Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stellvorrichtung für einen variablen Ventiltrieb, die folgende Elemente aufweist:

- eine Grundplatte,

- ein Gehäuse, das an der Grundplatte befestigt ist und

- eine Spule.

Derartige Stellvorrichtungen sind beispielsweise aus der WO 2003/ 021 612 A1 be kannt. Gezeigt ist eine elektromagnetische Stellvorrichtung mit einem Joch, einem Polkern und einem Anker. Auf den Anker wirkt eine elektromagnetische durch eine Spule hervorgerufene Kraft, wodurch ein Stellstift verlagert werden kann. Die Elemen te werden von einem topfförmigen Gehäuse zusammengehalten.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den Aufbau einer elektromagnetischen Stelleinheit zu vereinfachen.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine elektromagnetische Stelleinheit mit den Merkma len des Anspruchs 1. Demnach weist die elektromagnetische Stelleinheit folgende Elemente auf: eine Grundplatte, ein Gehäuse, das an der Grundplatte befestigt ist und eine Spule. Das Gehäuse ist als Bügelgehäuse ausgeführt. Somit kann ein Linearak tor bereitgestellt werden, der ein vereinfachtes Gehäuse aufweist. Das Bügelgehäuse kann U-förmig gestaltet sein - das Gehäuse umschließt somit die vom Bügelgehäuse umgebenen Elemente nicht vollständig. Erst nach Befestigung an der Grundplatte sind die aufgenommenen Elemente vollständig umschlossen; durch das Bügelgehäuse ei nerseits und durch die Grundplatte andererseits. Ein U-förmig gestaltetes Bügelge häuse kann entlang der offenen Seite an der Grundplatte befestigt sein, wobei die Schenkel die Befestigungsmittel aufweisen. Bügelgehäuse und Grundplatte bilden somit die wesentlichen Elemente der tragenden Struktur. Die Grundplatte kann auch einen Teil des Magnetkreises bilden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Spule entlang ihrer Längsseite an der Grundplatte befestigt. Mithilfe dieser Ausführung kann die Montage erleichtert werden und die Grundplatte in den Magnetkreis einbezogen werden. Die Spule kann an der Grundplatte mittels Wärmekontaktnieten oder Quetschrippen (sog. „Crush-ribs“) be festigt sein. Auf vorteilhafte Weise kann somit die Spule vom Gehäuse mechanisch entkoppelt werden. Insbesondere bei einer mit Kunststoff umspritzten Spule ist die Dauerhaltbarkeit der Verbindung von Kunststoff/Metall problematisch. Der mechani sche Kontakt zwischen dem Weicheisenkreis und der Spule kann aber vermieden werden - die Spule dient allein als Quelle der magnetischen Aktuierung, das Gehäuse umfasst lediglich die Spule. Anstelle der Wärmekontaktnieten kann die Spule auch mittels beispielsweise Stiften an der Grundplatte fixiert werden. Quetschrippen können zwischen der Spule und dem Bügelgehäuse vorgesehen sein und die Spule nach De formation an der Grundplatte halten.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Spule mittels einer Kunststoffumsprit zung gekapselt. Durch die getrennte Anordnung von Spule, Bügelgehäuse und Grundplatte kann die Spule bis auf eine Kabeldurchführung vollständig gekapselt wer den. Die Spule kann somit vor äußeren Einflüssen geschützt werden, beispielsweise vor einem Eintritt von Motoröl. Spule, Kabel und Stecker für den Anschluss an die Spannungsversorgung können einheitlich mit Kunststoff umspritzt sein und somit ein einstückiges Bauteil bilden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform umschließt das Bügelgehäuse die Spule zu mindest teilweise. Das Bügelgehäuse ist beispielsweise U-förmig gestaltet mit drei of fenen Seiten und zwei Stirnseiten, die ebenfalls Öffnungen aufweisen können. Eine der offenen Seiten erstreckt sich entlang der Längsseite der Spule. Erst nach Befesti gung mit der Grundplatte vervollständigt sich die Struktur, die die aufgenommenen Komponenten trägt. In einer vorteilhaften Weiterbildung kann das Bügelgehäuse als einseitig offener Bügel ausgeführt sein und den magnetischen Fluss in Verbund mit der Grundplatte leiten. Die beiden Stirnseiten sind über einen Steg verbunden. Die Stirnseiten sind geschlossen, weisen aber zur Aufnahme von Joch und Polkern Öff nungen auf.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein Polkern einstückig mit der Ankerfüh rungshülse gebildet, wobei ein Betätigungsstift durch eine Öffnung des Polkerns greift. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass die Ankerführungshülse durch eine ein gepresste oder mit der Ankerführungshülse verschweißte Polkernscheibe verschlos sen wird. Auf vorteilhafte Weise kann somit durch die einstückige Gestaltung von An kerführungshülse und Polkern die Toleranzkette verkürzt werden. Weitere Nachteile werden vermieden: Die Einheit aus Ankerführungshülse und Polkern kann im Ver- gleich mit einer zweiteiligen Gestaltung besser positioniert werden, weil beispielsweise beim Fügen ein Rückfedern der Ankerführungshülse unterbunden werden kann. Dar über hinaus kann eine Beschädigung der Ankerführungshülse durch Verminderung der erforderlichen Fügekräfte vermieden werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung bildet eine Verschlussscheibe auf der dem Polkern gegenüberliegenden Seite der Ankerführungshülse mit der Ankerführungshülse einen Pressverband. Ankerführungshülse, Anker, Betätigungsstift und metallische Ver schlussscheibe können eine Schaltpatrone bilden. Die Gefahr einer Auswanderung der Verschlussscheibe im Betrieb wird vermieden. Sofern die Ankerführungshülse in das Bügelgehäuse eingepresst wird, kann eine Doppelpassung im Bereich Polkern schiebe, Ankerführungshülse und Bügelgehäuse vermieden werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Ankerführungshülse im Bereich des Pol kerns mit dem Bügelgehäuse stoffschlüssig verbunden. Die Ankerführungshülse kann nahezu kraftfrei (durch Vorsehen einer Spielpassung) mit der Spule gefügt werden. Anschließend wird die Ankerführungshülse mit dem Bügelgehäuse verschweißt.

Durch die Schweißverbindung kann gewährleistet werden, dass die Ankerführungs hülse genau positioniert wird. Für die Positionierung kann ein Anschlag an der dem Stecker zugewandten Seite des Bügelgehäuses vorgesehen sein. Eine Beschädigung der Ankerführungshülse beim Fügen kann vermieden werden, weil nur geringe Füge kräfte erforderlich sind. Die Schweißverbindung kann je nach Anforderung an die Ver bindung mit einzelnen Schweißpunkten ausgelegt werden. Des Weiteren wird durch dieses Konzept sichergestellt, dass der magnetische Widerstand im Übergangsbe reich zwischen dem Bügelgehäuse und Ankerführungshülse minimal ist und somit die Leistungsdichte vom Aktor maximiert wird.

In einer vorteilhaften alternativen Ausführungsform weist die elektromagnetische Stell vorrichtung eine Ankerführungshülse auf. Die Ankerführungshülse wird von der Spule umgriffen und ist nicht magnetisch leitfähig. Die Ankerführungshülse kann tiefgezogen aus Blech hergestellt sein. In einer Weiterentwicklung weist die elektromagnetische Stellvorrichtung einen Anker auf. Der Anker ist in der Ankerführungshülse geführt. In einer weiteren Weiterentwicklung weist die elektromagnetische Stellvorrichtung einen Polkern auf. Der Polkern ist mit der Ankerführungshülse stoffschlüssig verbunden, bil det eine Schaltpatrone und ist mit dem Bügelgehäuse verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung kann mittels Laserschweißen hergestellt werden. Die Verbindung mit dem Bügelgehäuse kann mittels Pressverband hergestellt werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die elektromagnetische Stellvorrichtung ein Joch auf. Das Joch ist rohrförmig gestaltet und mit dem Bügelgehäuse verbunden. Die Verbindung kann mittels Pressverband hergestellt werden.

Die elektromagnetische Stellvorrichtung ist für einen Einsatz in einem variablen Ventil trieb vorgesehen. Die Gestaltung mit einer parallel zur Wirkrichtung angeordneten Grundplatte macht einen Einsatz insbesondere für elektromechanische Schlepphebel- Systeme möglich.

Ein Ausführungsbeispiel erläutert die Erfindung anhand der folgenden Figuren:

Fig. 1 Grundaufbau eines elektromechanischen Schaltschlepphebel-Systems;

Fig. 2 Elektromagnetische Stellvorrichtung;

Fig. 3 Schnittdarstellung der elektromagnetischen Stellvorrichtung aus Fig. 2;

Fig. 4 Magnetkreis entlang Bügelgehäuse und Grundplatte;

Fig. 5a Befestigung der elektromagnetischen Stelleinheit;

Fig. 5b Alternative Befestigung der Spule;

Fig. 6 Schaltpatrone.

Die Fig. 1 zeigt den Grundaufbau eines elektromechanischen Schaltschlepphebel- Systems 1 wie er beispielsweise aus der DE 102017 101 792 A1 bekannt ist. Eine Schaltleiste 2 ist an einer Grundplatte 3 angeordnet und steht mit dieser in Wirkver bindung. Der Mechanismus weist einen an der Grundplatte 3 gelagerten Winkel 4 auf, dessen Ende mit der Schaltleiste 2 in Verbindung steht. Die Schaltleiste 2 steht mit zwei Verbindungselementen 5 in Verbindung und ist verschiebbar, sodass die Schalt bolzen 6 zweier benachbarter Schlepphebel 7 betätigbar sind. Die Schaltleiste 2 wird durch eine als Linearaktuator gestaltete elektromagnetische Stellvorrichtung 8 ge schaltet.

Daraus gehen folgende Vorteile hervor: Zum einen hat die elektromagnetische Stel leinrichtung 8 bei einem der modularen Baueinheit zugeordneten Einbau keine Ver längerung des Zylinderkopfes 9 zur Folge. Dadurch kann die Einbauumgebung ohne Änderung oder mit nur leichten Anpassungen übernommen werden. Zum anderen können Module benutzt werden, die mit einer kurzen Baueinheit mit einer Schaltleiste 2, zwei Verbindungselementen 5 und einer Grundplatte 3 ausgestattet sind. Diese Module können im einfachsten Fall in den Deckel des Zylinderkopfes 9 einge steckt und befestigt werden. Durch die Verringerung der Zahl angesteuerter Schlepp hebel 7 kann das Modul von einer elektromagnetischen Stellvorrichtung 8 angesteuert werden, deren Aufbau grundsätzlich dem von Vorrichtungen entspricht, die beispiels weise als Elektromagnet bei Proportional- und Schaltventilen im Bereich von Nocken- wellenverstellern oder anderer variabler Ventiltriebe eingesetzt werden. Die allgemei nen Anforderungen sind somit niedriger als bei einer elektromagnetischen Stellvorrich tungen, die für die Betätigung von mehr als zwei Schlepphebeln eingesetzt werden. Der Mechanismus weist einen an der Grundplatte 3 gelagerten Winkel 4 auf, dessen Ende mit der Schaltleiste 2 in Verbindung steht. Dadurch ist eine sichere Führung der Schaltleiste 2 gegeben. Die elektromagnetische Stellvorrichtung 8 ist im Wesentlichen parallel zur im Zylinderkopf gelagerten Nockenwelle 10 mit der Grundplatte 3 befes tigt, die ihrerseits wiederum im Wesentlichen parallel zur Nockenwelle 10 angeordnet ist. Ein Betätigungsstift 11 der elektromagnetischen Stellvorrichtung steht dabei mit einer an der Schaltleiste 2 angeordneten Winkel 4 in Wirkverbindung. Es ergibt sich dadurch insgesamt eine sehr kompakte Baueinheit.

Fig. 2 zeigt die elektromagnetische Stellvorrichtung 8 mit einer Grundplatte 3, einem an der Grundplatte befestigten Bügelgehäuse 12 und mit einer Spule 13. Die Spule 13 ist mit Kunststoff umspritzt und somit gegen Einflüsse aus der Umgebung geschützt. Die Kunststoffumspritzung 14 ummantelt zugleich die Zuleitungen und bildet einen Stecker 15 zur Spannungsversorgung der Spule 13. Die Einheit aus Spule 13 und Stecker 15 ist an der Grundplatte 3 befestigt.

Das Bügelgehäuse 12 wird gebildet aus zwei Stirnseiten 16, die an der Längsseite 26 über einen Steg 17 miteinander verbunden sind. Die dem Stecker 15 abgewandte Stirnseite 16 hat eine Öffnung, in die ein Polkern 18 eingepresst ist. Durch den Pol kern 18 ragt ein Betätigungsstift 11 . Gegenüber dem Steg 17 befindet sich die offene Seite des als Bügel 27 U-förmig gestalteten Bügelgehäuses 12.

Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung der elektromagnetischen Stellvorrichtung 8 aus Fig. 2 mit einer Grundplatte 3, mit einer Einheit aus Spule 13 und Stecker 15 sowie ei nem Bügelgehäuse 12. Das Bügelgehäuse 12 hat zwei Stirnseiten 16. Die dem Ste cker abgewandte Stirnseite 16 hat eine Öffnung, in die der Polkern 18 eingepresst ist. Der Polkern 18 ist mit einer Ankerführungshülse 19 mittels Laserschweißen verbun- den und bildet eine Schaltpatrone 20, die den mit dem Betätigungsstift 11 in Verbin dung stehenden Anker 21 aufnimmt. Die gegenüberliegende Stirnseite 16 hat eine Öffnung, in die das Joch 22 eingepresst ist. Das Joch 22 ist als Rohr gestaltet.

Fig. 3 veranschaulicht die Vorteile gegenüber elektromagnetischen Stellvorrichtungen aus dem Stand der Technik. Erstens kann die Bauform des Jochs vereinfacht werden. Das Joch ist in unmittelbarer Nähe des Gehäuses angeordnet, wodurch das Joch als Rohr gestaltet werden kann. Zweitens ist es nicht erforderlich, die Spule mit Einlege- teilen zu gestalten - es kann daher auf Dichtungen verzichtet werden. Dichtungen können auch im Bereich zwischen Polkern 18 bzw. Schaltpatrone 20 und Spule 13 entfallen.

Die Vorteile des Bügelgehäuses 12 werden in Fig. 4 veranschaulicht. Gezeigt ist die Grundplatte 3 mit der Einheit aus Spule 13 und Stecker 15 sowie mit dem Bügelge häuse 12, durch deren einen Stirnseite 16 die Einheit aus Spule 13 und Stecker 15 greift. Der Magnetkreis erstreckt sich entlang des Bügelgehäuse, aber auch entlang der Grundplatte: Auf der dem Steg 17 gegenüberliegenden Seite befindet sich die of fene Seite des Bügelgehäuses 12. Der Magnetkreis wird über die Grundplatte 3 gelei tet, die somit die Gestaltung des Gehäuses in U-Form erst ermöglicht.

Die Fig. 5a zeigt die elektromagnetische Stelleinheit mit der Grundplatte 3, mit der Einheit aus Spule 13 und Stecker 15 sowie mit dem Bügelgehäuse 12. An der Unter seite der Grundplatte ist gezeigt, wie das Bügelgehäuse mit der Grundplatte befestigt ist. Befestigungselemente 23 des Bügelgehäuses greifen durch Öffnungen der Grundplatte, anschließend erfolgt die Verbindung durch Formschluss. Die Verbindung erfolgt orthogonal zur Kraftrichtung und ist daher besonders beständig.

Weiterhin ist gezeigt, wie eine Verbindung zwischen der Einheit aus Spule 13 und Stecker 15 einerseits und der Grundplatte 3 andererseits umgesetzt werden kann. Wärmekontaktnieten 24 greifen durch die Grundplatte 3 und stellen eine Verbindung her. Alternativ kann die Einheit aus Spule 13 und Stecker 15 auch mittels Stiften (nicht gezeigt) an der Grundplatte befestigt werden. Gehalten wird die Einheit nach Montage des Bügelgehäuses 12, das die Spule 13 wie in Fig. 5b gezeigt mittels Quetschrippen 25 in Position hält.

Fig. 5a und Fig. 5b zeigen die Vorteile der Einheit aus Spule 13 und Stecker 15. Die Einheit wird u.a. in unmittelbarer Nähe zum Stecker 15 an der Grundplatte 3 befestigt. Ein Befestigungspunkt 28 befindet sich in unmittelbarer Nähe zum Stecker. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Positionierung des Steckers positionstreu zur Anschlussumgebung erfolgen kann. Im Stand der Technik summieren sich beste hende Toleranzen der Bauteile zwischen der Befestigung des Spulenkörpers und der Steckereinheit zu einer Toleranzkette, die eine positionstreue Positionierung nicht er möglicht. Beispielsweise bei einer Anordnung der elektromagnetischen Stellvorrich tung 8 in einem Zylinderkopf muss der Stecker 15 so positioniert werden können, dass der Stecker 15 durch Öffnungen des auf den Zylinderkopf gesetzten Zylinderkopfde ckels greifen.

Die Fig. 6 zeigt die Schaltpatrone 20 mit dem Polkern 18, der Ankerführungshülse 19, dem Anker 21 , dem Betätigungsstift 11 , einer Verschlussscheibe 30 und einer An schlagscheibe 31. Die Anschlagscheibe 31 ist aus Kunststoff hergestellt und verhin dert, dass der Anker 21 am Bügelgehäuse 12 bzw. an der Verschlussscheibe 30 haf tet. Der Betätigungsstift 11 wird in eine Aufnahme des Ankers 21 eingepresst. An schließend wird die Einheit aus Anker 21 und Betätigungsstift 11 in die Ankerfüh rungshülse 19 eingesetzt, sodass der Betätigungsstift durch eine Öffnung 29 des ein stückig mit der Ankerführungshülse gestalteten Polkerns 18 greift.

Die Verschlussscheibe 30 auf der dem Polkern 18 gegenüberliegenden Seite der An kerführungshülse 19 bildet mit der Ankerführungshülse 19 einen Pressverband. Ank erführungshülse 19, Anker 21 , Betätigungsstift 11 und Verschlussscheibe 30 werden somit zu einer Schaltpatrone 20 zusammengefasst.

Die Ankerführungshülse 19 bzw. die Schaltpatrone 20 ist im Bereich des Polkerns bzw. im Bereich der Öffnung 29, die auf der dem Stecker 15 gegenüberliegenden Sei te angeordnet ist, mit dem Bügelgehäuse 12 stoffschlüssig verbunden. Die Ankerfüh rungshülse 19 ist dadurch nahezu kraftfrei (durch Vorsehen einer Spielpassung) mit der Spule 13 gefügt. Anschließend wird die Ankerführungshülse 19 mit dem Bügelge häuse 12 verschweißt. Durch die Schweißverbindung wird gewährleistet, dass die An kerführungshülse 19 genau positioniert werden kann. Für die Positionierung ist ein Anschlag 32 an der dem Stecker zugewandten Seite des Bügelgehäuses vorgesehen. Eine Beschädigung der Ankerführungshülse 19 beim Fügen kann vermieden werden, weil nur geringe Fügekräfte erforderlich sind. Die Schweißverbindung besteht aus nur einzelnen Schweißpunkten. Durch dieses Konzept wird sichergestellt, dass der mag- netische Widerstand im Übergangsbereich zwischen dem Bügelgehäuse 12 und Ank erführungshülse 19 minimal ist und somit die Leistungsdichte vom Aktor maximiert wird.

Bezugszeichenliste

1 Schaltschlepphebel-Systems

2 Schaltleisten

3 Grundplatte

4 Winkel

5 Verbindungselement

6 Schaltbolzen

7 Schlepphebel

8 elektromagnetische Stellvorrichtung

9 Zylinderkopfes

10 Nockenwelle

11 Betätigungsstift

12 Bügelgehäuse

13 Spule

14 Kunststoffumspritzung

15 Stecker

16 Stirnseite

17 Steg

18 Polkern

19 Ankerführungshülse

20 Schaltpatrone

21 Anker

22 Joch

23 Befestigungselemente

24 Wärmekontaktnieten

25 Quetschrippen

26 Längsseite

27 Bügel

28 Befestigungspunkt

29 Öffnung

30 Verschlussscheibe

31 Anschlagscheibe

32 Anschlag