DE10001872C1

DE10001872C1 - Electromagnetic actuator

Info

Publication number: DE10001872C1
Application number: DE10001872A
Authority: DE
Inventors: Andreas Wildgen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2000-01-18
Filing date: 2000-01-18
Publication date: 2001-08-30
Anticipated expiration: 2020-01-19
Also published as: FR2803894B1; FR2803894A1

Abstract

Ein elektromagnetischer Stellantrieb weist einen zwischen zwei Elektromagneten (1a, 1b) bewegten Anker (3) auf. Zwischen dem Anker (3) und jedem Elektromagneten (1a, 1b) ist ein Hilfsanker (2, 4) angeordnet, der mit entsprechenden Schultern (12, 13) an den Anker (3) tragenden Ankerschaft (5) so zusammenwirkt, daß zum Öffnen bzw. Schließen der Ankerschaft (5) über die Hilfsanker (2, 4) beschleunigt wird. Dadurch wird eine große Kraft beim Verlassen der Endstellung erreicht. Zugleich ermöglicht dies bei entsprechender Bestromung der Elektromagneten (1a, 1b) ein Abbremsen des Ankerschaftes (5) beim Aufsetzen des Ankers (3) in einer Endstellung.An electromagnetic actuator has an armature (3) which is moved between two electromagnets (1a, 1b). An auxiliary armature (2, 4) is arranged between the armature (3) and each electromagnet (1a, 1b), which cooperates with corresponding shoulders (12, 13) on the armature shaft (5) carrying the armature (3) in such a way that it opens or closing the anchor shaft (5) is accelerated via the auxiliary anchors (2, 4). As a result, a large force is exited when leaving the end position. At the same time, this enables the armature shaft (5) to be braked when the armature (3) is placed in an end position when the electromagnets (1a, 1b) are energized accordingly.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Stellan trieb, insbesondere für ein Gaswechselventil einer Brenn kraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an electromagnetic Stellan driven, especially for a gas exchange valve of a burner Motor according to the preamble of patent claim 1.

Elektromagnetische Stellantriebe für Gaswechselventile für Brennkraftmaschinen sind bekannt. Im Gegensatz zu nockenwel lenbetätigten Ventilen werden diese Stellantriebe zum Öffnen und Schließen in Abhängigkeit von der Drehlage der Kurbelwel le angesteuert. Dabei muß der Stellantrieb in der Lage sein, hohe Kräfte aufzubringen, insbesondere beim Öffnen eines Aus laßventils, und schnell in die jeweilige andere Endstellung zu gelangen sowie diese beim Öffnen oder Schließen mit Si cherheit erreichen.Electromagnetic actuators for gas exchange valves for Internal combustion engines are known. In contrast to nockenwel These valves are used to open valve actuated valves and closing depending on the rotational position of the crankshaft le controlled. The actuator must be able to applying high forces, especially when opening an off let valve, and quickly into the other end position to get as well when opening or closing with Si achieve security.

Ein solcher elektromagnetischer Stellantrieb ist beispiels weise aus der DE 197 35 375 C2 bekannt. Er weist einen Anker auf, der von zwei Federn in einer Mittelstellung zwischen zwei Elektromagneten gehalten wird. Durch Bestromung eines der Elektromagneten kann der Anker in die jeweilige, dem E lektromagneten zugeordnete Endstellung angezogen und dort gehalten werden. Um den Stellantrieb und damit das davon an getriebene Gaswechselventil von einer Endstellung in die an dere zu überführen, wird die Bestromung des haltenden Elekt romagneten beendet und der andere bestromt, wodurch der Anker unter der Kraft der Federn sowie des eingeschalteten Elektro magneten in die andere Endstellung bewegt wird.Such an electromagnetic actuator is an example as known from DE 197 35 375 C2. He has an anchor on by two springs in a middle position between two electromagnets is held. By energizing one the electromagnet can be the anchor in the respective, the E end position assigned to electromagnets and there being held. To the actuator and thus that of it driven gas exchange valve from one end position to the to transfer them, the energization of the holding elect romagnets ended and the other energized, causing the anchor under the force of the springs as well as the switched on electro magnet is moved to the other end position.

Die vom Stellantrieb aufzubringende Kraft ist zum Zeitpunkt der Öffnung am größten. Beispielsweise muß beim Öffnen eines Auslaßventils eine Kraft erzeugt werden, die den im Brennraum herrschenden Druck überwindet. Das aus der DE 197 35 375 C2 bekannte Konzept sieht deshalb zwei Federn vor, die den Stellantrieb in eine Mittellage beaufschlagen. Somit wird beim Wechsel von einer Endstellung in die andere die Kraft zum Verlassen der einen Endstellung im wesentlichen von diesen Federn aufgebracht. Die Härte dieser Federn ist jedoch nach oben begrenzt, da nach dem Durchlauf durch die Mittellage der Elektromagnet der einzunehmenden Endstellung in der Lage sein muß, die zunehmende Kraft der Federn zu überwinden und den Anker zu fangen. Darüber hinaus sollte dieses Fangen mög lichst geräuschfrei ablaufen, was eine sogenannte Aufsetzre gelung des Elektromagneten erfordert hat, die relativ komplex ist, insbesondere eine sehr exakte Messung der Ankerstellung unverzichtbar macht.The force to be applied by the actuator is at the time opening the biggest. For example, when opening a Exhaust valve a force is generated that in the combustion chamber prevailing pressure overcomes. That from DE 197 35 375 C2 The well-known concept therefore provides two springs for the actuator put in a middle position. Thus at Change from one end position to the other Leaving one end position essentially from this Feathers applied. However, the hardness of these springs is after limited above, since after passing through the middle layer of the Electromagnet of the final position to be adopted must overcome the increasing power of the springs and the Catch anchor. In addition, this catch should be possible run as quietly as possible, which is a so-called Aufsetzre gelation of the electromagnet has required that is relatively complex is, in particular, a very precise measurement of the anchor position makes indispensable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektromagne tischen Stellantrieb zu schaffen, der beim Verlassen einer Endstellung eine hohe Kraft aufbringen kann, ohne auf die we sentliche Mitwirkung von Federn angewiesen zu sein.The invention has for its object an electromagnetic table actuator to create when leaving one End position can exert a high force without affecting the we substantial involvement of feathers.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.This object is characterized by that in claim 1 Invention solved.

Die Grundidee der Erfindung besteht darin, die zu bewegenden Massen über einen sehr nahe am Elektromagneten angeordneten Hilfsanker derart zu beschleunigen, daß die dabei bewirkte kinetische Energie ausreicht, um den gesamten Stellweg des Stellantriebes auszuführen. Dabei macht man sich die physika lische Tatsache vorteilhaft zunutze, daß die Magnetkraft mit zunehmender Nähe zum Elektromagneten überproportional steigt. Erfindungsgemäß ist deshalb zwischen dem Anker und mindestens einem Elektromagneten ein Hilfsanker vorgesehen, der mit ei ner entsprechenden Schulter am Ankerschaft derart zusammen wirkt, daß beim Verlassen einer Endstellung der Hilfsanker sich nahe des Elektromagneten der neu einzunehmenden Endstel lung befindet. Wird dieser Elektromagnet eingeschaltet, be schleunigt der Hilfsanker aufgrund seiner großen Nähe zum E lektromagneten über die Schulter den Ankerschaft derart, daß sich das Stellgerät schnell aus der Endstellung löst und der fest am Ankerschaft befestigte Anker in den Wirkbereich des eingeschalteten Elektromagneten gelangt.The basic idea of the invention is to move the Masses arranged over a very close to the electromagnet Accelerate auxiliary anchors so that the caused kinetic energy is sufficient to cover the entire travel range of the Execute actuator. You do the physika Take advantage of the fact that the magnetic force with increasing proximity to the electromagnet increases disproportionately. According to the invention is therefore between the anchor and at least an electromagnet an auxiliary anchor provided with egg ner corresponding shoulder on the anchor shaft together in this way acts that when leaving an end position of the auxiliary anchor close to the electromagnet of the new position to be taken lung. If this electromagnet is switched on, be the auxiliary anchor accelerates due to its close proximity to the E Electromagnets over the shoulder of the anchor shaft in such a way that the actuator quickly releases from the end position and the Anchors firmly attached to the anchor shaft in the effective area of the switched on electromagnet arrives.

Um nun den Anker beim Aufsetzen am Elektromagneten der einzu nehmenden Endstellung abzubremsen, wirkt in einer Fortbildung mit zwei Hilfsankern dieser zweite Hilfsanker mit einer zwei ten Schulter so zusammen, daß der Ankerschaft eine gewisse Kraft überwinden muß, um diesen Hilfsanker vom Elektromagne ten der verlassenen Endstellung zu lösen. Dadurch ist auf einfache Weise ohne aufwendige Regelung ein geräuschloses Aufsetzen in der neu einzunehmenden Endstellung bewirkt.To put the anchor on when putting it on the electromagnet Braking the end position takes effect in a further training with two auxiliary anchors this second auxiliary anchor with a two shoulder together so that the anchor shaft has a certain Strength must overcome to get this auxiliary anchor from the electromagnetic to solve the abandoned end position. This is on simple way without a complex regulation a noiseless Touch down in the new end position to be assumed.

Dieser fortgebildete erfindungsgemäße Stellantrieb bietet weiter den Vorteil, daß bei entsprechender Bestromung der E lektromagneten auch Zwischenstellungen möglich sind. Damit läßt sich der Öffnungsgrad eines vom Stellantrieb betätigten Gaswechselventils einstellen.This further developed actuator according to the invention offers further the advantage that with appropriate energization of the E Electromagnets are also possible intermediate positions. In order to the degree of opening of an actuator actuated Adjust the gas exchange valve.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are in the sub claims marked.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention is described below with reference to the Drawing explained in more detail in an embodiment. In the drawing shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Stellantriebs mit Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine, Fig. 1 is a schematic representation of an actuator with a gas exchange valve of an internal combustion engine,

Fig. 2 das Stellgerät bei der Einleitung des Schließvorgangs, Fig. 2 shows the actuator at the initiation of the closing process,

Fig. 3 das Stellgerät während des Schließvorgangs kurz vor dem Abbremsen, Fig. 3 the actuator during closing shortly before the braking,

Fig. 4 das Stellgerät in der Schließstellung, Fig. 4 shows the actuator in the closed position,

Fig. 5 das Stellgerät beim Einleiten des Öffnungsvorgangs, Fig. 5 shows the actuator at the initiation of the opening operation,

Fig. 6 das Stellgerät während des Öffnungsvorgangs kurz vor dem Abbremsen und Fig. 6, the actuator during the opening process shortly before braking and

Fig. 7 die realisierbaren Ventilstellungen zweier Einlaßven tile. Fig. 7 shows the feasible valve positions of two inlet valves.

In Fig. 1 ist ein elektromagnetischer Stellantrieb darge stellt, das einen Ventilkörper eines Gaswechselventils, in diesem Fall eines Einlaßventils antreibt. Der Ventilkörper 6 ist in einem Zylinderkopf 9 befestigt und öffnet bzw. ver schließt den Gaswechselkanal 10, indem er einen Ventilsitz 17 schließt oder freigibt. Der Ventilkörper 6 ist in einer Ven tilführung 7 geführt.In Fig. 1, an electromagnetic actuator is Darge, which drives a valve body of a gas exchange valve, in this case an intake valve. The valve body 6 is fastened in a cylinder head 9 and opens or closes the gas exchange duct 10 by closing or releasing a valve seat 17 . The valve body 6 is guided in a valve guide 7 Ven.

Am Zylinderkopf 6 ist ein Gehäuse 11 des elektromagnetischen Stellantriebs befestigt. Im Gehäuse 11 ist ein oberer Elekt romagnet 1a und ein unterer Elektromagnet 1b vorgesehen, die auf bekannte Weise aus Spulen und Blechpaketen aufgebaut sind. Das Gehäuse 11 hält die Elektromagneten 1a, 1b und führt Wärme an den Zylinderkopf 9 ab.A housing 11 of the electromagnetic actuator is attached to the cylinder head 6 . In the housing 11 , an upper electromagnetic magnet 1 a and a lower electromagnet 1 b are provided, which are constructed in a known manner from coils and laminated cores. The housing 11 holds the electromagnets 1 a, 1 b and dissipates heat to the cylinder head 9 .

Auf dem Ventilkörper 6 ist mittels einer Befestigung 18 ein Ankerschaft 5 angebracht. Die Befestigung 18 fixiert den An kerschaft 5 dabei so, daß er nicht eigenständig geführt wer den muß. Alternativ ist auch eine lediglich axiale Befesti gung 18 mit geeigneter Führung des Ankerschaftes 5 denkbar.An anchor shaft 5 is attached to the valve body 6 by means of a fastening 18 . The attachment 18 fixed to the shaft 5 so that it does not run independently who must. Alternatively, only axial fastening 18 with suitable guidance of the anchor shaft 5 is also conceivable.

Der Ankerschaft 5 und der Ventilkörper 6 werden von einer Fe der 8, die sich zwischen dem Zylinderkopf 9 und einem am Ven tilkörper 6 befestigten Federteller abstützt, in die Schließ stellung beaufschlagt. Die Feder 8 ist dabei gerade so stark, daß sie ein Öffnen des Ventilkörpers 6 im nichtbetätigten Zu stand des Stellgerätes verhindert. Ein solcher Zustand kann beispielsweise beim Abschleppen eines Fahrzeuges vorliegen. Dadurch ist verhindert, daß der Ventilkörper 6 einen Kolben der Brennkraftmaschine betätigen kann. The armature shaft 5 and the valve body 6 are acted upon by a Fe 8 , which is supported between the cylinder head 9 and a spring plate 6 fastened to the Ven body, in the closed position. The spring 8 is just so strong that it prevents opening of the valve body 6 in the unactuated state of the actuator. Such a condition can exist, for example, when towing a vehicle. This prevents the valve body 6 from actuating a piston of the internal combustion engine.

Auf dem Ankerschaft 5 ist ein plattenförmiger Anker 3 befes tigt, der zwischen dem unteren Elektromagnet 1b und dem obe ren Elektromagnet 1a liegt. Zwischen dem Anker 3 und dem un teren Elektromagneten 1b befindet sich ein unterer Hilfsanker 4. Der Hilfsanker 4 ist auf dem Ankerschaft 3 längsver schieblich, wobei sein Verschiebungsweg durch eine als Nut 15 im Gehäuse 11 ausgebildete untere Führung so begrenzt ist, daß er immer im Wirkbereich des Elektromagneten 1b bleibt. Auf gleiche Weise ist in einer Nut 14 ein oberer Hilfsanker 2 geführt, der verschieblich auf dem Ankerschaft 5 zwischen An ker 3 und oberem Elektromagnet 1a sitzt. Der Ankerschaft 5 hat eine obere Schulter 13 sowie eine untere Schulter 12, de ren Funktion nachfolgend noch erläutert werden wird.On the armature shaft 5 , a plate-shaped armature 3 is fastened, which lies between the lower electromagnet 1 b and the upper electromagnet 1 a. Between the armature 3 and the lower electromagnet 1 b there is a lower auxiliary armature 4 . The auxiliary anchor 4 is längsver on the armature shaft 3 displaceable with its displacement is limited by a recess formed as a groove 15 in the housing 11 bottom guide so that it always remains in the active region b of the electromagnet. 1 In the same way, an upper auxiliary anchor 2 is guided in a groove 14 , which is slidably seated on the anchor shaft 5 between the ker 3 and the upper electromagnet 1 a. The anchor shaft 5 has an upper shoulder 13 and a lower shoulder 12 , the function of which will be explained below.

Die Hilfsanker 2, 4 sowie der Anker 3 sind plattenförmig rechteckig und bestehen aus einem magnetisch geeigneten Mate rial. Die Hilfsanker 2, 4 dienen in erster Linie dazu, den Ankerschaft 5 zu beschleunigen, wie noch erläutert werden wird, um Gaskräfte beim Betätigen des Ventilkörpers 6 zu ü berwinden und den Anker 3 in Reichweite des jeweiligen Elekt romagneten 1a bzw. 1b zu bringen. Eine weitere Funktion der Hilfsanker 2, 4 ist ein noch zu erläuterndes Abbremsen beim Aufsetzen des Ankers 3 in einer Endstellung.The auxiliary anchor 2 , 4 and the anchor 3 are plate-shaped rectangular and consist of a magnetically suitable mate rial. The auxiliary anchors 2 , 4 serve primarily to accelerate the armature shaft 5 , as will be explained below, in order to overcome gas forces when the valve body 6 is actuated and to anchor the armature 3 within range of the respective electromagnet 1 a or 1 b bring. Another function of the auxiliary anchors 2 , 4 is braking, which is yet to be explained, when the anchor 3 is placed in an end position.

In Fig. 1 ist das Stellgerät mit dem Ventilkörper 6 in der Öffnungsstellung dargestellt. Der untere Elektromagnet 1b ist nur leicht bestromt, was durch die Punktierung dargestellt ist. Er muß nur die Kraft der relativ weichen, möglichst de gressiv ausgelegten Feder 8 überwinden, um den Anker 3 ange zogen zu halten.In Fig. 1 the actuator with the valve body 6 is shown in the open position. The lower electromagnet 1 b is only slightly energized, which is shown by the dotting. He only has to overcome the force of the relatively soft, de gressively designed spring 8 to keep the armature 3 attracted.

Von Bedeutung ist noch, daß in dieser Öffnungsstellung der o bere Hilfsanker 2 an der oberen Schulter 13 des Ankerschaftes 5 anliegt.Of importance is still that in this open position, the o bere auxiliary anchor 2 on the upper shoulder 13 of the armature shaft 5 is applied.

In Fig. 2 ist die Einleitung des Schließvorgangs aus der Öff nungsstellung heraus dargestellt. Dazu wird der obere Elektromagnet 1a bestromt und zieht den oberen Hilfsanker 2 an, der an der oberen Schulter 13 des Ankerschaftes 5 angreift und so den Ankerschaft 5 nach oben zieht. Dabei wird die Mas senträgheit überwunden. Aufgrund der großen Nähe des Hilfsan kers 2 zum oberen Elektromagneten 1a erfolgt eine rasche Be schleunigung des Ankerschaftes 5. Bei einer beispielhaften Auslegung des oberen Elektromagneten 1a mit einer Bestromung von 30 Ampere und 100 Windungen ergibt sich eine Kraft von 50 N/200 N/500 N/1200 N bei 4 mm/2 mm/ 1 mm/0,2 mm Abstand vom Elektromagneten. Durch einen entspre chend schnellen Stromanstieg im Elektromagneten 1a ergibt sich aufgrund der mechanischen Steifigkeit des Hilfsankers 2 eine rasch zunehmende Kraft mit der Annäherung an den Elekt romagneten 1a und mithin eine schnelle Beschleunigung des An kerschaftes 5 nach oben.In Fig. 2 the initiation of the closing operation from the opening position is shown out. For this purpose, the upper electromagnet 1 a is energized and attracts the upper auxiliary armature 2 , which engages the upper shoulder 13 of the armature shaft 5 and thus pulls the armature shaft 5 upward. Mass inertia is overcome. Due to the close proximity of the Hilfsan kers 2 to the upper electromagnet 1 is carried out a rapid acceleration of the armature shaft Be. 5 In an exemplary design of the upper electromagnet 1 a with a current supply of 30 amperes and 100 turns, a force of 50 N / 200 N / 500 N / 1200 N results at a distance of 4 mm / 2 mm / 1 mm / 0.2 mm from Electromagnets. By a accordingly rapid current increase in the electromagnet 1 a results in a rapidly increasing force due to the mechanical rigidity of the auxiliary armature 2 with the approach to the electromagnet 1 a and thus a rapid acceleration of the core shaft 5 to the top.

Die dabei dem Ankerschaft 5 mitgeteilte kinetische Energie und die in gleicher Wirkung wirkende Kraft der Feder 8 brin gen den Anker 3 schnell in den Wirkbereich des oberen Elekt romagneten 1a, und der übernimmt dann das weitere Anziehen.The kinetic energy communicated to the armature shaft 5 and the force of the spring 8 acting in the same way quickly bring the armature 3 into the effective range of the upper electromagnet 1 a, and this then takes over the further tightening.

Sobald, wie in Fig. 3 dargestellt ist, die untere Schulter 12 des Ankerschaftes 5 beginnt, am unteren Hilfsanker 4 anzulie gen, wird der Elektromagnet 1b bestromt, so daß eine gewisse Kraft nötig ist, um den unteren Hilfsanker 4 vom unteren E lektromagneten 1b zu lösen. Natürlich kann diese Bestromung auch schon etwas früher erfolgen. Eine exakte Stellungsmes sung des Ankers ist dafür nicht nötig. Diese Kraft bewirkt ü ber die untere Schulter 12 ein Abbremsen des Ankerschaftes 5, wenn der Anker 3 in die obere Endstellung gelangt.As soon as, as shown in Fig. 3, the lower shoulder 12 of the armature shaft 5 begins to lie on the lower auxiliary armature 4 , the electromagnet 1 b is energized, so that a certain force is required to the lower auxiliary armature 4 from the lower electromagnet 1b to solve. Of course, this energization can also take place earlier. An exact position measurement of the armature is not necessary for this. This force causes the armature shaft 5 to brake via the lower shoulder 12 when the armature 3 reaches the upper end position.

Da die Bestromung des oberen Elektromagneten 1a während die ses Abmessens auf einen geringeren Haltestrom zurückgeschal tet werden kann, ist es aus Energiegründen von Vorteil, den Differenzstrom, der im Elektromagneten 1a nicht mehr benötigt wird, auf den unteren Elektromagneten 1b umzuleiten. Durch richtige Dosierung der Bestromung des unteren Elektromagneten 1b wird ein Abheben des unteren Hilfsankers 4 erreicht, und der Anker 3 setzt geräuschlos in der oberen Endstellung auf, die in Fig. 4 dargestellt ist.Since the energization of the upper electromagnet 1 a during this dimension can be switched back to a lower holding current, it is advantageous for energy reasons to redirect the differential current, which is no longer required in the electromagnet 1 a, to the lower electromagnet 1 b. Correct metering of the energization of the lower electromagnet 1 b results in the lower auxiliary armature 4 being lifted off, and the armature 3 noiselessly touches down in the upper end position, which is shown in FIG. 4.

In dieser Schließstellung wird nur noch der obere Elektromag net 1a bestromt. Der Anker 3 muß dabei nicht vollständig auf dem Hilfsanker 2 aufliegen, sondern kann um ein Ventilspiel von diesem beabstandet sein. Die Kraft des oberen Elektromag neten 1a sowie die Kraft der Feder 8 halten dann den Ventil körper 6 am Ventilsitz 17.In this closed position, only the upper Elektromag net 1 a is energized. The armature 3 does not have to lie completely on the auxiliary armature 2 , but can be spaced apart from it by a valve clearance. The force of the upper Elektromag Neten 1 a and the force of the spring 8 then hold the valve body 6 on the valve seat 17th

Schaltet man nun den oberen Elektromagneten 1a ab, hält die Kraft der Feder 8 den Stellantrieb und den Ventilkörper 6 in der Schließstellung. Dies entspricht dem stromlosen Zustand des Stellgerätes.If you now switch off the upper electromagnet 1 a, the force of the spring 8 holds the actuator and the valve body 6 in the closed position. This corresponds to the currentless state of the actuator.

Von Bedeutung ist in der Schließstellung noch, daß der Anker schaft über die Schulter 12 den Hilfsanker 4 vom unteren E lektromagneten 1b abgehoben hält.It is important in the closed position that the armature shaft over the shoulder 12 holds the auxiliary armature 4 from the lower electromagnet 1b.

Der Öffnungsvorgang des Stellantriebes aus der Schließstel lung der Fig. 4 heraus ist in Fig. 5 dargestellt. Dazu wird der untere Elektromagnet 1b maximal bestromt. Dadurch wird der untere Hilfsanker 4 auf den unteren Elektromagneten 1b hin beschleunigt und überträgt diese Beschleunigung über die Schulter 12 auf den Ankerschaft 5. Die dabei mitgeteilte ki netische Energie bewirkt, daß der Ankerschaft 5 sich mit dem Anker 3 nach unten bewegt, wodurch der Anker 3 in den Wirkbe reich der unteren Spule 1b gelangt. Dieser Zustand ist in Fig. 6 dargestellt.The opening process of the actuator from the closed position of FIG. 4 is shown in FIG. 5. For this purpose, the lower electromagnet 1 b is energized to the maximum. As a result, the lower auxiliary armature 4 is accelerated toward the lower electromagnet 1 b and transmits this acceleration via the shoulder 12 to the armature shaft 5 . The communicated ki netic energy causes the armature shaft 5 moves down with the armature 3 , whereby the armature 3 reaches rich in the Wirkbe the lower coil 1 b. This state is shown in Fig. 6.

Kurz bevor der Anker in der unteren Endstellung aufsetzen würde, liegt die obere Schulter 13 am oberen Hilfsanker 2 an, wenn dieser durch leichte Bestromung des oberen Elektromagne ten 1a zum Abbremsen nach oben gezogen ist. Die Kraft, die erforderlich ist, um den oberen Hilfsanker 2 vom oberen E lektromagneten 1a zu lösen, bewirkt über die Schulter 13 ein Abbremsen des Ankerschaftes 5 und mithin ein sanftes Aufset zen des Ankers 3 in der unteren Endstellung am unteren Elekt romagneten 1b.Shortly before the armature would be put in the lower end position, is the upper shoulder 13 at the upper auxiliary anchor 2 if this th light by energizing the upper electromagnet is Magne 1 a pulled for braking up. The force that is required to release the upper auxiliary armature 2 from the upper electromagnet 1a, causes the armature shaft 5 to be braked via the shoulder 13 and consequently a gentle placement of the armature 3 in the lower end position on the lower electromagnet 1 b.

Die größte Kraft tritt bei einem Stellantrieb beim Öffnen ei nes Auslaßventils bei niedriger Öltemperatur und hoher Dreh zahl bei Vollast auf, da dann gegen einen hohen Zylinderin nendruck und die Kraft der Feder 8 geöffnet werden muß. Hier ist von Vorteil, wenn der Stellantrieb - wie in Fig. 1 darge stellt - so ausgebildet ist, daß der Ankerschaft 5 über kein Lager verfügt. Dadurch ist die Reibung gemindert. Weiter sind vorteilhafterweise der Anker 3 und die Hilfsanker 2, 4 mit radialen Rillen versehen, um im Falle einer Verölung des Stellantriebes ein mechanisches "Kleben" zu vermindern.The greatest force occurs in an actuator when opening an exhaust valve at low oil temperature and high speed at full load, since then against a high cylinder internal pressure and the force of the spring 8 must be opened. Here it is advantageous if the actuator - as shown in Fig. 1 Darge - is designed so that the armature shaft 5 has no bearing. This reduces friction. Furthermore, the armature 3 and the auxiliary anchors 2 , 4 are advantageously provided with radial grooves in order to reduce mechanical "sticking" in the event of oiling of the actuator.

Es sei darauf hingewiesen, daß das Abbremsen des Ankers beim Aufsetzen in der jeweiligen Endstellung durch eine geeignete Bestromung des jeweils anderen Elektromagneten bewirkt wird. Auf diese Bestromung kann verzichtet werden, wenn ein Abbrem sen nicht erforderlich ist. Dies könnte beispielsweise im o beren Drehzahlbereich der Fall sein. Auf das Abbremsen dort zu verzichten, hätte den Vorteil, daß ein schnellerer Wechsel von einer Endstellung in die andere erreicht werden kann. Op tional kann man den Ankerschaft 5 auch über den Einsatz eines bekannten (nicht dargestellten) hydraulischen Dämpfungsele mentes dämpfen, das beispielsweise durch den Elektromagneten 1a ragt, oben am Ankerschaft 5 angreift, sobald dieser sich in einer bestimmten Nähe zum oberen Elektromagneten 1a befin det, und sich am Gehäuse 11 abstützt.It should be pointed out that the braking of the armature when it is placed in the respective end position is effected by a suitable energization of the other electromagnet. This current supply can be dispensed with if braking is not required. This could be the case, for example, in the upper speed range. Avoiding braking there would have the advantage that a faster change from one end position to the other can be achieved. Optionally, one can dampen the armature shaft 5 via the use of a known (not shown) hydraulic damping element, which, for example, protrudes through the electromagnet 1 a, attacks the top of the armature shaft 5 as soon as it is in a certain proximity to the upper electromagnet 1 a det, and is supported on the housing 11 .

Fig. 7 veranschaulicht einen weiteren vorteilhaften Einsatz des elektromagnetischen Stellantriebs. Durch geeignete Bestromung der Elektromagneten 1a, 1b lassen sich Zwischen stellungen realisieren. Fig. 7 illustrates a further advantageous use of the electromagnetic actuator. Appropriate energization of the electromagnets 1 a, 1 b allows intermediate positions to be realized.

Fig. 7a zeigt eine schematische Darstellung zweier Ventilkör per 6, 16 in der Schließstellung auf dem Ventilsitz 17 auf sitzend. Fig. 7a shows a schematic representation of two Ventilkör by 6 , 16 sitting in the closed position on the valve seat 17 .

Fig. 7b zeigt eine leicht geöffnete Stellung, die der Stel lung der Fig. 3 entspricht. Dabei erfolgt die Bestromung so, daß der Hilfsanker 4 sich nicht von der Spule 1b lösen kann, mithin der Anker 3 des Stellantriebs nicht in die obere End stellung gelangen kann. Fig. 7b shows a slightly open position, which corresponds to the Stel development of FIG. 3. The energization takes place so that the auxiliary armature 4 can not detach from the coil 1 b, therefore the armature 3 of the actuator can not get into the upper end position.

Fig. 7c zeigt eine weitgehende Öffnung, die der Stellung der Fig. 6 entspricht. Dabei erfolgt die Bestromung so, daß sich der Hilfsanker 2 nicht vom Elektromagneten 1a lösen kann, wo durch verhindert ist, daß der Anker 3 die untere Endstellung erreicht. Fig. 7c shows an extensive opening, which corresponds to the position of Fig. 6. The energization takes place so that the auxiliary armature 2 can not detach from the electromagnet 1 a, which prevents the armature 3 from reaching the lower end position.

Fig. 7d zeigt die volle Öffnung der Fig. 1. Fig. 7d shows the full opening of FIG. 1.

Die Fig. 7e bis 7g zeigen mögliche Variationen bei einer Brennkraftmaschine mit zwei Einlaßventilen bzw. zwei Auslaß ventilen. Insgesamt lassen sich also durch geeignete Ansteue rung der Elektromagneten 1a, 1b sieben verschiedene Öffnungs stellungen realisieren. Fig. 7e to 7g show possible variations in an internal combustion engine having two intake valves and two outlet valves. Overall, seven different opening positions can be realized by suitable control of the electromagnets 1 a, 1 b.

Claims

1. Electromagnetic actuator, in particular for a gas exchange valve of an internal combustion engine, with a driving armature shaft ( 5 ) on which an armature ( 3 ) is attached, which is between a first and a second electromagnetic ( 1 b, 1 a), thereby characterized in that between the armature ( 3 ) and the first electromagnet ( 1 b) a first auxiliary armature ( 4 ) slidably sits on the armature shaft ( 5 ), which auxiliary armature ( 4 ) carry out only a limited displacement by a first guide ( 15 ) can, the guide holding the first auxiliary anchor ( 4 ) in the region of the first electromagnet ( 1 b), and that the shaft ( 5 ) has a first shoulder ( 12 ) on which the first auxiliary anchor ( 4 ) engages when the armature shaft ( 5 ) is in the closed position and the first auxiliary armature ( 4 ) is at a maximum distance from the first electromagnet ( 1 b).

2. Actuator according to claim 1, characterized by a second auxiliary armature ( 2 ) which between the armature ( 3 ) and the second electromagnet ( 1 a) slidably on the armature shaft ( 5 ), a second guide ( 15 ), the holds second auxiliary anchor ( 2 ) in the effective range of the second electromagnet ( 1 a), and a second shoulder ( 13 ) on the armature shaft ( 5 ) on which the second auxiliary armature ( 2 ) engages when the armature shaft ( 5 ) in the open position and second auxiliary anchor ( 2 ) is at a maximum distance from the second electromagnet ( 1 a).

3. Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the armature shaft ( 5 ) is acted upon by a spring ( 8 ) in the direction of the closed position.

4. An actuator according to claim 2, characterized in that the first guide comprises a first groove (15) in the housing Stellantriebsge (11) and the second guide, a second groove (14) in the actuator housing (11).

5. Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the armature ( 3 ) and the auxiliary armature ( 2 , 4 ) are plate-shaped.

6. Actuator according to claim 5, characterized in that the armature ( 3 ) and the auxiliary anchors ( 2 , 4 ) have radial grooves on their cover surfaces to reduce sticking to one another in the oiled condition.

7. Actuator according to one of the preceding claims, characterized by a hydraulic damping element which dampens the placement of the on shaft ( 5 ) in at least one end position.