此實現(xiàn)的優(yōu)點是，在長時期的持續(xù)運行中在多次的使用嚙合時不會產(chǎn)生對于重要連接位置的附加的負(fù)荷。
[0011]在結(jié)構(gòu)有利和改進(jìn)的方案中已經(jīng)被證明有利的是，用于(至少)兩個導(dǎo)引單元的導(dǎo)引開口（導(dǎo)引孔）如此安置在端面中，使得幾何上所設(shè)想的導(dǎo)引開口之間的（準(zhǔn)確講是相應(yīng)開口的軸向中點之間的）連接段如此相對于平面中心點布置，使得穿過連接段的中垂線經(jīng)過平面中心點延伸。
[0012]在本發(fā)明的實際實施框架內(nèi)，導(dǎo)引端面（即導(dǎo)引殼體部段的端面）通常中點對稱地位于殼體端面內(nèi)并且兩個平面的相應(yīng)的平面中心點重合，同樣還可以設(shè)想的情況是他們相互分開，按照本發(fā)明的錯移就此適用于殼體端面，為了平衡在（銜鐵）殼體和殼體導(dǎo)引部段之間的殼體連接的不利的扭矩負(fù)荷。
[0013]相應(yīng)地根據(jù)改進(jìn)方案可行的是且被本發(fā)明包括，提供尤其導(dǎo)引部段的幾乎任意的平面情況，但是其中根據(jù)改進(jìn)方案優(yōu)選是點對稱或軸對稱的周向輪廓。同樣地原則上可設(shè)想的是，任意設(shè)計（銜鐵）殼體的端面幾何形狀（只要可以出現(xiàn)殼體連接的扭矩作用），同樣地在此優(yōu)選是圓柱形的殼體形狀并且由此具有圓形的端部輪廓。
[0014]按照改進(jìn)方案在本發(fā)明的框架內(nèi)，對按照本發(fā)明的錯移量進(jìn)行尺寸和設(shè)計上的規(guī)定。一方面優(yōu)選的是，所述錯移量由幾何關(guān)系：錯移量V = b· tana得出，其中，b等于導(dǎo)引開口（準(zhǔn)確講是其中點的）連接段尺寸的一半。按照本發(fā)明優(yōu)選的是，在典型的槽形狀中，角度a在5°至40°、還優(yōu)選在10°至30°、更優(yōu)選在10°至15°之間。
[0015]備選的是，錯移量v根據(jù)以下確定尺寸，尺寸公式是v = a ?sin a，其中，a等于相應(yīng)導(dǎo)引開口的中軸線在導(dǎo)引端面內(nèi)與相應(yīng)的平面中心點的距離（間距）；就此導(dǎo)引端面的平面中心點與殼體端面的平面中心點不會重合，優(yōu)選的是，在此選擇殼體端面的平面中心點。
[0016]根據(jù)改進(jìn)方案并且在本發(fā)明的有利的實施框架中規(guī)定，挺桿單元中的每一個可松脫地與銜鐵件耦連，還優(yōu)選地按照改進(jìn)方案設(shè)置傳動件部段。以這種方式，可以基本使各個挺桿單元相對于銜鐵單元轉(zhuǎn)動，從而也就此避免了承受（潛在的有損使用壽命和工作時長的）扭矩。還有利的改進(jìn)是，挺桿單元（相應(yīng)可松脫地）安裝在永磁體的銜鐵側(cè)的端部（即借助有利的在銜鐵側(cè)用于驅(qū)動而設(shè)的永磁體件），使得有利的（可松脫）的保持作用與相應(yīng)挺桿的可轉(zhuǎn)動性相結(jié)合，由此一方面在機(jī)械脫耦和另一方面銜鐵件和挺桿之間的保持和力施加之間可以實現(xiàn)一個較好的技術(shù)妥協(xié)。
[0017]根據(jù)改進(jìn)方案還有利地規(guī)定，至少一個挺桿單元在其端部部段上通過適宜的材料影響或材料選擇如此設(shè)計，使得其具有最佳的硬度特性和耐磨特性以能夠與所設(shè)置的調(diào)節(jié)對象（即通常的凸輪軸調(diào)節(jié)單元內(nèi)的調(diào)節(jié)槽）配合作用。通常由金屬材料構(gòu)成的挺桿可以為此在該嚙合區(qū)域以特別的方式設(shè)計為耐磨的，例如通過嚙合端部上的（局部）硬化，補充或備選地可以規(guī)定，長形延伸的挺桿單元沿其延伸方向設(shè)計有多個不