• 专利附录
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  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eine Aktuators (14), insbesondere eines Aktuators (14) eines nockenwellenlos angetriebenen Hubventils (12) einer Brennkraftmaschine (10), wobei der Aktuator (14) einen Stößel (20) und ein daran angebrachtes Target (26) aufweist. Das Target (26) wird durch ein thermisches Spritzverfahren, insbesondere Flammspritzen oder Plasmaspritzen, auf den Stößel (20) aufgebracht und dadurch unmittelbar am Stößel (20) befestigt.
    公开号:DE102004029504A1
    申请号:DE200410029504
    申请日:2004-06-18
    公开日:2006-01-05
    发明作者:Klaus Dr. Gebauer；Christoph Dr. Hartwig；Ewald Jördens；Olaf Dr. Josef
    申请人:TRW Automotive GmbH；
    IPC主号:F01L3-24
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Aktuators,insbesondere eines Aktuators eines nockenwellenlos angetriebenenHubventils einer Brennkraftmaschine, wobei der Aktuator einen Stößel undein am Stößel angebrachtesTarget aufweist.
    [0002] Für die Positions-oder Geschwindigkeitsbestimmung von Magnetankern bei nockenwellenlosen Ventiltriebenwerden häufigWeg- bzw. Geschwindigkeitssensoren eingesetzt, die auf dem induktiven Wirkprinzipberuhen oder mit einer Hallsonde bzw. einem anderen magnetischeFelder messenden Sensor ausgerüstetsind. Dabei wird ein weichmagnetisches Sensortarget fest mit demden Ankerschaft bildenden Stößel desMagnetankers verbunden. Mittels eines entsprechend ausgelegten Sensorswird die Position bzw. die Geschwindigkeit des Targets und damitdes Stößels erkanntund einer Regelund Steuereinheit zugeführt. Die Signalgüte wirdvon dem Permeabilitätsunterschiedzwischen dem Targetmaterial und dem umgebenden Material des Stößels bzw.,bei mit Wechselstrom gespeisten induktiven Sensoren, von dem Unterschieddes spezifischen elektrischen Leitwertes zwischen dem Material desSensortargets und des Stößels beeinflußt. Üblicherweisewerden fürdas Sensortarget weichmagnetische, das heißt ferromagnetische oder ferrimagnetische,Materialien verwendet und der Stößel istaus einem nichtmagnetischen, das heißt dia-, para- oder antiferromagnetischenMaterial gebildet. Es könnenaber auch hochleitende Sensortargets, beispielsweise aus Kupfer, miteinem Stößel auseinem Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit verwendet werden. Auch umgekehrteKombinationen der vorgenannten Materialien für den Stößel und das Sensortarget sindmöglich.
    [0003] Diebisher eingesetzten Sensortargets werden üblicherweise aus Vollmaterialdurch Prägen, Drehen,Fräsenoder Erodieren hergestellt und mit dem Ankerschaft verbunden. Hierzuwerden die Targets in eine Nut im Stößel eingelötet, eingeklebt oder eingepreßt, oderdas Targetmaterial wird durch Galvanisieren aufgetragen. Diese Verfahrensind zeit- und kostenintensiv und können bei der Serienfertigungzu einer Streuung der Signalgüte über größere Stückzahlenführen,falls nicht alle Verfahrensbedingungen in engen Grenzen konstantgehalten werden.
    [0004] Ausder DE 202 09 369U1 ist ein elektromagnetischer Aktuator bekannt, der einam Stößel angebrachtesTarget aufweist, und bei dem das Target Eisen oder eine Eisenlegierungenthältund pulvermetallurgisch hergestellt ist. Das so hergestellte Target sollsich durch eine geringe elektrische Leitfähigkeit, eine hohe Permeabilität, einegeringe Koerzitivfeldstärkeund eine gute Frequenzstabilitätder Permeabilitätauszeichnen.
    [0005] DieErfindung schafft ein vereinfachtes und kostengünstiges Verfahren zur Herstellungeines mit einem Sensortarget versehenen Aktuators, das zudem einegleichbleibende Qualitätdes Sensortargets in der Serienproduktion gewährleistet.
    [0006] Dieswird bei einem Verfahren zur Herstellung eines Aktuators, insbesondereeines Aktuators eines nockenwellenlos angetriebenen Hubventils einerBrennkraftmaschine, der eingangs genannten An dadurch erreicht,daß dasTarget durch ein thermisches Spritzverfahren auf den Stößel aufgebracht unddadurch unmittelbar am Stößel befestigtwird. Dieses Verfahren führtzu einer guten Haftung des Targets am Stößel, ohne daß eine diemagnetischen Eigenschaften der verwendeten Materialien beeinflussendeLötungoder Klebung durchgeführtwerden muß.Damit ist auch die Signalgütedes Sensortargets erheblich verbessert und die sogenannte Serienstreuungist auf ein Minimum reduziert. Schließlich kann das erfindungsgemäße Verfahrenin einfacher Weise an verschiedene Targetmaterialien angepaßt werden.Je nach dem gewünschtenMeßprinzipdes Sensors und dem gewünschtenthermischen Spritzverfahren kann das für Verfahren und Sensor am bestengeeignete Targetmaterial ausgewähltwerden. Insbesondere kann das Target durch Flammspritzen oder Plasmaspritzenauf den Stößel aufgebracht werden.
    [0007] Bevorzugtwird das Target aus einem ferromagnetischen oder ferrimagnetischenMaterial, wie beispielsweise Fe, Ni, Co, NiFe, FeSi und FeCo, hergestellt.Bei mit Wechselstrom gespeisten induktiven Sensoren, die ein Sensortargetmit guter elektrischer Leitfähigkeitbenötigen,werden bevorzugt elektrisch hochleitende Materialien, wie beispielsweiseKupfer, zur Herstellung des Targets verwendet. Falls Sensoren eingesetztwerden, die ein Target mit einem schlechten elektrischen Leitwertbenötigen,wird das thermische Spritzverfahren zur Herstellung des Targetsunter oxidierenden Bedingungen durchgeführt. Dadurch bilden sich feinePartikel, die beim Auftreffen auf den Stößel bereits oberflächlich oxidiertsind. Alternativ dazu kann als Ausgangsmaterial für das thermischeSpritzen auch ein bereits voroxidiertes Pulvermaterial verwendetwerden.
    [0008] Besondersvorteilhaft ist, wenn der Stößel eineUmfangsnut aufweist und das Target als ein kreisförmig geschlossenerTargetring mit einem thermischen Spritzverfahren in die Nut eingebrachtwird.
    [0009] Gegenstandder Erfindung ist ferner ein Aktuator zur Betätigung eines nockenwellenlosangetriebenen Hubventils einer Brennkraftmaschine, der nach demoben beschriebenen Verfahren erhältlich ist,und der einen oszillierend bewegten, mit dem Hubventil gekoppeltenStößel aufweist.Das direkt am Außenumfangdes Stößels angebrachteTarget ist durch ein thermisches Spritzverfahren hergestellt.
    [0010] Inder Nähedes Targetrings ist vorzugsweise ein auf dem Induktionsprinzip arbeitenderoder ein auf der Messung magnetischer Felder beruhender Sensor vorgesehen,der die Lage, die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung des Targetsund damit des Stößels erfaßt.
    [0011] WeitereVorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibungeiner bevorzugten Ausführungsformund der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnungzeigen:
    [0012] 1 einenLängsschnittdurch einen in einer Brennkraftmaschine eingebauten Aktuator und desdurch den Aktuator betätigten,nockenwellenlos angetriebenen Hubventils; und
    [0013] 2 einevergrößerte Ansichtdes Stößels imBereich des Targets.
    [0014] In 1 isteine Brennkraftmaschine 10 im Bereich des Zylinderkopfesdargestellt, bei der das Hubventil 12 durch einen nockenwellenlosenVentiltrieb in Form eines elektromagnetischen Aktuators 14 betätigt wird.Der Aktuator 14 umfaßtzwei Elektromagnete 16, 18, durch die sich einAnker oder, allgemeiner gesagt, ein Stößel 20 erstreckt,der an seinem unteren Ende zeitweilig an den Ventilschaft 22 anschlägt, so daß die axiale,oszillierende Bewegung des Stößels 20 unmittelbareine entsprechende Bewegung des Hubventils 12 hervorruft.Die Axialbewegung des Stößels 20 sollweggesteuert erfolgen, weshalb die Lage des Stößels 20 möglichstexakt und schnell ermittelt werden muß. Ein den Stößel 20 umgebenderinduktiv arbeitender oder auf der Messung magnetischer Felder beruhenderSensor 24 ist fürdie Positionsbestimmung des Stößels 20 vorgesehen.Radial einwärtsdes Sensors 24 ist ein Targetring 26 in einerUmfangsnut 60 im Stößel spiel-und spaltfrei aufgenommen. Der Sensor 24 bestimmt die Lagedes Targetrings 26 und damit des Stößels 20 und des Hubventils 22.
    [0015] DerTargetring 26 ist gemäß einerAusführungsformaus einem weichmagnetischen Material, insbesondere aus ferromagnetischenbzw. ferrimagnetischen Elementen oder Legierungen wie beispielsweiseFe, Ni, Co, NiFe, FeSi oder FeCo, hergestellt. Gemäß eineranderen Ausführungsformkann zur Herstellung des Targets 26 ein elektrisch hochleitendesMaterial, wie zum Beispiel Kupfer, verwendet werden. Je nach demMaterial des Ankerschafts und/oder dem Arbeitsprinzip des Sensorskann das Target schließlichauch aus einem Material mit einem schlechten elektrischen Leitwertbestehen. Hierzu werden insbesondere oberflächlich oxidierte Metallpulverund ganz besonders bevorzugt reines Eisenpulver (Reinheitsgrad größer als95%) mit oxidierter Außenoberfläche derPulverteilchen verwendet.
    [0016] DerStößel 20 istvorzugsweise aus einem nicht-magnetischen Werkstoff, beispielsweiseeiner nicht-magnetischen Stahlstange, gefertigt. Das Hubventil 12 wirdbei der in 1 gezeigten Ausführungsformdurch eine Druckfeder 30 in die gezeigte Schließstellunggedrückt,die an einem am Ventilschaft 22 befestigten Federteller 28 angreift.
    [0017] DieHerstellung des Targets 26 erfolgt erfindungsgemäß durchein thermisches Spritzverfahren, wie beispielsweise Plasmaspritzenoder Flammspritzen. Das Ausgangsmaterial für das Target 26, beispielsweiseferromagnetische bzw. ferrimagnetische Elemente oder Legierungenwie Fe, Ni, Co, NiFe, FeSi, FeCo, oder ein hochleitendes elektrischesMaterial wie Kupfer, kann dabei pulverförmig oder in fester Form, beispielsweiseals Draht, vorliegen. In einer mit Druckgas betriebenen Spritzpistolewerden diese Ausgangsmaterialien durch Erhitzen oder in einem Plasmageschmolzen bzw. plastifiziert und in kleinste Partikel zerstäubt. Diesetreffen in der noch fast flüssigenPhase auf die Oberflächedes Stößels 20 im Bereichder Umfangsnut 60 auf, wo sich die einzelnen Partikel zueiner zusammenhängendenSchicht aneinanderlagern und sich untereinander und mit der Oberfläche desStößels 20 verklammern.Das thermische Spritzverfahren wird üblicherweise unter einer Inertgasatmosphäre durchgeführt. Fallsein Target 26 mit schlechtem elektrischen Leitwert benötigt wird, kanndas themische Spritzverfahren auch in einer oxidierenden Atmosphäre, beispielsweisemit Druckluft, durchgeführtwerden. Es ist ebenso möglich,bereits voroxidierte Metallpulver als Ausgangsmaterial für das thermischeSpritzen zu verwenden.
    [0018] DieAuswahl des geeigneten Targetmaterials erfolgt im Hinblick auf dasgewünschteMeßprinzip desSensors 24 und das gewünschteSpritzverfahren. Um eine hohe Signalgüte zu erreichen, ist ein möglichstgroßerPermeabilitätsunterschiedzwischen dem Material des Targets 26 und des Stößels 20 einzustellen.Bei mit Wechselstrom gespeisten induktiven Sensoren 24 sollder Unterschied des spezifischen elektrischen Leitwerts zwischendem Target 26 und dem Material des Stößels 20 möglichstgroß sein.Es könnendaher entweder weichmagnetische Targets 26 mit einem nichtmagnetischenStößel 20 und/oderein hochleitendes Target 26 mit einem Stößel 20 auseinem Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit, und umgekehrt, eingesetztwerden.
    [0019] Daserfindungsgemäße Verfahrengestattet die Verwendung einfacher und kostengünstiger Beschichtungstechnikenzur Herstellung des Targets 26, die insbesondere für die Serienproduktiongeeignet sind und eine hohe Signalgüte bei einer geringen Serienstreuungergeben.
    权利要求:
    Claims (17)
    [1] Verfahren zur Herstellung eines Aktuators (14),insbesondere eines Aktuators eines nockenwellenlos angetriebenenHubventils einer Brennkraftmaschine (10), wobei der Aktuator(14) einen Stößel (20)und ein am Stößel (20)angebrachtes Target (26) aufweist, dadurch gekennzeichnet,daß dasTarget (26) durch ein thermisches Spritzverfahren auf den Stößel (20)aufgebracht und dadurch unmittelbar am Stößel (20) befestigtwird.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß dasTarget (26) durch Flammspritzen oder Plasmaspritzen angebrachtwird
    [3] Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet,daß dasTarget (26) aus einem ferromagnetischen oder ferrimagnetischenMaterial hergestellt wird.
    [4] Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,daß dasTarget (26) aus einem Material aus der Gruppe Fe, Ni, Co,NiFe, FeSi und FeCo ausgewähltwird.
    [5] Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,daß dasTarget (26) aus einem elektrisch hochleitenden Material,vorzugsweise Kupfer, hergestellt wird.
    [6] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß dasthermische Spritzverfahren unter oxidierenden Bedingungen durchgeführt wird.
    [7] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,daß zurHerstellung des Targets (26) ein wenigstens teilweise oxidiertesPulver verwendet wird.
    [8] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß derStößel (20)eine Umfangsnut (60) aufweist und das Target als ein kreisförmig geschlossenerTargetring in die Umfangsnut (60) eingebracht wird.
    [9] Aktuator (14), insbesondere zur Betätigung einesnockenwellenlos angetriebenen Hubventils (12) einer Brennkraftmaschine(10), erhältlichnach dem Verfahren gemäß einemder vorhergehenden Ansprüche,mit einem oszillierend bewegten, mit dem Hubventil (12)gekoppelten Stößel (20),dadurch gekennzeichnet, daß amAußenumfangdes Stößels (20)wenigstens ein Target (24) durch thermisches Spritzen hergestelltund dadurch unmittelbar am Stößel (20)befestigt ist.
    [10] Aktuator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,daß nahedes Targets (26) ein auf dem Induktionsprinzip oder derMessung magnetischer Felder beruhender Sensor (24) vorgesehenist, der die Lage, die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung desTargets (26) und damit des Stößels (20) erfasst.
    [11] Aktuator nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,daß derAktuator (14) ein elektromagnetischer Aktuator ist undder Stößel (20)den Ankerschaft bildet, wobei der Ankerschaft einen Ventilschaft(22) antreibt.
    [12] Aktuator nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet,daß dasTarget (26) in einer Umfangsnut (60) am Stößel (20)aufgenommen ist.
    [13] Aktuator nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet,daß dasTarget (26) durch Flammspritzen oder Plasmaspritzen amStößel (20) angebrachtist.
    [14] Aktuator nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet,daß dasTarget (26) aus einem ferromagnetischen oder ferrimagnetischenMaterial besteht.
    [15] Aktuator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,daß dasTarget (26) aus einem Material besteht, das aus der Gruppevon Fe, Ni, Co, NiFe, FeSi und FeCo ausgewählt ist.
    [16] Aktuator nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet,daß dasTarget (26) aus einem elektrisch hochleitenden Material,vorzugsweise Kupfer, besteht.
    [17] Aktuator nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet,daß dasTarget (26) aus einem wenigstens teilweise oxidierten Metallpulverbesteht.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2006-01-05| OM8| Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law|
    2007-05-03| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2008-11-06| 8364| No opposition during term of opposition|
    2010-04-22| 8339| Ceased/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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