DE10019455A1

DE10019455A1 - Solenoid valve actuator for internal combustion engine with specific ratio between magnetic contact surfaces of electromagnet armature and yoke

Info

Publication number: DE10019455A1
Application number: DE10019455A
Authority: DE
Inventors: Yasuo Shimizu; Hiroshi Kobayashi
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 2000-04-19
Publication date: 2000-11-16
Also published as: JP2000303810A

Abstract

The valve is opened and closed by two electromagnets acting on a common armature. Each electromagnet has a yoke made up of an inner (12) and an outer (13) yoke. The ratio of the contact surface (S1) of the armature with the outer yoke and the magnetic path surface (S2) of the whole yoke is designed to be within a such value that the force holding the armature against the yoke is a maximum value

Description

Die Erfindung betrifft einen Solenoid-Ventilaktuator für eine Brennkraft maschine, insbesondere zum elektromagnetischen Öffnen und Schließen eines Einlassventils und/oder eines Auslassventils.The invention relates to a solenoid valve actuator for an internal combustion engine machine, in particular for electromagnetic opening and closing an intake valve and / or an exhaust valve.

In der japanischen Patent-Offenlegungsschrift (Kokai) Nr. 9-256826 ist ein Solenoid-Ventilaktuator dieses Typs vorgeschlagen worden. Dieser Solenoid- Ventilaktuator umfasst eine Mehrzahl von Aktuatorgehäusen, die in einem Zylinderkopf aufgenommen sind, einen Anker, der aus magnetischem Material gebildet ist und verschiebbar in einem entsprechenden Gleitweg in jedem Aktuatorgehäuse angeordnet ist, um ein Einlass/Auslassventil zu öffnen und zu schließen, sowie obere und untere Elektromagneten zum vertikalen Anziehen des Ankers. Wenn der Solenoid-Ventilaktuator arbeitet, wird der Anker durch die oberen und unteren Elektromagneten angezogen, so dass er sich entlang dem Gleitweg vertikal hin- und herbewegt, wodurch das Einlass/Auslassventil geöffnet und geschlossen wird.In Japanese Patent Laid-Open (Kokai) No. 9-256826 is a Solenoid valve actuator of this type have been proposed. This solenoid Valve actuator includes a plurality of actuator housings in one Cylinder head are included, an armature made of magnetic Material is formed and slidable in a corresponding sliding path in each actuator housing is arranged to have an intake / exhaust valve open and close, as well as upper and lower electromagnets for vertical tightening of the anchor. When the solenoid valve actuator is working, the armature is attracted by the upper and lower electromagnets, so that it reciprocates vertically along the glide path, causing the inlet / outlet valve is opened and closed.

Der Anker besitzt im Querschnitt zwei zueinander konzentrische Bögen und zwei horizontal geradlinige Segmente, die parallel zueinander verlaufen und jeweils mit entgegengesetzten Enden der zwei Bögen verbunden sind (siehe Fig. 6 der obigen japanischen Schritt). Der Umfang des Ankers bildet Gleitflächen mit gegenüberliegenden flachen Abschnitten, die entlang den jeweiligen beiden horizontalen, geradlinigen Segmenten vertikal verlaufen. Jedes Aktuatorgehäuse, welches den Gleitweg des Ankers festlegt, hat eine dem Ankerumfang ähnliche Form, wobei ein geringer Abstand zwischen dem Gehäuse und dem Umfang des Ankers gebildet ist. Ferner besitzen die Elektromagneten jeweils ein Innenjoch und ein Außenjoch, die beide aus magnetischem Material gebildet sind, sowie eine Wicklung, die zwischen dem Innen- und Außenjoch angeordnet ist.The cross-section of the anchor has two concentric arcs and two horizontally rectilinear segments that run parallel to one another and are each connected to opposite ends of the two arches (see FIG. 6 of the above Japanese step). The circumference of the anchor forms sliding surfaces with opposite flat sections that run vertically along the respective two horizontal, straight-line segments. Each actuator housing, which defines the sliding path of the armature, has a shape similar to the armature circumference, with a small distance being formed between the housing and the circumference of the armature. Furthermore, the electromagnets each have an inner yoke and an outer yoke, both of which are formed from magnetic material, and a winding, which is arranged between the inner and outer yoke.

Bei dem obigen Solenoid-Ventilaktuator sind die Aktuatorgehäuse mit der oben beschriebenen Form paarweise angeordnet, so dass sie an den flachen Abschnitten ihrer Umfänge einander berühren. Auch wenn daher eine Mehrzahl von Aktuatorgehäusen nebeneinander in einem engen Raum in dem Zylinderkopf angeordnet wird, ermöglicht die obige Konstruktion, dass der Solenoid-Ventilaktuator in jedem Aktuatorgehäuse einen größtmöglichen Raum bekommt, um hierdurch die Verwendung von Elektromagneten zu ermöglichen, deren Wicklung so groß wie möglich ist und deren Anker eine größtmögliche Querschnittsfläche haben. Der Grund hierfür ist, dass eine sehr starke Antriebskraft erforderlich ist, um das Einlass/Auslassventil anzutreiben. Auch wenn der Solenoid-Ventilaktuator in einem engen Zylinderkopf angeordnet wird, muss eine ausreichende Anziehungskraft jedes Elektromagneten gewährleistet sein, die groß genug ist, um das Einlass/Auslassventil anzutreiben.In the above solenoid valve actuator, the actuator housings are with the The shape described above is arranged in pairs so that they adhere to the flat Sections of their circumference touch each other. Even if therefore one Plurality of actuator housings side by side in a narrow space in the cylinder head, the above construction enables that the solenoid valve actuator is the largest possible in each actuator housing Gets space to use electromagnets enable, the winding is as large as possible and the anchor one have the largest possible cross-sectional area. The reason for this is that a very strong driving force is required to the inlet / outlet valve to drive. Even if the solenoid valve actuator is in a tight Cylinder head is arranged must have sufficient attraction Any electromagnet that is big enough to be guaranteed To drive the inlet / outlet valve.

Bei dem oben erwähnten herkömmlichen Solenoid-Ventilaktuator wird jedoch die Anziehungskraft jedes Elektromagneten einfach dadurch sichergestellt, dass die Querschnittsfläche des Ankers und die Größe der Wicklung vergrößert wird. Dies mindert die Energieeffizienz durch zuneh mende Magnetoresistenz, beispielsweise in Abhängigkeit von der Anord nung des Ankers und der Joche sowie der Beziehung zwischen den Größen, was einen erhöhten Stromverbrauch zur Folge hat.In the above-mentioned conventional solenoid valve actuator however, the attraction of each electromagnet simply by doing so ensures that the cross-sectional area of the anchor and the size of the Winding is increased. This increasingly reduces energy efficiency magnetoresistance, for example depending on the arrangement the anchor and yokes and the relationship between the sizes, which results in increased power consumption.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Solenoid-Ventilaktuator für eine Brennkraftmaschine anzugeben, die mit einem geringeren Stromverbrauch auskommt.The object of the invention is to provide a solenoid valve actuator for a Internal combustion engine specify that with lower power consumption gets along.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Solenoid-Ventilaktuator für eine Brennkraftmaschine vorgeschlagen, zum elektromagnetischen Öffnen und Schließen einer Ventilvorrichtung einschließlich eines Einlass ventils und/oder eines Auslassventils der Maschine, wobei der Solenoid- Ventilaktuator umfasst: einen Elektromagneten, der ein Joch mit einem Innenjoch und einem Außenjoch aufweist; und einen Anker, der aus magnetischem Material gebildet und der Ventilvorrichtung zugeordnet ist, wobei der Anker eine Hin- und Herbewegung durchführt zwischen einer ersten Stellung, in der der Anker in Anlage mit einem Joch gebracht wird, indem er durch Erregung des Elektromagneten zu dem Joch hin angezogen wird, sowie einer zweiten Stellung, in der der Anker von dem Joch durch Stopp der Erregung des Elektromagneten wegbewegt wird, wobei die zweite Stellung einem offenen Zustand oder einem geschlossenen Zustand der Ventilvorrichtung entspricht, wodurch der Anker die Ventilvorrichtung öffnet und schließt.According to the invention, a solenoid valve actuator is used to achieve the object proposed for an internal combustion engine, for electromagnetic Opening and closing a valve device including an inlet valve and / or an exhaust valve of the machine, the solenoid Valve actuator includes: an electromagnet that has a yoke with a Has inner yoke and an outer yoke; and an anchor that out magnetic material and is associated with the valve device, the anchor reciprocating between first position in which the anchor is brought into contact with a yoke, by being attracted to the yoke by excitation of the electromagnet as well as a second position in which the armature passes through the yoke Stop the excitation of the electromagnet is moved away, the second Position an open state or a closed state of the Valve device corresponds, whereby the armature opens the valve device and closes.

Der Solenoid-Ventilaktuator ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Flächen verhältnis zwischen einer Kontaktfläche, an der der Anker in Kontakt mit dem Außenjoch ist, und einer durchschnittlichen Magnetwegfläche des Jochs auf einen Wert innerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs gesetzt ist, einschließlich eines Werts, bei dem eine Halte-Anziehungskraft, die durch Erregung des Elektromagneten zum anziehenden Halten des Ankers an dem Joch erzeugt wird, einen Maximalwert zeigt.The solenoid valve actuator is characterized in that a surface relationship between a contact area at which the anchor is in contact with the outer yoke, and an average magnetic path area of the Yokes set to a value within a predetermined range of values is, including a value at which a holding attraction that by energizing the electromagnet to hold the armature attractively at which the yoke is generated shows a maximum value.

Bei diesem Solenoid-Ventilaktuator bewegt sich der aus magnetischem Material gebildete Anker zwischen einer ersten Stellung, in der der Anker in Anlage mit dem Joch gebracht wird, und der zweiten Stellung, in der der Anker von dem Joch entfernt ist, durch Erregung und Erregungsstopp des Elektromagneten hin und her, wodurch der Anker die Ventilvorrichtung öffnet und schließt. Anzumerken ist, dass der hierin benutzte Begriff "Kontakt" oder "Anlage" nicht nur einen mechanischen Kontakt oder eine mechanische Anlage zwischen dem Anker und dem Joch bedeutet, sondern auch einen Zustand, in dem der Anker durch elektromagnetische Anzie hungskraft stationär gehalten wird, wobei ein geringer Spalt zwischen ihm und dem Joch verbleibt. Ferner bedeutet "Erregung" ein Unterstromsetzen einer Wicklung des Elektromagneten, während "Erregungsstopp" den Stopp des Unterstromsetzens der Wicklung bedeutet. Erfindungsgemäß ist das Flächenverhältnis zwischen der Kontaktfläche, mit der der Anker in Kontakt mit dem Außenjoch gebracht wird, und einer durchschnittlichen Magnet wegfläche des Jochs auf einen Wert innerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs gesetzt, einschließlich eines Werts, bei dem eine Halteanzie hungskraft, die durch Erregung des Elektromagneten zum anziehenden Halten des Ankers an dem Joch erzeugt wird, einen Maximalwert zeigt. Daher wird der Anker an dem Joch durch die Halte-Anziehungskraft, die den Maximalwert oder einen dem Maximalwert nahen Wert hat, angezogen gehalten. Daher ist es möglich, den Elektromagneten mit der höchsten oder angenähert höchsten Energieeffizienz zu benutzen. Dies gestattet eine Minderung des Stromverbrauchs des Elektromagneten.With this solenoid valve actuator it moves out of magnetic Material formed anchor between a first position in which the anchor in System is brought with the yoke, and the second position in which the Anchor is removed from the yoke by excitation and excitation stop of the Electromagnets back and forth, causing the armature to move the valve assembly opens and closes. It should be noted that the term used herein "Contact" or "attachment" is not just a mechanical contact or a mechanical system between the anchor and the yoke means but also a state in which the armature by electromagnetic attraction force is kept stationary, with a small gap between it and the yoke remains. Furthermore, "excitation" means energizing a winding of the electromagnet during "excitation stop" the stop of energizing the winding. According to the invention Area ratio between the contact area with which the anchor is in contact brought with the outer yoke, and an average magnet travel area of the yoke to a value within a predetermined Value range, including a value at which a hold attract force that is attracted by excitation of the electromagnet Holding the anchor on which the yoke is generated shows a maximum value. Therefore, the anchor on the yoke is held by the holding force that the Maximum value or a value close to the maximum value held. Therefore it is possible to use the electromagnet with the highest or to use approximately the highest energy efficiency. This allows one Reduction of the electricity consumption of the electromagnet.

Bevorzugt beträgt der vorbestimmte Wertebereich des Flächenverhältnisses zwischen der Kontaktfläche und der durchschnittlichen Magnetwegfläche des Jochs von 0,3 bis 0,45.The predetermined range of values of the area ratio is preferably between the contact area and the average magnetic path area of the yoke from 0.3 to 0.45.

Besonders bevorzugt beträgt der Wert des Flächenverhältnisses zwischen der Kontaktfläche und der durchschnittlichen Magnetwegfläche des Jochs, bei dem die Halteanziehungskraft den Maximalwert zeigt, 0,375.The value of the area ratio is particularly preferably between the contact area and the average magnetic path area of the yoke, at which the holding attraction shows the maximum value, 0.375.

Bevorzugt umfasst der Solenoid-Ventilaktuator eine Stange, die zwischen dem Anker und der Ventilvorrichtung angeordnet ist, um die Hin- und Herbewegung des Ankers auf die Ventilvorrichtung zu übertragen, sowie ein Führungselement mit einem Durchgangsloch zum Führen der Stange, so dass die Stange durch das Loch hindurchgehen kann.Preferably, the solenoid valve actuator comprises a rod that is between the armature and the valve device is arranged to the reciprocating To transfer the armature to the valve device, as well as a Guide element with a through hole for guiding the rod, so that the rod can go through the hole.

Bevorzugt umfasst der Solenoid-Ventilaktuator ein Gehäuse, welches den Anker und den Elektromagneten aufnimmt, wobei ein Außendurchmesser des Ankers kleiner ist als ein Innendurchmesser des Gehäuses, so dass verhindert wird, dass der Anker mit dem Gehäuse in Kontakt gebracht wird.Preferably, the solenoid valve actuator includes a housing that the Anchor and the electromagnet takes up an outer diameter of the armature is smaller than an inner diameter of the housing, so that it is prevented that the armature is brought into contact with the housing.

Besonders bevorzugt ist das Innenjoch in Bezug auf das Außenjoch rückversetzt oder vertieft, wobei der Anker einen Abschnitt großen Durch messers und einen Abschnitt kleinen Durchmessers aufweist, wobei der Abschnitt kleinen Durchmessers einen derartigen Außendurchmesser und eine derartige Höhe besitzt, dass der Abschnitt kleinen Durchmessers in Anlage mit dem Innenjoch gebracht werden kann, das in Bezug auf das Außenjoch vertieft ist, wenn sich der Anker in der ersten Stellung befindet.The inner yoke is particularly preferred in relation to the outer yoke set back or recessed, the anchor a large section through knife and has a portion of small diameter, the Small diameter section of such an outer diameter and has such a height that the small diameter section in Attachment can be brought with the inner yoke, which in relation to the The outer yoke is deepened when the anchor is in the first position.

Weiter bevorzugt umfasst der Solenoid-Ventilaktuator zwei mit Abstand voneinander angeordnete Elektromagneten, und der Anker ist in einem Raum zwischen den beiden Elektromagneten angeordnet.The solenoid valve actuator further preferably comprises two at a distance electromagnets arranged from each other, and the armature is in one Space between the two electromagnets.

Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Detailbeschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:The above and other objects, features and advantages of the invention are from the following detailed description in connection with the attached drawings. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Solenoid-Ventilaktuator für eine Brennkraftmaschine nach einem Ausführungsbeispiel; Fig. 1 shows a longitudinal section through a solenoid valve actuator for an internal combustion engine according to an embodiment;

Fig. 2A einen Querschnitt durch einen in Fig. 1 gezeigten Elektromag neten; Fig. 2A is a cross section through a Neten shown in Figure 1 Elektromag.

Fig. 2B eine Draufsicht auf einen in Fig. 1 gezeigten Anker; FIG. 2B is a top view of an anchor shown in FIG. 1;

Fig. 3 eine Explosions-Perspektivansicht des Ankers und des Elek tromagneten; Fig. 3 is an exploded perspective view of the armature and the elec tromagnet;

Fig. 4 ein Schema der horizontalen Anordnung von Solenoid-Ventil aktuatoren; Fig. 4 is a schematic of the horizontal arrangement of solenoid valve actuators;

Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt durch die Anordnung der Elektromagneten und des Ankers zur Erläuterung der Bezie hung zwischen dem Anker und einem Joch; Figure 5 is a schematic longitudinal section through the arrangement of the electromagnet and the armature to explain the relationship between the armature and a yoke.

Fig. 6 eine Grafik eines Beispiels der Beziehung zwischen einem Flächenverhältnis S1/S2 zwischen einer Kontaktfläche S1, die entsteht, wenn der Anker durch Anziehung an dem Elek tromagneten gehalten wird, und einer durchschnittlichen Magnetwegfläche S2 des Jochs, sowie einer Halte-Anzie hungskraft des Elektromagneten. Fig. 6 is a graph of an example of the relationship between an area ratio S1 / S2 between a contact area S1, which arises when the armature is held by attraction to the electromagnet, and an average magnetic path area S2 of the yoke, and a holding force of the Electromagnets.

Zuerst zu Fig. 1. Dort ist ein Solenoid-Aktuator für eine Brennkraftmaschine eines Ausführungsbeispiels gezeigt, der in einem Zylinderkopf 2 einer nicht gezeigten Fahrzeugmaschine (Brennkraftmaschine) angebracht ist und bei Betrieb der Maschine ein Einlassventil (oder ein Auslassventil) 3 antreibt, um eine nicht gezeigte Einlassöffnung (oder Auslassöffnung) der Maschine zu öffnen und zu schließen. Ein Ventilschaft des Einlassventils 3 ist in einer Ventilführung 2a in dem Zylinderkopf 2 derart gehalten, dass sie diese vertikal verschiebbar durchsetzt.First, to Fig. 1. There is shown a solenoid actuator for an internal combustion engine of an embodiment, which is mounted in a cylinder head 2 of a vehicle engine (internal combustion engine), not shown, and drives an intake valve (or an exhaust valve) 3 to operate one when the engine is operating To open and close the inlet opening (or outlet opening), not shown, of the machine. A valve stem of the inlet valve 3 is held in a valve guide 2 a in the cylinder head 2 in such a way that it passes through it in a vertically displaceable manner.

Der Solenoid-Ventilaktuator 1 umfasst ein Gehäuse 4, einen in dem Gehäuse 4 hin- und herbeweglich angeordneten Anker 5, obere und untere Elek tromagneten 10 und 10, die jeweils bei ihrer Erregung den Anker 5 vertikal oder axial anziehen, sowie obere und untere Schraubenfedern 6 und 6, die den Anker 5 jeweils konstant in Richtung nach unten bzw. oben vor spannen.The solenoid valve actuator 1 comprises a housing 4 , a back and forth in the housing 4 arranged armature 5 , upper and lower elec tromagnets 10 and 10 , each attracting the armature 5 vertically or axially when energized, and upper and lower coil springs 6 and 6 , each tensioning the armature 5 constantly in the downward or upward direction.

Das Gehäuse 4 umfasst obere und untere Deckel 4a und 4a sowie einen Gehäusekörper 4b, der zwischen den oberen und unteren Deckeln 4a und 4a angeordnet ist. Zu Fig. 4. Ein Außenumfang des Gehäusekörpers 4b hat eine Querschnittsform, die durch zwei zueinander konzentrische Bögen und zwei geradlinige Segmente gebildet ist, die parallel zueinander verlaufen und mit entgegengesetzten Enden der Bögen verbunden sind, wobei gegenüber liegende flache Abschnitte derselben vertikal in jeweiligen Ebenen verlaufen, die den zwei geradlinigen Segmenten entsprechen. Zwei einander benach barte Solenoid-Aktuatoren 1 und 1 sind derart angeordnet, dass sie einander mit ihren gegenüberliegenden flachen Abschnitten der Gehäusekörper 4b berühren. Eine Querschnittsform des Innenumfangs des Gehäusekörpers 4b ist durch zwei Bögen gebildet, die zueinander konzentrisch sind, jedoch einen kleineren Durchmesser haben als die Bögen des Außenumfangs, sowie zwei geradlinigen Segmenten, die parallel zueinander sind und jeweils mit entgegengesetzten Enden der Bögen des Innenumfangs verbunden sind. Jeder Elektromagnet 10 ist in dem Gehäusekörper 4b derart aufgenommen, dass er vom Innenumfang des Gehäusekörpers 4b umschlossen wird. Ferner hat auch der Außenumfang der oberen und unteren Deckel 4a und 4a einen Querschnitt (nicht gezeigt), der dem Querschnitt des Außenumfangs des Gehäusekörpers 4b ähnlich ist, und sie sind an jeweiligen oberen und unteren Stellen einander gegenüberliegend angeordnet, wobei die oberen und unteren Elektromagnete 10 und 10 und der Anker 5 dazwischenliegen.The housing 4 comprises upper and lower covers 4 a and 4 a and a housing body 4 b, which is arranged between the upper and lower covers 4 a and 4 a. To Fig. 4. An outer periphery of the case body 4 has b is a cross-sectional shape to each other by two concentric arcs and two straight segments is formed, which are parallel to each other and connected to opposite ends of the sheets, wherein opposite flat portions of the same vertical in the respective Layers that correspond to the two straight segments. Two adjacent solenoid actuators 1 and 1 are arranged such that they touch each other with their opposite flat portions of the housing body 4 b. A cross-sectional shape of the inner periphery of the housing body 4 b is formed by two arches that are concentric with each other, but have a smaller diameter than the arches of the outer periphery, and two straight segments that are parallel to each other and are connected to opposite ends of the arches of the inner periphery . Each electromagnet 10 is accommodated in the housing body 4 b in such a way that it is enclosed by the inner circumference of the housing body 4 b. Furthermore, the outer periphery of the upper and lower covers 4 a and 4 a has a cross section (not shown) which is similar to the cross section of the outer periphery of the housing body 4 b, and they are arranged opposite each other at respective upper and lower locations, the upper and lower electromagnets 10 and 10 and the armature 5 between them.

Die oberen und unteren Elektromagnete 10 und 10 sind um einen vor bestimmen Abstand vertikal voneinander angeordnet, so dass sie zwischen sich einen Raum festlegen, in dem sich der Anker 5 bewegen kann. Anzumerken ist, dass der Gehäusekörper 4b einen Separator 24 aufweist, um die oberen und unteren Elektromagnete 10 und 10 voneinander zu trennen, um den Raum vorzusehen. Die Separatoren 24 sind in Fig. 4 weggelassen, die eine schematische Darstellung der horizontalen Anordnung der Solenoid-Ventilaktuatoren 1 und 1 zeigt. Die oberen und unteren Elektromagnete 10 und 10 sind an jeweiligen Stellen vertikal symmetrisch in Bezug auf den Anker 5 angeordnet. Im Folgenden wird die Konstruktion des unteren Elektromagneten 10 beschrieben.The upper and lower electromagnets 10 and 10 are arranged vertically from one another by a predetermined distance, so that they define a space between them in which the armature 5 can move. It should be noted that the housing body 4 b has a separator 24 in order to separate the upper and lower electromagnets 10 and 10 from one another in order to provide the space. The separators 24 are omitted in FIG. 4, which shows a schematic representation of the horizontal arrangement of the solenoid valve actuators 1 and 1 . The upper and lower electromagnets 10 and 10 are arranged vertically symmetrically with respect to the armature 5 at respective locations. The construction of the lower electromagnet 10 is described below.

Wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, umfasst der untere Elektromagnet 10 ein Joch 11, eine in ein Innenjoch 12 des Jochs 11 eingesetzte Spule 15 sowie eine Wicklung 16, die um einen Außenumfang der Spule 15 herumgewickelt ist.As shown in FIGS. 1 to 3, the lower electromagnet 10 comprises a yoke 11 , a coil 15 inserted into an inner yoke 12 of the yoke 11 , and a winding 16 which is wound around an outer circumference of the coil 15 .

Das Joch 11 ist gebildet durch integrales Verbinden des Innenjochs 12 mit einem Außenjoch 13 durch einen Jochverbindungsbolzen 14. Das Innenjoch 12 und das Außenjoch 13 sind aus magnetischem Material, wie etwa Eisen, gebildet, während der Jochverbindungsbolzen 14 aus nicht magnetischem Material gebildet ist, wie etwa Kunstharz. Das Innenjoch 12 umfasst einen scheibenförmigen Endabschnitt 12a und einen hohlen, zylindrischen Abschnitt 12b, die von dem Endabschnitt 12a nach oben abstehen. Der Endabschnitt 12a und der hohle, zylindrische Abschnitt 12b sind von einem Loch 12c axial durchsetzt, und das Loch 12c hat einen kreisförmigen Querschnitt und ist konzentrisch zu dem hohlen, zylindrischen Abschnitt 12b ausgebildet.The yoke 11 is formed by integrally connecting the inner yoke 12 to an outer yoke 13 through a yoke connecting bolt 14 . The inner yoke 12 and the outer yoke 13 are made of magnetic material such as iron, while the yoke connecting pin 14 is made of non-magnetic material such as synthetic resin. The inner yoke 12 comprises a disc-shaped end portion 12 a and a hollow, cylindrical portion 12 b, which protrude upward from the end portion 12 a. The end portion 12 a and the hollow, cylindrical portion 12 b are axially penetrated by a hole 12 c, and the hole 12 c has a circular cross section and is concentric with the hollow, cylindrical portion 12 b.

Ein Innenumfang 13a des Außenjochs 13 hat einen kreisförmigen Quer schnitt, der zu dem hohlen, zylindrischen Abschnitt 12b und dem Loch 12c konzentrisch ist, während dessen Außenumfang 13b eine Querschnittsform hat, die durch zwei Bögen gebildet ist, die zu einem durch den Innenumfang 13a gebildeten Kreis konzentrisch sind, sowie zu zwei horizontalen geradlinigen Segmenten, die parallel zueinander verlaufen und jeweils mit entgegengesetzten Enden der zwei Bögen verbunden sind. Das heißt, das Außenjoch 13 hat eine vergrößerte Dicke in Richtung orthogonal zur Richtung der horizontalen Anordnung der Solenoid-Aktuatoren 1 und 1. Auch wenn die Solenoid-Ventilaktuatoren 1 und 1 mit geringem Abstand voneinander angeordnet sind, wie in Fig. 4 gezeigt, ermöglicht diese Form des Außenjochs 13 eine ausreichende Querschnittsfläche des Außenjochs 13, einen Raum für die Wicklung 16 sowie eine Querschnittsfläche des Innenjochs 12 derart bereitzustellen, dass sie maximiert werden können, wobei der Durchmesser des Außenumfangs des Außenjochs 13 größer ist als der Außendurchmesser des Ankers 5, im Vergleich zu einem Fall, in dem das Außenjoch zylinderförmig ist. Ferner hat das Außenjoch 13 eine Bodenwand 13c, die mit einem Loch ausgebildet ist, das zu dem durch den Innenumfang 13a gebildeten Kreis konzentrisch ist.An inner circumference 13 a of the outer yoke 13 has a circular cross section which is concentric with the hollow, cylindrical portion 12 b and the hole 12 c, while the outer circumference 13 b has a cross-sectional shape which is formed by two arcs which lead to one the inner circumference 13 a formed circle are concentric, and to two horizontal straight segments that run parallel to each other and are each connected to opposite ends of the two arches. That is, the outer yoke 13 has an increased thickness in the direction orthogonal to the direction of the horizontal arrangement of the solenoid actuators 1 and 1 . Even if the solenoid valve actuators 1 and 1 are arranged at a small distance from each other as shown in Fig. 4, this form sufficient cross-sectional area of the outer yoke 13, a space for the winding 16 and a cross-sectional area allows the outer yoke 13 of the inner yoke 12 so as to provide that they can be maximized, the diameter of the outer circumference of the outer yoke 13 being larger than the outer diameter of the armature 5 , compared to a case where the outer yoke is cylindrical. Furthermore, the outer yoke 13 has a bottom wall 13 c which is formed with a hole which is concentric with the circle formed by the inner circumference 13 a.

Ein Außenumfang des Jochverbindungsbolzens 14 ist mit einem nicht gezeigten Außengewinde versehen. Das Loch 12c des Innenjochs 12 ist an seinem unteren Abschnitt mit einem nicht gezeigten Innengewinde versehen, um auf das Außengewinde des Jochverbindungsbolzens 14 geschraubt zu werden. Der Jochverbindungsbolzen 14 hat ein Loch 14c, das dessen Mitte axial durchsetzt, wobei dessen Innendurchmesser gleich einem Innendurchmesser eines oberen Abschnitts des Lochs 12c des Innenjochs 12 ist, d. h. einem ohne Innengewinde versehenen Abschnitt. Der Jochverbindungsbolzen 14 wird durch das Loch der Bodenwand 13c des Außenjochs 13 von unten her eingesetzt, und das Außengewinde des Bolzens 14 wird in das Innengewinde des Innenjochs 12 eingeschraubt, wodurch das Innenjoch 12 und das Außenjoch 13 integral miteinander verbunden werden. Zwischen dem hohlen, zylindrischen Abschnitt 12b des Innenjochs 12 und dem damit verbundenen Außenjoch 13 ist eine Wicklungskammer 17 festgelegt, die einen ringförmigen Querschnitt aufweist. In der Wicklungskammer 17 ist die Spule 15 und die Wicklung 16 aufgenommen. In diesem Zustand bilden der obere Abschnitt des Lochs 12c des Innenjochs 12 und das Loch 14c des Jochverbindungsbolzens 14 ein durchgehendes, gerades Loch mit gleichmäßigem Innendurchmesser. Ferner ist in diesem Zustand das Oberende des hohlen, zylindrischen Abschnitts 12b des Innenjochs 12 in Bezug auf das Oberende des Außenjochs 13 vertieft oder rückversetzt.An outer periphery of the yoke connecting bolt 14 is provided with an external thread, not shown. The hole 12 c of the inner yoke 12 is provided at its lower portion with an internal thread, not shown, to be screwed onto the external thread of the yoke connecting bolt 14 . The yoke connecting pin 14 has a hole 14 c, which axially penetrates the center thereof, the inner diameter of which is equal to an inner diameter of an upper section of the hole 12 c of the inner yoke 12 , ie a section without an internal thread. The yoke connecting bolt 14 is inserted through the hole of the bottom wall 13 c of the outer yoke 13 from below, and the external thread of the bolt 14 is screwed into the internal thread of the inner yoke 12 , whereby the inner yoke 12 and the outer yoke 13 are integrally connected to each other. Between the hollow cylindrical portion 12 b of the inner yoke 12 and the associated outer yoke 13 is fixed a winding chamber 17 having an annular cross section. The coil 15 and the winding 16 are accommodated in the winding chamber 17 . In this state, the upper portion of the hole 12 c of the inner yoke 12 and the hole 14 c of the yoke connecting bolt 14 form a continuous, straight hole with a uniform inner diameter. Furthermore, in this state, the upper end of the hollow cylindrical portion 12 b of the inner yoke 12 is recessed or set back with respect to the upper end of the outer yoke 13 .

Die Spule 15 ist aus nicht magnetischem Material gebildet, wie etwa dünnem Kunstharz, und hat eine hohlzylindrische Form, deren Oberende zur Bildung eines kreisförmigen Rands horizontal nach außen absteht. Ferner ist die Spule 15 mit ihrem Innenloch auf dem hohlen, zylindrischen Abschnitt 12b des Innenjochs 12 aufgesetzt. Die Wicklung 16 ist entlang dem Außenumfang der Spule 15 aufgewickelt. Der so aufgebaute untere Elektromagnet 10 und der ähnlich aufgebaute obere Elektromagnet 10 sind in Bezug auf den Anker 5 vertikal symmetrisch angeordnet.The coil 15 is made of non-magnetic material, such as thin synthetic resin, and has a hollow cylindrical shape, the upper end of which protrudes horizontally outwards to form a circular edge. Furthermore, the coil 15 is placed with its inner hole on the hollow, cylindrical portion 12 b of the inner yoke 12 . The winding 16 is wound along the outer circumference of the coil 15 . The lower electromagnet 10 thus constructed and the similarly constructed upper electromagnet 10 are arranged vertically symmetrically with respect to the armature 5 .

Der Anker 5 umfasst einen Abschnitt 5a großen Durchmessers mit kreisförmigem Querschnitt, obere und untere Abschnitte 5b und 5b kleinen Durchmessers, die vertikal vom jeweiligen Mittelabschnitt der Ober- und Unterseiten des Abschnitts großen Durchmessers 5a abstehen, sowie obere und untere vertiefte Abschnitte 5c und 5c mit kreisförmigem Querschnitt, die jeweils in den oberen und unteren Abschnitten 5b und 5b kleinen Durchmessers ausgebildet sind. Wie in den Fig. 2A, 2B und 5 gezeigt, ist der Außendurchmesser des Abschnitts 5a großen Durchmessers größer als ein Innendurchmesser des Außenjochs 13, wodurch der Abschnitt 5a großen Durchmessers in Kontakt mit dem Außenjoch 13 an einem Abschnitt gebracht wird, der in Fig. 2A mit einem gepunkteten Abschnitt dargestellt ist, das heißt an einem Überlappungsabschnitt eines Außenumfangs abschnitts eines Endes des Ankers 5 und einem Innenumfangsabschnitt eines gegenüberliegenden Endes des Außenjochs 13 (über den kreisförmi gen Rand der Spule 15), wenn der Anker 5 durch einen entsprechenden der oberen und unteren Elektromagnete 10 und 10 angezogen wird, wie nachfolgend beschrieben.The armature 5 comprises a section 5 a of large diameter with a circular cross section, upper and lower sections 5 b and 5 b of small diameter which project vertically from the respective central section of the upper and lower sides of the section of large diameter 5 a, and upper and lower recessed sections 5 c and 5 c with a circular cross section, which are each formed in the upper and lower sections 5 b and 5 b of small diameter. As shown in FIGS. 2A, 2B and 5, the outer diameter of the portion 5 is a large-diameter larger than an inner diameter of the outer yoke 13, whereby the portion 5 is brought a large diameter in contact with the outer yoke 13 at a portion of the in Fig. 2A is shown with a dotted section, that is, at an overlapping portion of an outer circumference portion of one end of the armature 5 and an inner circumferential portion of an opposite end of the outer yoke 13 (via the kreisförmi gen edge of the coil 15) when the armature 5 by a corresponding the upper and lower electromagnets 10 and 10 are attracted as described below.

Ein Flächenverhältnis S1/S2 zwischen einer Kontaktfläche S1, wo der Abschnitt großen Durchmessers 5a in Kontakt mit dem Außenjoch 13 gebracht wird, und einer durchschnittlichen Magnetwegfläche S2 des Jochs 11, d. h. einer durchschnittlichen Querschnittsfläche des Innenjochs 12, ist in der vorliegenden Ausführung aus einem nachfolgend beschriebenen Grund auf angenähert 37,5(%) gesetzt. Der Außendurchmesser des Abschnitts großen Durchmessers 5a des Ankers 5 ist kleiner als der Innendurchmessers des Gehäusekörpers 4b einschließlich des Separators 24 des Gehäuses 4. Daher ist der Anker 5 mit Abstand von der Innenwand des Gehäusekörpers 4b einschließlich dem Separator 24 derart angeordnet, dass der erstere nicht in Kontakt mit dem letzteren gebracht wird. Ferner ist der Außendurchmesser jedes Abschnitts kleinen Durchmessers 5b kleiner als der Außendurchmesser des Innenjochs 12, und wenn der Anker 5 von dem Elektromagneten 10 angezogen wird, tritt der Abschnitt kleinen Durch messers in den hohlen Abschnitt oder das Innenloch der Spule 15 ein, so dass die gesamte Spulenfläche des unteren Abschnitts 5b kleinen Durch messers (oder die gesamte Oberseite des oberen Abschnitts 5b kleinen Durchmessers für den oberen Elektromagneten 10) in Kontakt mit dem Oberende des Innenjochs 12 gebracht wird, der in Bezug auf das Außenjoch 13 vertieft oder rückversetzt ist (oder mit dem Unterende des Innenjochs 12, das in Bezug auf das Außenjoch 13 rückversetzt ist, im Falle des oberen Elektromagneten 10).An area ratio S1 / S2 between a contact area S1, where the large diameter portion 5 a is brought into contact with the outer yoke 13 , and an average magnetic path area S2 of the yoke 11 , that is, an average cross-sectional area of the inner yoke 12 , is one in the present embodiment reason described below is set to approximately 37.5 (%). The outside diameter of the large diameter section 5 a of the armature 5 is smaller than the inside diameter of the housing body 4 b including the separator 24 of the housing 4 . Therefore, the armature 5 is arranged at a distance from the inner wall of the housing body 4 b including the separator 24 such that the former is not brought into contact with the latter. Further, the outer diameter of each small diameter portion 5 b is smaller than the outer diameter of the inner yoke 12 , and when the armature 5 is attracted to the electromagnet 10 , the small diameter portion enters the hollow portion or the inner hole of the coil 15 so that the entire coil area of the lower portion 5 b small diameter (or the entire top of the upper portion 5 b small diameter for the upper electromagnet 10 ) is brought into contact with the upper end of the inner yoke 12 , which is recessed or set back with respect to the outer yoke 13 (or with the lower end of the inner yoke 12 which is recessed with respect to the outer yoke 13 in the case of the upper electromagnet 10 ).

Ferner sind die vertikal verlaufenden oberen und unteren Stangen 7 und 7 starr an den jeweiligen oberen und unteren Abschnitten kleinen Durch messers 5b und 5b befestigt, und zwar durch jeweilige Endabschnitte der Stangen, die in die oberen und unteren vertieften Abschnitte 5c und 5c eingesetzt sind.Furthermore, the vertically extending upper and lower rods 7 and 7 are rigidly attached to the respective upper and lower portions of small diameter 5 b and 5 b, namely by respective end portions of the rods which are in the upper and lower recessed portions 5 c and 5 c are used.

Der Solenoid-Ventilaktuator 1 ist derart aufgebaut, dass ein oberer Abschnitt und ein unterer Abschnitt desselben vertikal symmetrisch in Be zug auf den dazwischen befindlichen Anker 5 angeordnet sind, ausser einiger weniger Komponententeile und Elemente.The solenoid valve actuator 1 is constructed such that an upper portion and a lower portion thereof are arranged vertically symmetrically with respect to the armature 5 therebetween, except for a few component parts and elements.

Zuerst wird die Anordnung des oberen Abschnitts des Solenoid-Ventil aktuators 1 beschrieben. Die obere Stange 7 kreisförmigen Querschnitts erstreckt sich nach oben zu einer oberen Federkammer 4c in dem oberen Deckel 4a durch das Loch 12c, das in dem Innenjoch 12 gebildet ist, sowie das Loch 14c des Jochverbindungsbolzens 14 des oberen Elektromagneten 10. Die obere Federkammer 4c enthält die obere Schraubenfeder 6 und obere und untere Federsitzelemente 8a und 8b, wobei in diese von oben her eine Federdruck-Einstellschraube 8c vorsteht. Die oberen und unteren Enden der oberen Schraubenfeder 6 sind immer in Kontakt mit den oberen und unteren Federsitzelementen 8a und 8b. Das obere Federsitzelement 8a ist von unten her immer in Kontakt mit einem Unterende der Federdruck- Einstellschraube 8c, während das untere Federsitzelement 8b starr an einem Oberende der oberen Stange 7 befestigt ist. Durch diese Konstruktion kann die obere Stange 7 durch die obere Schraubenfeder 6 immer nach unten gespannt werden. Ferner umfasst der obere Deckel 4a eine hohle, zylinderförmige obere Führung 9, die ein Innenloch aufweist, das einen kreisförmigen Querschnitt hat und sich vertikal oder axial durch sie hindurch erstreckt. Die obere Stange 7 ist lose in das Innenloch der oberen Führung 9 eingesetzt, wodurch die obere Stange 7 vertikal verschiebbar darin gehalten wird.First, the arrangement of the upper portion of the solenoid valve actuator 1 will be described. The upper rod 7 of circular cross-section extends up to an upper spring chamber 4 c in the upper cover 4 a through the hole 12 c, which is formed in the inner yoke 12 , and the hole 14 c of the yoke connecting bolt 14 of the upper electromagnet 10 . The upper spring chamber 4 c contains the upper coil spring 6 and the upper and lower spring seat elements 8 a and 8 b, a spring pressure adjusting screw 8 c projecting into them from above. The upper and lower ends of the upper coil spring 6 are always in contact with the upper and lower spring seat elements 8 a and 8 b. The upper spring seat member 8a is always forth below c in contact with a lower end of the spring pressure adjusting screw 8, while the lower spring seat member 8 b is rigidly secured to an upper end of the upper rod. 7 With this construction, the upper rod 7 can always be tensioned downwards by the upper coil spring 6 . Furthermore, the upper cover 4 a comprises a hollow, cylindrical upper guide 9 which has an inner hole which has a circular cross section and extends vertically or axially through it. The upper rod 7 is loosely inserted into the inner hole of the upper guide 9 , whereby the upper rod 7 is held vertically displaceable therein.

Ähnlich der oberen Stange 7 hat auch die untere Stange 7 einen kreisför migen Querschnitt und erstreckt sich durch das Loch 12c des Innenjochs 12 und das Loch 14c des Jochverbindungsbolzens 14 des unteren Elektromagneten 10 nach oben zu einer unteren Federkammer 4c in dem unteren Deckel 4a. Die untere Stange 7 liegt an einem Federsitzelement 8d an, mit dem ein Oberende des Ventilschafts des Einlassventils 3 verbunden ist. Ferner enthält die untere Federkammer 4c die oben erwähnte untere Schraubenfeder 6, deren Unterende von oben her an einer Bodenwand der unteren Federkammer 4c anliegt, und deren Oberende von unten her an dem Federsitzelement 8d anliegt. Durch die obige Konstruktion kann die untere Stange 7 durch die untere Schraubenfeder 7 immer nach oben gedrückt werden. Ferner ist der untere Deckel 4a mit einer unteren Führung 9 versehen, die so ähnlich ausgebildet ist wie die obere Führung 9. Die untere Stange 7 ist vertikal verschiebbar von der unteren Führung 9 gehalten. Wie oben erwähnt, werden die oberen und unteren Stangen 7 und 7 durch die oberen bzw. unteren Schraubenfedern 6 und 6 nach unten bzw. nach oben vorgespannt, wodurch der Anker 5 in seiner Neutralstellung zwischen dem oberen und unteren Elektromagneten 10 und 10 gehalten wird, wenn keiner der Elektromagnete 10 und 10 erregt wird (s. Fig. 5). Similar to the upper rod 7 , the lower rod 7 has a circular cross-section and extends through the hole 12 c of the inner yoke 12 and the hole 14 c of the yoke connecting bolt 14 of the lower electromagnet 10 up to a lower spring chamber 4 c in the lower cover 4 a. The lower rod 7 rests on a spring seat element 8 d, to which an upper end of the valve stem of the inlet valve 3 is connected. Furthermore, the lower spring chamber 4 c contains the above-mentioned lower coil spring 6 , the lower end of which rests against a bottom wall of the lower spring chamber 4 c from above, and the upper end of which rests against the spring seat element 8 d from below. With the above construction, the lower rod 7 can always be pushed up by the lower coil spring 7 . Furthermore, the lower cover 4 a is provided with a lower guide 9 , which is designed similar to the upper guide 9 . The lower rod 7 is held vertically displaceably by the lower guide 9 . As mentioned above, the upper and lower rods 7 and 7 are biased downwards and upwards by the upper and lower coil springs 6 and 6, respectively, whereby the armature 5 is held in its neutral position between the upper and lower electromagnets 10 and 10 , if none of the electromagnets 10 and 10 is excited (see FIG. 5).

Nachfolgend wird der Betrieb des Solenoid-Ventilaktuators 1 mit der obigen Konstruktion beschrieben. Wenn keiner der oberen und unteren Elek tromagnete 10 und 10 erregt wird, wird der Anker 5 in seiner Neutral stellung zwischen dem oberen und unteren Elektromagneten 10 und 10 durch die oberen und unteren Schraubenfedern 6 und 6 gehalten. Hierdurch befindet sich das Einlassventil 3 in einer nicht gezeigten, halb geöffneten/ geschlossenen Stellung. Wenn aus diesem Zustand heraus beispielsweise der untere Elektromagnet 10 erregt wird, wird der Anker 5 von dem unteren Elektromagneten 10 angezogen, wodurch der Anker 5 gegen die Spannkraft der unteren Schraubenfeder 6 nach unten in eine Stellung bewegt wird, in der er in Anlage mit dem Joch 11 des unteren Elektromagneten 10 gebracht wird (siehe Fig. 1). Entsprechend dieser Bewegung des Ankers 5 ver schieben sich die oberen und unteren Stangen 7 und 7 nach unten, wobei sie durch die obere und untere Führung 9 und 9 jeweils geführt sind. Hierdurch öffnet das Einlassventil 3 die Einlassöffnung.The operation of the solenoid valve actuator 1 having the above construction will be described below. If none of the upper and lower electromagnets 10 and 10 is energized, the armature 5 is held in its neutral position between the upper and lower electromagnets 10 and 10 by the upper and lower coil springs 6 and 6 . As a result, the inlet valve 3 is in a half-open / closed position, not shown. If, for example, the lower electromagnet 10 is excited from this state, the armature 5 is attracted by the lower electromagnet 10 , as a result of which the armature 5 is moved downward against the tensioning force of the lower helical spring 6 into a position in which it contacts the Yoke 11 of the lower electromagnet 10 is brought (see Fig. 1). According to this movement of the armature 5 ver, the upper and lower rods 7 and 7 slide down, being guided through the upper and lower guides 9 and 9, respectively. As a result, the inlet valve 3 opens the inlet opening.

Wenn dann die Erregung des unteren Elektromagneten 10 gestoppt wird, bewegt sich der Anker 5 durch die Spannkraft der unteren Schraubenfeder 6 nach oben. Nachdem die Erregung des unteren Elektromagneten 10 gestoppt ist, wird, wenn der obere Elektromagnet 10 mit einem vor bestimmten Timing erregt wird, der Anker vom oberen Elektromagneten 10 angezogen, wodurch der Anker 5, entgegen der Vorspannkraft der oberen Schraubenfeder 6, in eine nicht gezeigte Stellung nach oben bewegt wird, in der er in Anlage mit dem Joch 11 des oberen Elektromagneten 10 gebracht wird. Diese Aufwärtsbewegung des Ankers 5 bewirkt, dass das Einlassventil 3 die Einlassöffnung schließt. Nach Stopp der Erregung des oberen Elektromagneten 10 wird dann der untere Elektromagnet 10 mit einem vorbestimmten Timing erregt, damit das Einlassventil 3 die Einlassöff nung öffnet, ähnlich dem oben beschriebenen Fall. Durch wiederholte Ausführung der obigen Vorgänge wird der Anker 5 zwischen den oberen und unteren Elektromagneten 10 und 10 vertikal hin- und herbewegt, um hierdurch das Einlassventil 3 zu öffnen und zu schließen. Then, when the excitation of the lower electromagnet 10 is stopped, the armature 5 moves upward by the tension force of the lower coil spring 6 . After the energization of the lower electromagnet 10 is stopped, when the upper electromagnet 10 is energized with a predetermined timing, the armature is attracted to the upper electromagnet 10 , whereby the armature 5 , against the biasing force of the upper coil spring 6 , into one not shown Position is moved upwards, in which it is brought into contact with the yoke 11 of the upper electromagnet 10 . This upward movement of the armature 5 causes the inlet valve 3 to close the inlet opening. After stop of the excitation of the upper electromagnet 10 of the lower electromagnet 10 is then energized at a predetermined timing, so that the intake valve 3 opens the Einlassöff voltage, similar to the case described above. By repeating the above operations, the armature 5 is vertically reciprocated between the upper and lower electromagnets 10 and 10 to thereby open and close the intake valve 3 .

Nun wird die Anziehungskraft des Elektromagneten 10 beschrieben, die entsteht, wenn der Solenoid-Ventilaktuator 1 das Einlassventil öffnet oder schließt. Allgemein werden die Anziehungskräfte, die vom Elektromagneten 10 des Solenoid-Ventilaktuators 1 erzeugt werden, in eine dynamische Anziehungskraft klassifiziert, um eine zur Gleitbewegung des Einlassventils 3 erforderliche mechanische Arbeit zu erzeugen, sowie eine statische oder Halte-Anziehungskraft zum anziehenden Halten des Einlassventils 3.The attraction force of the solenoid 10 that occurs when the solenoid valve actuator 1 opens or closes the intake valve will now be described. In general, the attractive forces generated by the solenoid 10 of the solenoid valve actuator 1 are classified into a dynamic attractive force to generate mechanical work required for sliding the intake valve 3 , and a static or holding attractive force for attractively holding the intake valve 3 .

Nun werden anhand von Fig. 6 die Eigenschaften der statischen oder Halte- Anziehungskraft beschrieben, die von dem Elektromagneten erzeugt wird, die die gleiche Konstruktion wie der oben erwähnte Elektromagnet 10 haben. Diese Figur zeigt ein Beispiel von Messergebnissen der Halte- Anziehungskraft (N; Newton), die durch eine Vielzahl von Elektromagneten erzeugt wird, erhalten durch: erstens Bestimmen eines Außendurchmessers des Ankers 5 aus einem Abstandsintervall zwischen den Solenoid-Ventil aktuatoren 1 und 1, wobei das Abstandsintervall durch die Elemente der Fahrzeugmaschine bestimmt wird; dann Festlegen des Außendurchmessers des Ankers 5 und der Breite (Abstandsintervall zwischen dem Innenjoch 12 und dem Außenjoch 13) und der Höhe der Wicklungskammer 17 auf jeweilige Festwerte; und schließlich Ändern des Innendurchmessers des Außenjochs 13 und des Außendurchmessers des Innenjochs 12 als Parameter. In diesem Beispiel wird angenommen, dass die Kupferverluste der Elektromagnete zueinander identisch sind. Ferner sind in der Figur Änderungen des Innendurchmessers des Außenjochs 13 und des Außen durchmessers des Innenjochs 12 ausgedrückt durch Änderungen des Flächenverhältnisses S1/S2(%) zwischen der Kontaktfläche S1, wo der Anker 5 in Anlage mit dem Außenjoch 13 gebracht wird, und der durch schnittlichen Magnetwegfläche S2, hier der durchschnittlichen Querschnitts fläche, des Jochs 11.The characteristics of the static or holding attraction force generated by the electromagnet, which have the same construction as the above-mentioned electromagnet 10 , will now be described with reference to FIG. 6. This figure shows an example of measurement results of the holding attractive force (N; Newton) generated by a plurality of electromagnets obtained by: first, determining an outer diameter of the armature 5 from a distance interval between the solenoid valve actuators 1 and 1 , wherein the distance interval is determined by the elements of the vehicle machine; then setting the outer diameter of the armature 5 and the width (distance interval between the inner yoke 12 and the outer yoke 13 ) and the height of the winding chamber 17 to respective fixed values; and finally changing the inner diameter of the outer yoke 13 and the outer diameter of the inner yoke 12 as parameters. In this example it is assumed that the copper losses of the electromagnets are identical to each other. Furthermore, in the figure, changes in the inner diameter of the outer yoke 13 and the outer diameter of the inner yoke 12 are expressed by changes in the area ratio S1 / S2 (%) between the contact surface S1 where the armature 5 is brought into contact with the outer yoke 13 and by Average magnetic path area S2, here the average cross-sectional area, of the yoke 11 .

Wie in der Figur gezeigt, hat die Halte-Anziehungskraft jedes Elektromagne ten eine derartige Eigenschaft oder Charakteristik, dass sie entsprechend dem Flächenverhältnis S1/S2 zunimmt und abnimmt und ihren Maximalwert Fmax erreicht, wenn das Flächenverhältnis S1/S2 gleich angenähert 37,5 (%) ist. Ferner, wenn das Flächenverhältnis S1/S2 innerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs von 30 bis 45(%) liegt, können Werte nahe dem Maximalwert Fmax erhalten werden. Ferner zeigt die Halte-Anziehungs kraft eine Charakteristik, dass, wenn das Flächenverhältnis S1/S2 auf einen Wert außerhalb des vorbestimmten Wertebereichs gelegt wird, die Halte- Anziehungskraft mit einer größeren Rate sinkt, wenn der Wert des Verhältnisses S1/S2 noch weiter von dem vorbestimmten Wertebereich abweicht.As shown in the figure, the holding attraction has each electromagnet such a property or characteristic that they correspond the area ratio S1 / S2 increases and decreases and their maximum value Fmax is reached when the area ratio S1 / S2 is approximately 37.5 (%) is. Furthermore, if the area ratio S1 / S2 is within a predetermined value range of 30 to 45 (%), values can be close the maximum value Fmax can be obtained. Also shows the hold attraction a characteristic that if the area ratio S1 / S2 is set to a Value is placed outside the predetermined value range, the holding Attraction at a greater rate decreases when the value of the Ratio S1 / S2 still further from the predetermined range of values deviates.

Wie oben beschrieben, ist der Elektromagnet 10 der vorliegenden Aus führung derart konfiguriert, dass das Flächenverhältnis von S1/S2 gleich angenähert 37,5(%) wird, so dass es möglich ist, die Halte-Anziehungskraft des Elektromagneten 10 auf ihren Maximalwert Fmax zu legen. Hierdurch lässt sich der Elektromagnet 10 mit höchster Energieeffizienz betreiben, wodurch es möglich ist, den Stromverbrauch des Elektromagneten 10 zu senken. Wenn die Halte-Anziehungskraft nicht unbedingt das Maximum, sondern nur einen bestimmten Größenbetrag erreichen muß, ist es durch Festlegen des Flächenverhältnisses S1/S2 auf einen Wert des vorbestimm ten Wertebereichs von 30 bis 45(%) möglich, eine Halte-Anziehungskraft mit einem Wert zu erreichen, der dem Maximalwert Fmax nahe ist oder mit diesem identisch ist. Hierdurch lässt sich der Elektromagnet 10 mit der höchsten oder angenähert höchstmöglichen Energieeffizienz betreiben, so dass der Stromverbrauch des Elektromagneten 10 so ähnlich wie oben reduziert werden kann.As described above, the solenoid 10 of the present embodiment is configured such that the area ratio of S1 / S2 becomes approximately 37.5 (%), so that it is possible to increase the holding attraction force of the solenoid 10 to its maximum value Fmax lay. As a result, the electromagnet 10 can be operated with maximum energy efficiency, which makes it possible to reduce the power consumption of the electromagnet 10 . If the holding attraction force does not necessarily have to reach the maximum but only a certain size, it is possible to set a holding attraction force with a value by setting the area ratio S1 / S2 to a value of the predetermined value range of 30 to 45 (%) to be reached, which is close to or is identical to the maximum value Fmax. As a result, the electromagnet 10 can be operated with the highest or approximately the highest possible energy efficiency, so that the current consumption of the electromagnet 10 can be reduced in a similar manner as above.

Wenn sich der Anker 5 vertikal hin- und herbewegt, verschieben sich die oberen und unteren Stangen 7 und 7 kreisförmigen Querschnitts derart, dass sie durch Löcher kreisförmigen Querschnitts in der oberen bzw. unteren Führung 9 und 9 geführt werden, so dass der Gleitwiderstand oder die Reibung gegenüber der Gleitbewegung des Ankers 5 weiter reduziert ist als bei einem herkömmlichen Solenoid-Ventilaktuator, dessen Anker flache Flächen hat, die entlang der Innenfläche eines Gehäuses gleiten. Dies ermöglicht eine weitere Reduktion des Energieverlustes des Elektromagneten 10, um hierdurch den Stromverbrauch desselben noch weiter zu senken.When the armature 5 reciprocates vertically, the upper and lower rods 7 and 7 of circular cross-section shift such that they are guided through holes of circular cross-section in the upper and lower guides 9 and 9 , respectively, so that the sliding resistance or the Friction against the sliding movement of the armature 5 is further reduced than with a conventional solenoid valve actuator, the armature of which has flat surfaces that slide along the inner surface of a housing. This enables a further reduction in the energy loss of the electromagnet 10 , in order to thereby further reduce the current consumption thereof.

Obwohl in der obigen Ausführung ein Beispiel beschrieben wurde, in dem der Anker 5 abwechselnd durch die oberen und unteren Elektromagneten 10 und 10 angezogen wird, so dass sich der Anker 5 hin- und herbewegt, ist dies nicht einschränkend. Stattdessen kann der Solenoid-Ventilaktuator auch so konfiguriert sein, dass er beispielsweise nur einen Elektromagneten und eine Schraubenfeder verwendet, damit sich der Anker 5 hin- und herbewegt.Although an example has been described in the above embodiment in which the armature 5 is alternately attracted by the upper and lower electromagnets 10 and 10 so that the armature 5 reciprocates, this is not restrictive. Instead, the solenoid valve actuator can also be configured to use only an electromagnet and a coil spring, for example, so that the armature 5 moves back and forth.

Es wird ein Solenoid-Ventilaktuator 1 für eine Brennkraftmaschine vor geschlagen, mit dem sich der Stromverbrauch eines darin enthaltenen Elektromagneten 10 senken lässt. Der Solenoid-Ventilaktuator 1 öffnet und schließt elektromagnetisch eine Ventilvorrichtung 3, die ein Einlassventil und/oder ein Auslassventil der Maschine beinhaltet. Der Elektromagnet 10 umfasst ein Joch 11 mit einem Innenjoch 12 und einem Außenjoch 13. Ein Anker 5 ist aus magnetischem Material ausgebildet und der Ventilvor richtung 3 zugeordnet. Der Anker 5 bewegt sich hin und her zwischen einer ersten Stellung, in der der Anker 5 in Anlage mit dem Joch 11 gebracht wird, indem er durch Erregung des Elektromagneten 10 zu dem Joch 11 hin angezogen wird, sowie einer zweiten Stellung, in der der Anker durch Erregungsstopp des Elektromagneten 10 von dem Joch 11 entfernt ist. Die zweite Stellung entspricht einem offenen Zustand oder einem geschlossenen Zustand der Ventilvorrichtung, wodurch der Anker 5 die Ventilvorrichtung 3 öffnet und schließt. Ein Flächenverhältnis zwischen einer Kontaktfläche, an der der Anker in Kontakt mit dem Außenjoch 13 ist, und einer durch schnittlichen Magnetwegfläche des Jochs 11, ist auf einen Wert innerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs gelegt, der einen Wert enthält, bei dem die Halte-Anziehungskraft, die durch Erregung des Elektromagneten 10 zum Halten und Anziehen des Ankers an dem Joch 11 erzeugt wird, einen Maximalwert zeigt.A solenoid valve actuator 1 for an internal combustion engine is proposed, with which the current consumption of an electromagnet 10 contained therein can be reduced. The solenoid valve actuator 1 electromagnetically opens and closes a valve device 3 that includes an intake valve and / or an exhaust valve of the engine. The electromagnet 10 comprises a yoke 11 with an inner yoke 12 and an outer yoke 13 . An armature 5 is made of magnetic material and assigned to the Ventilvor direction 3 . The armature 5 moves back and forth between a first position in which the armature 5 is brought into contact with the yoke 11 by being attracted to the yoke 11 by excitation of the electromagnet 10 , and a second position in which the Armature is removed from the yoke 11 by excitation stop of the electromagnet 10 . The second position corresponds to an open state or a closed state of the valve device, whereby the armature 5 opens and closes the valve device 3 . An area ratio between a contact area where the armature is in contact with the outer yoke 13 and an average magnetic path area of the yoke 11 is set to a value within a predetermined value range including a value at which the holding attraction force which generated by energizing the electromagnet 10 to hold and tighten the armature on the yoke 11 shows a maximum value.

Claims

1. Solenoid valve actuator for an internal combustion engine for the electromagnetic opening and closing of a valve device ( 3 ) including an intake valve and / or an exhaust valve of the machine, the solenoid valve actuator ( 1 ) comprising:
an electromagnet ( 10 ) having a yoke ( 11 ) with an inner yoke ( 12 ) and an outer yoke ( 13 ); and
an armature ( 5 ), which is made of magnetic material and is assigned to the valve device ( 3 ), the armature ( 5 ) performing a back and forth movement between a first position in which the armature ( 5 ) is in contact with a yoke ( 11 ) by being attracted to the yoke ( 11 ) by excitation of the electromagnet ( 10 ), and a second position in which the armature ( 5 ) from the yoke ( 11 ) by stopping the excitation of the electromagnet ( 10 ) is moved away, the second position corresponding to an open state or a closed state of the valve device ( 3 ), whereby the armature ( 5 ) opens and closes the valve device, characterized in that an area ratio (S1 / S2) between a contact area ( S1) on which the armature ( 5 ) is in contact with the outer yoke ( 13 ) and an average magnetic path area (S2) of the yoke ( 11 ) is set to a value within a predetermined value range Let a value at which a holding attraction force generated by energizing the electromagnet to attractly hold the armature ( 5 ) on the yoke ( 11 ) shows a maximum value (Fmax).

2. Solenoid valve actuator according to claim 1, characterized in that the predetermined value range of the area ratio (S1 / S2) between the contact area (S1) and the average magnetic path area (S2) of the yoke ( 11 ) is from 0.3 to 0.45 .

3. Solenoid valve actuator according to claim 2, characterized in that the value of the area ratio (S1 / S2) between the contact area (S1) and the average magnetic path area (S2) of the yoke ( 11 ), in which the holding attraction force the maximum value ( Fmax) shows 0.375.

4. Solenoid valve actuator according to one of the preceding claims, characterized by a rod ( 7 ) which is arranged between the armature ( 5 ) and the valve device ( 3 ) to the reciprocation of the armature ( 5 ) on the valve device ( 3 ) to transmit, and a guide element ( 9 ) with a through hole for guiding the rod ( 7 ) so that the rod can pass through the hole.

5. Solenoid valve actuator according to one of the preceding claims, characterized by a housing ( 4 ) which receives the armature ( 5 ) and the electromagnet ( 10 ), wherein an outer diameter of the armature ( 5 ) is smaller than an inner diameter of the housing ( 4th ), so that the armature ( 5 ) is prevented from coming into contact with the housing ( 4 ).

6. Solenoid valve actuator according to claim 5, characterized in that the inner yoke ( 12 ) is recessed with respect to the outer yoke ( 13 ), wherein the armature ( 5 ) a portion of large diameter ( 5 a) and a portion of small diameter ( 5th b), wherein the small diameter section ( 5 b) has such an outer diameter and such a height that the small diameter section ( 5 b) can be brought into contact with the inner yoke ( 12 ), which is in relation to the outer yoke ( 13 ) is recessed when the armature ( 5 ) is in the first position.

7. Solenoid valve actuator according to one of the preceding claims, characterized by two spaced electromagnets ( 10 , 10 ), wherein the armature ( 5 ) is arranged in a space between the two electromagnets ( 10 , 10 ).