DE10005590A1 - Elektromagnetischer Aktuator zur Hubsteuerung eines Gaswechselventiles einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Elektromagnetischer Aktuator zur Hubsteuerung eines Gaswechselventiles einer Brennkraftmaschine

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DE10005590A1
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Konrad Reif
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Für einen elektro-magnetischen Akuator zur Hubsteuerung eines Gaswechselventiles einer Brennkraftmaschine mit einem ein in Schließ- und Öffnungsrichtung federbelastetes Gaswechselventil oszillierend Anker antreibenden zwischen hubbeabstandeten Schaltmagneten wird zur satten Anlage des Ankers in der jeweiligen Hub-Endposition an der jeweiligen Polfläche des jeweiligen Schaltmagneten vorgeschlagen, dass mit einem biegeelastischen Anker bei einer verformten Polfläche eine formschlüssig satte Anlage erzielt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf einen elektromagnetischen Aktuator zur Hubsteuerung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine, mit einem ein in Schließ- und Öffnungsrichtung federbelastetes Gaswechselventil oszillierend antreibenden Anker zwischen hubbeabstandeten Schaltmagneten, wobei ein scheibenartig gestalteter Anker in einer Hub-Endposition an einer Polfläche des jeweiligen, eine Spule in einem geblechten Spulenkern um­ fassenden Schaltmagneten anliegt.
Ein derartiger Aktuator ist beispielsweise aus der DE 198 39 180 A1 bekannt. Bei einem Spulenkern mit einem wie aus der Zeichnung ersichtlichen geblechten Joch unterliegt dieses Joch bei fehlender mechanischer Stabilität einer Durchbiegung mit dem Nachteil, dass ein relativ biegesteif ausgebildeter Anker mit der Polfläche des jeweiligen Schaltmagneten lediglich im Mittenbereich anliegt, während in den Rand­ bereichen des Joches und des Ankers ein den magnetischen Fluss störender Luftspalt gegeben ist. Ein derartiger Aktuator erfordert eine aufwendige Regelung wegen zahlreicher Störgrößen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Aktuator derart zu verbessern, dass ein optimaler Magnetfluss in einer Halteposition des Ankers erzielt ist.
Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass ein biegeelasti­ scher Anker gewählt ist, der in der jeweiligen Hub-Endposition an einer von einem jochartig gestalteten, geblechten Spulenkern verformten Polfläche des jeweiligen Schaltmagneten im wesentlich formschlüssig verformt anliegt.
Mit der Erfindung ist in vorteilhafter Weise eine zweistufige Anlage des Ankers an die verformte Polfläche des jochartigen Spulenkernes erzielt, wobei nach einem ersten, mittigen Aufsetzen des Ankers an der Polfläche dieser durch seine Biege­ elastizität in seinen äußeren Bereichen unter der Wirkung des Magnetflusses einer­ seits und die mechanische Verformung infolge des Abbremsen des Ankers an der Polfläche andererseits in einem zweiten Aufsetzvorgang an den Jochschenkeln formschlüssig anliegt.
Mit der Erfindung ergeben sich Vorteile wie die einer einfachen Modellbildung, wobei der Anker als Massenpunkt modelliert werden kann. Ferner ergibt sich eine ver­ einfachte Regelung, wobei eine Erleichterung der Implementierung des Reglers in Echtzeit besonders hervorzuheben ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Aktuators ist der Anker von im wesentlichen konstanter Scheibendicke aus relativ dünnwandigem, biegeelastischem Material gebildet und zumindest einseitig über einen Schaft geführt im Aktuator angeordnet.
Zwar ist ein biegeelastischer Anker aus der nicht veröffentlichten deutschen Pa­ tentanmeldung 199 38 988 per se bekannt, der jedoch aufgabengemäß in Verbin­ dung mit einer verstärkten Randgestaltung nach einer vollflächigen Anlage an einer der Polflächen zur mechanischen Abstoßung von dieser Polfläche dient.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Teil­ abschnittes eines Aktuators beschrieben.
Ein nicht näher dargestellter elektromagnetischer Aktuator 1 zur Hubsteuerung eines Gaswechselventils 2 einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine ist mit einem ein in Schließ- und Öffnungsrichtung federbelastetes Gaswechselventil 2 oszillie­ rend antreibenden Anker 3 ausgerüstet, der zwischen hubbeabstandeten Schalt­ magneten angeordnet ist, von denen lediglich der zum Schließen des Gaswechsel­ ventils 2 dienende Schaltmagnet 4 gezeigt ist. In Schließstellung des Gaswechsel­ ventils 2 liegt ein scheibenartig gestalteter Anker 3 in der entsprechenden Hub-End­ position 5 an einer Polfläche 6 des eine Spule 7 in einem geblechten Spulenkern 8 umfassenden Schließ-Schaltmagneten 4 an.
Um bei einer mangels mechanischer Stabilität des geblechten Spulenkernes 8 ge­ gebenen Durchbiegung - wie aus der Zeichnung ersichtlich - trotzdem einen opti­ malen Magnetfluss in der Halteposition des Ankers 3 zu erzielen, wird erfindungs­ gemäß vorgeschlagen, dass der Anker 3 biegeelastisch gewählt bzw. ausgebildet ist und in der jeweiligen Hub-Endposition 5 an der von einem jochartig gestalteten, ge­ blechten Spulenkern 8 verformten Polfläche 6 des Schaltmagneten 4 im wesentli­ chen formschlüssig verformt anliegt.
Vorzugsweise ist der Anker 3 von im wesentlichen konstanter Scheibendicke aus relativ dünnwandigem, biegeelastischem Material gebildet und zumindest einseitig über einen Schaft 9 geführt im Aktuator 1 angeordnet.
Mit der Erfindung ist in vorteilhafter Weise erzielt, dass die Durchbiegung des An­ kers 3 die Durchbiegung des geblechten Spulenkernes 8 ausgleicht und somit ein Aufsetzen des Ankers 3 in einem Vorgang möglich ist. Damit sind in weiterer vorteil­ hafter Weise Widerstände im magnetischen Kreis vermieden und die Regelung des Aktuators 1 damit wesentlich vereinfacht.

Claims (2)

1. Elektro-magnetischer Aktuator zur Hubsteuerung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine
  • - mit einem ein in Schließ- und Öffnungsrichtung federbelastetes Gas­ wechselventil (2) oszillierend antreibenden Anker (3) zwischen hub­ beabstandeten Schaltmagneten (4), wobei
  • - ein scheibenartig gestalteter Anker (3) in einer Hub-Endposition (5) an einer Polfläche (6) des jeweiligen, eine Spule (7) in einem ge­ blechten Spulenkern (8) umfassenden Schaftmagneten (4) anliegt,
dadurch gekennzeichnet,
  • - dass ein biegeelastischer Anker (3) gewählt ist, der
  • - in der jeweiligen Hub-Endposition (5) an einer von einem jochartig gestalteten, geblechten Spulenkern (8) verformten Polfläche (6) des jeweiligen Schaltmagneten (4) im wesentlichen formschlüssig ver­ formt anliegt.
2. Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - dass der Anker (3) von im wesentlichen konstanter Scheibendicke aus relativ dünnwandigem, biegeelastischem Material gebildet ist, und
  • - zumindest einseitig über einen Schaft (9) geführt im Aktuator (1) an­ geordnet ist.
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