DE10033595C1

DE10033595C1 - Electromagnetic actuator for actuating a gas exchange valve of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE10033595C1
Application number: DE10033595A
Authority: DE
Inventors: Thomas Stolk; Alexander Von Gaisberg
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Patentportfolio 2 S A R L Lu
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2001-08-16
Anticipated expiration: 2020-07-12
Also published as: FR2811707A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetischen Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine, der zumindest einen in einem Gehäuse angeordneten Elektromagneten aufweist, und mit einer Vorrichtung, die zumindest einen in wenigstens einer Gehäusewand verlaufenden Kanal zum Transport eines Mittels aufweist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß die Gehäusewand zumindest eine Versteifungsausformung aufweist und die Versteifungsausformung zumindest einen Teil des Kanals bildet.The invention is based on an electromagnetic actuator for actuating a gas exchange valve of an internal combustion engine, which has at least one electromagnet arranged in a housing, and on a device which has at least one channel running in at least one housing wall for transporting an agent. DOLLAR A It is proposed that the housing wall have at least one stiffening shape and the stiffening shape forms at least part of the channel.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an electromagnetic actuator for Actuation of a gas exchange valve of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 197 14 496 A1 ist ein gattungsbildender elektroma gnetischer Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils ei ner Brennkraftmaschine bekannt. In einem Aktuatorgehäuse sind ein Öffnungsmagnet und ein Schließmagnet mit jeweils einer auf einen Spulenkern aufgewickelten Magnetspule angeordnet. Die Magnete wirken auf einen in Ventilachsrichtung bewegbaren An ker. Ferner besitzt der Aktuator eine Kühlvorrichtung mit ei nem im Aktuatorgehäuse verlaufenden Kühlkanal. Der Kühlkanal ist durch Bohrungen im Aktuatorgehäuse hergestellt. Durch den Kühlkanal kann Kühlflüssigkeit geführt werden, ohne daß diese mit den Magnetspulen und den Spulenkernen direkt in Kontakt kommt.DE 197 14 496 A1 describes a generic electroma Magnetic actuator for actuating a gas exchange valve ner internal combustion engine known. Are in an actuator housing an opening magnet and a closing magnet, each with one arranged a coil core wound solenoid. The Magnets act on a valve that can be moved in the direction of the valve axis ker. Furthermore, the actuator has a cooling device with egg nem cooling channel running in the actuator housing. The cooling channel is made through holes in the actuator housing. By the Cooling channel coolant can be guided without this in direct contact with the solenoids and the coil cores is coming.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsbilden den Aktuator weiterzuentwickeln, und zwar insbesondere hin sichtlich eines erreichbaren Bauraums, Gewichts und erreichba rer Herstellkosten. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen erge ben sich aus den Unteransprüchen. The invention has for its object the generic to further develop the actuator, in particular towards Obviously of an accessible installation space, weight and achievable rer manufacturing costs. It is according to the invention by the Features of claim 1 solved. Other refinements are derived from the subclaims.

Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetischen Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschi ne, der zumindest einen in einem Gehäuse angeordneten Elektro magneten aufweist, und mit einer Vorrichtung, die zumindest einen in wenigstens einer Gehäusewand verlaufenden Kanal zum Transport eines Mittels aufweist.The invention is based on an electromagnetic actuator for actuating a gas exchange valve of an internal combustion engine ne, the at least one electrical arranged in a housing Has magnets, and with a device that at least a channel running in at least one housing wall for Transport of an agent.

Es wird vorgeschlagen, daß die Gehäusewand zumindest eine Ver steifungsausformung aufweist, und die Versteifungsausformung zumindest einen Teil des Kanals bildet. Durch die Verstei fungsausformung kann die Gehäusewand dünn, platzsparend und leicht ausgeführt und die Versteifungsausformung kann vorteil haft zur Bildung eines Kanals genutzt werden, und zwar insbe sondere eines Kühl- und/oder Schmiermittelkanals. Massive Ge häusewände und aufwendige Fertigungsvorgänge, wie beispiels weise Bohrvorgänge, zum Einbringen von Kanälen in massiven Ge häusewänden können vermieden werden.It is proposed that the housing wall have at least one ver has stiffening, and the stiffening forms at least part of the channel. By stiffening the housing wall can be thin, space-saving and easily carried out and the stiffening shape can be advantageous can be used to form a channel, in particular special of a coolant and / or lubricant channel. Massive Ge house walls and complex manufacturing processes, such as wise drilling, for the introduction of channels in massive ge house walls can be avoided.

Die Versteifungsausformung wird vorteilhaft von einer rinnen förmigen Vertiefung bzw. Sicke mit einer im Verhältnis zur Länge kleinen Breite ausgeführt, die konstruktiv einfach nach außen abgedichtet werden kann. Ferner können mit Sicken die Gehäusewände besonders vorteilhaft versteift werden. Es sind jedoch auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Formen der Versteifungsausformung denkbar.The stiffening shape is advantageous from a gutter shaped recess or bead with a in relation to Length small width executed, which is structurally simple can be sealed outside. Furthermore, with beads Housing walls can be stiffened particularly advantageously. There are however, also others that appear sensible to the person skilled in the art Forms of stiffening conceivable.

Betrachtet man das Gehäuse für sich, kann der Kanal offen aus geführt sein und durch ein an der Gehäusewand zusätzliches, abschließendes Bauteil geschlossen werden, beispielsweise durch eine Fläche eines Kerns des Elektromagneten.If you look at the housing for yourself, the channel can be open be guided and by an additional on the housing wall final component can be closed, for example through a surface of a core of the electromagnet.

Vorteilhaft ist jedoch der Kanal in der Gehäusewand geschlos sen, wodurch eine Leckage an ungewünschten Stellen vermieden, die Kanäle vor der Montage des Elektromagneten auf ihre Dicht heit überprüft und zudem ein direkter Kontakt zwischen dem im Kanal geführten Mittel, beispielsweise einem speziellen Kühl mittel, und dem Elektromagneten vermieden werden kann. In der Gehäusewand geschlossene Kanäle können besonders kostengünstig und einfach erreicht werden, indem die Gehäusewand zumindest teilweise wenigstens doppellagig ausgeführt und der Kanal zwi schen zwei Lagen eingebracht ist. Die Lagen können kraft schlüssig zusammengepreßt und/oder stoffschlüssig zumindest im Bereich der Kanäle miteinander verbunden sein, wie beispiels weise durch Löten, Schweißen, Kleben usw.However, the channel in the housing wall is advantageously closed sen, which prevents leakage at undesired places, the channels before assembling the electromagnet on their sealing checked and also a direct contact between the im Channel-guided means, such as a special cooling medium, and the electromagnet can be avoided. In the Channels closed by the housing wall can be particularly cost-effective and can be easily achieved by at least the housing wall partially carried out at least two layers and the channel between two layers. The layers can be strong cohesively compressed and / or cohesively at least in Area of the channels to be interconnected, such as wise by soldering, welding, gluing, etc.

Das Gehäuse kann aus verschiedenen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Materialien hergestellt werden, insbesondere auch aus einem wärmebeständigen Kunststoff. In einem Kunst stoffgehäuse können die Versteifungsausformungen einfach bei der Herstellung mit angeformt werden. Ist die Gehäusewand je doch zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig aus Blech, können kostengünstig besonders dünne Wandstärken realisiert und die Versteifungsausformungen können in Blechwände durch kostengünstige Umformverfahren bzw. Stanz-Biegeverfahren ein gebracht werden.The housing can be useful from various, the expert appearing materials are produced, in particular also made of a heat-resistant plastic. In an art The plastic housing can easily add the stiffening shapes the production with molded. Is the housing wall ever but at least partially, preferably completely made of sheet metal, can realize particularly thin wall thicknesses at low cost and the stiffening formations can through in sheet metal walls cost-effective forming processes or stamping and bending processes to be brought.

Ist das Mittel zur Kühlung und Schmierung nutzbar, beispiels weise indem das Mittel von einem Brennkraftmaschinenöl gebil det ist, können zusätzliche Kanäle, Fertigungsaufwand und Ko sten eingespart werden. Brennkraftmaschinenöl kann auch vor teilhaft als Druckmittel genutzt werden, beispielsweise für ein Spielausgleichselement. Insbesondere können Zuführkanäle und Abführkanäle eingespart werden, indem das Mittel über ei nen Verbindungskanal von einer ersten Gehäusewand zumindest zu einer zweiten Gehäusewand geführt ist. Grundsätzlich ist je doch auch denkbar den Kanal ausschließlich für ein Schmiermittel oder für ein spezielles Kühlmittel zu nutzen, über das beispielsweise besonders vorteilhaft Wärme abgeführt werden kann.Is the means for cooling and lubrication usable, for example wise by the means of an engine oil det, additional channels, manufacturing costs and Ko most saved. Engine oil can also be used partially used as a pressure medium, for example for a game compensation element. In particular, feed channels and discharge channels can be saved by using the agent via ei NEN connecting channel from a first housing wall at least a second housing wall is guided. Basically, ever but also conceivable the channel exclusively for a lubricant or to use for a special coolant through which for example, heat can be removed particularly advantageously can.

Die erfindungsgemäße Lösung kann bei verschiedenen, dem Fach mann als sinnvoll erscheinenden Aktuatoren eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft jedoch bei Aktuatoren mit einem Schwenkanker, die häufig mittelbar mit einem Zylinderkopf ver bunden sind und bei denen durch die erfindungsgemäße Lösung dennoch eine einfache Schmier- und/oder Kühlmittelversorgung realisiert werden kann. Ferner kann mit der erfindungsgemäßen Lösung eine für Aktuatoren mit einem Schwenkanker vorteilhaft flexible Kanalführung realisiert werden.The solution according to the invention can be found in various, the subject actuators that appear reasonable. However, this is particularly advantageous in the case of actuators with a Swivel anchors, which are often used indirectly with a cylinder head are bound and where by the solution according to the invention nevertheless a simple supply of lubricant and / or coolant can be realized. Furthermore, with the invention Solution one advantageous for actuators with a swivel armature flexible ducting can be realized.

Ist der Kanal in der ersten Gehäusewand zumindest zu einer er sten Lagerstelle eines Schwenkankers und der Verbindungskanal entlang einer Lagerachse des Schwenkankers zumindest zu einer zweiten Lagerstelle in der zweiten Gehäusewand geführt, können vorteilhaft beide Lagerstellen über eine Schmiermittelzufüh rung versorgt und der Verbindungskanal kann konstruktiv ein fach und platzsparend im Bereich der Lagerachse integriert werden, beispielsweise innerhalb eines Lagerrohrs.If the channel in the first housing wall is at least one of them most bearing of a swivel anchor and the connecting channel along a bearing axis of the pivot armature to at least one guided second bearing in the second housing wall, can advantageous both bearings via a lubricant supply tion and the connection channel can be a constructive one integrated in a space-saving manner in the area of the bearing axis be, for example within a bearing tube.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbe schreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche ent halten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages result from the following drawing spelling. In the drawing, an embodiment of the Invention shown. The description and the claims ent keep numerous features in combination. The specialist will expediently also consider and consider the features individually summarize other useful combinations.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 zwei erfindungsgemäße elektromagnetische Aktuatoren in einem Gehäuse schräg von oben, Fig. 1 shows two electromagnetic actuators according to the invention in a casing obliquely from above,

Fig. 2 ein Gehäuse der elektromagnetischen Aktuatoren aus Fig. 1 ohne Elektromagneten schräg von oben und Fig. 2 shows a housing of the electromagnetic actuators from Fig. 1 without electromagnet obliquely from above and

Fig. 3 das Gehäuse aus Fig. 2 von oben. Fig. 3 shows the housing of Fig. 2 from above.

Fig. 1 zeigt zwei in einem Gehäuse 27 angeordnete elektroma gnetische Aktuatoren 25, 26 zur Betätigung von zwei nicht nä her dargestellten Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine. Die elektromagnetischen Aktuatoren 25, 26 besitzen jeweils zwei Elektromagnete 19, 20, 21, wobei vom zweiten Aktuator 26 nur ein Elektromagnet 21 zu erkennen ist. Die Elektromagnete 19, 20, 21 besitzen jeweils eine Magnetspule und einen Kern. Zwischen den zwei Elektromagneten 19, 20, 21 je Aktuator 25, 26 ist jeweils ein Schwenkanker 22 angeordnet, über die die Elektromagnete 19, 20, 21 auf die Gaswechselventile wirken und diese öffnen und schließen. Fig. 1 shows two arranged in a housing 27 electromagnetic actuators 25 , 26 for actuating two gas exchange valves, not shown, of an internal combustion engine. The electromagnetic actuators 25 , 26 each have two electromagnets 19 , 20 , 21 , only one electromagnet 21 being recognizable from the second actuator 26 . The electromagnets 19 , 20 , 21 each have a magnetic coil and a core. Between the two electromagnets 19 , 20 , 21 per actuator 25 , 26 there is in each case a swivel armature 22 , via which the electromagnets 19 , 20 , 21 act on the gas exchange valves and open and close them.

Das Gehäuse 27 besitzt drei Gehäusewände 10, 11, 30 aus Blech, und zwar eine einlagige Bodenwand 30 und zwei zweilagige Sei tenwände 10, 11. Über die Bodenwand 30 des Gehäuses 27 sind die Aktuatoren 25, 26 auf einem Zylinderkopf der Brennkraftma schine befestigt. In der Bodenwand 30 sind zwei kreisförmige Ausnehmungen 31, 32 eingebracht, die von sich in Richtung der Elektromagneten 19, 20, 21 erstreckenden kreisförmigen Ver steifungsausformungen 33, 34 umgeben sind, die über eine steg förmige, sich ebenfalls in Richtung der Elektromagneten 19, 20, 21 erstreckenden Versteifungsausformung 35 verbunden sind (Fig. 2 und 3). The housing 27 has three housing walls 10 , 11 , 30 made of sheet metal, namely a single-layer bottom wall 30 and two two-layer side walls 10 , 11th Over the bottom wall 30 of the housing 27 , the actuators 25 , 26 are attached to a cylinder head of the internal combustion engine. In the bottom wall 30 , two circular recesses 31 , 32 are made, which are surrounded by stiffening formations 33 , 34 which extend in the direction of the electromagnets 19 , 20 , 21 and which have a web-shaped, likewise in the direction of the electromagnets 19 , 20th , 21 extending stiffening formation 35 are connected ( FIGS. 2 and 3).

Die Gehäusewände 10, 11 begrenzen die Elektromagnete 19, 20, 21 seitlich, sind mit den Kernen der Elektromagnete 19, 20, 21 verbunden (z. B. verschweißt, verschraubt etc.), und bilden je weils zwei Lagerstellen 23, 28, 24, 29 für die zwei Schwenkan ker 22, deren Lagerachsen senkrecht zu den Ventilachsen der Gaswechselventile stehen (Fig. 2).The housing walls 10 , 11 limit the electromagnets 19 , 20 , 21 laterally, are connected to the cores of the electromagnets 19 , 20 , 21 (e.g. welded, screwed, etc.), and each form two bearing points 23 , 28 , 24 , 29 for the two Schwenkan ker 22 , whose bearing axes are perpendicular to the valve axes of the gas exchange valves ( Fig. 2).

In jeweils einer außenliegenden Blechlage 14, 16 der Gehäuse wände 10, 11 ist eine sickenförmige bzw. rinnenförmige Ver steifungsausformung 12, 13 eingebracht, die Hohlräume für Ka näle einer Kühl- und Schmiervorrichtung bilden. Die Verstei fungsausformungen 12, 13 sind von ihrer Basis aus in die den Elek tromagneten 19, 20, 21 abgewandte Richtung ausgebildet und sind in Richtung der Elektromagnete 19, 20, 21 quer zur Fluß richtung durch jeweils eine zweite Blechlage 15, 17 der Gehäu sewände 10, 11 dicht verschlossen. Die Blechlagen 14, 15, 16, 17 sind jeweils miteinander verschweißt, könnten jedoch auch ausschließlich kraftschlüssig zusammengepreßt sein. Das in den Kanälen transportierte Mittel kann von einem Brennkraftmaschi nenöl gebildet werden, wobei auch ein anderes Medium denkbar wäre.In each case an outer sheet metal layer 14 , 16 of the housing walls 10 , 11 , a bead-shaped or groove-shaped Ver stiffening formation 12 , 13 is introduced, which form cavities for channels of a cooling and lubricating device. The auctioning fungsausformungen 12, 13 are formed on its base in the the Elek tromagneten 19, 20, 21 facing away direction and in the direction of the electromagnets 19, 20, 21 transverse to the flow direction in each case by a second sheet metal layer 15, 17 of the Gehäu sewände 10 , 11 tightly closed. The sheet metal layers 14 , 15 , 16 , 17 are each welded to one another, but could also be pressed together only in a force-locking manner. The medium transported in the channels can be formed from an internal combustion engine oil, a different medium also being conceivable.

In der Bodenwand 30 ist eine sickenförmige Ausformung 36 ein gebracht, die einen Zuführkanal bildet, in dem das Brennkraft maschinenöl vom Zylinderkopf aus einem mittleren Bereich der Bodenwand 30 zum von der Versteifungsausformung 12 gebildeten Kanal in der ersten Gehäusewand 10 führbar ist. Die Ausformung 36 ist von ihrer Basis aus in Richtung der Elektromagnete 19, 20, 21 ausgebildet und ist quer zur Strömungsrichtung des Brenn kraftmaschinenöls durch eine Deckseite des Zylinderkopfs dicht verschlossen. In der Gehäusewand 10 wird das Brennkraftmaschi nenöl in einer ersten Abzweigung 37 zur ersten Lagerstelle 23 des Schwenkankers 22 und in einer zweiten Abzweigung 38 zur ersten Lagerstelle 28 des nicht näher dargestellten zweiten Schwenkankers geleitet. Eine dritte Abzweigung 39 ist zwar mit Brennkraftmaschinenöl gefüllt, dient jedoch ausschließlich zur Versteifung der Gehäusewand 10.In the bottom wall 30 is a bead-shaped formation 36 is formed , which forms a supply channel in which the engine oil from the cylinder head from a central region of the bottom wall 30 to the channel formed by the stiffening formation 12 in the first housing wall 10 is feasible. The formation 36 is formed from its base in the direction of the electromagnets 19 , 20 , 21 and is tightly closed transversely to the direction of flow of the engine oil by a cover side of the cylinder head. In the housing wall 10 , the Brennkraftmaschi nenöl is passed in a first branch 37 to the first bearing 23 of the pivot armature 22 and in a second branch 38 to the first bearing 28 of the second pivot armature, not shown. A third branch 39 is filled with engine oil, but is only used to stiffen the housing wall 10 .

Das Brennkraftmaschinenöl wird aus den Lagerstellen 23, 24 je weils durch einen von einem Lagerrohr 40 gebildeten Verbin dungskanal 18 entlang der Lagerachsen der Schwenkanker 22 je weils zu den zweiten Lagerstellen 24, 29 der Schwenkanker 22 geleitet, aus denen das Brennkraftmaschinenöl über einen dem in der Gehäusewand 10 im wesentlichen entsprechenden, durch die Versteifungsausformung 13 gebildeten Kanal nach außen ab geführt wird.The engine oil is from the bearings 23 , 24 each Weil through a connection pipe formed by a connecting pipe 40 connec tion channel 18 along the bearing axes of the pivot armature 22 each Weil to the second bearing points 24 , 29 of the pivot armature 22 , from which the engine oil via one in the Housing wall 10 substantially corresponding channel formed by the stiffening 13 is guided outwards.

Claims

1. Electromagnetic actuator for actuating a gas exchange selventils of an internal combustion engine, which has at least one electromagnet arranged in a housing, and with a device which has at least one in at least one Ge housing wall channel for transporting an agent, characterized in that the housing wall (10, 11) at least one Versteifungsaus modeling (12, 13), and the Versteifungsausformung (12, 13) forms at least a part of the channel.

2. Electromagnetic actuator according to claim 1, characterized in that the housing wall ( 10 , 11 ) at least partially at least double-layered and the channel between two layers ( 14 , 15 , 16 , 17 ) is introduced.

3. Electromagnetic actuator according to claim 1 or 2, characterized in that the housing wall ( 10 , 11 ) is at least partially formed from sheet metal.

4. Electromagnetic actuator according to one of the preceding Expectations, characterized, that the means for cooling and lubrication can be used.

5. Electromagnetic actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the means is guided via a connecting channel ( 18 ) from a housing wall ( 10 ) he at least to a second housing wall ( 11 ).

6. Electromagnetic actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the electromagnet ( 19 , 20 , 21 ) acts on a pivot armature ( 22 ).

7. Electromagnetic actuator according to claim 5 and 6, characterized in that the channel in the first housing wall ( 10 ) at least to egg ner first bearing point ( 23 , 28 ) of a pivot armature ( 22 ) and the connecting channel ( 18 ) along a bearing axis of the pivot armature ( 22 ) is guided at least to a second bearing point ( 24 , 29 ) in the second housing wall ( 11 ).