DE10044789C2 - Driving device of a gas exchange valve for a valve-controlled internal combustion engine - Google Patents

Driving device of a gas exchange valve for a valve-controlled internal combustion engine

Info

Publication number
DE10044789C2
DE10044789C2 DE10044789A DE10044789A DE10044789C2 DE 10044789 C2 DE10044789 C2 DE 10044789C2 DE 10044789 A DE10044789 A DE 10044789A DE 10044789 A DE10044789 A DE 10044789A DE 10044789 C2 DE10044789 C2 DE 10044789C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
valve
rotor
drive device
stand
teeth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10044789A
Other languages
German (de)
Other versions
DE10044789A1 (en
Inventor
Andreas Gruendl
Bernhard Hoffmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compact Dynamics GmbH
Original Assignee
Compact Dynamics GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to DE10044789A priority Critical patent/DE10044789C2/en
Application filed by Compact Dynamics GmbH filed Critical Compact Dynamics GmbH
Priority to ES04005289T priority patent/ES2242171T3/en
Priority to ES04005291T priority patent/ES2242172T3/en
Priority to PCT/EP2001/008562 priority patent/WO2002008579A1/en
Priority to KR10-2003-7001000A priority patent/KR20030065455A/en
Priority to EP04005289A priority patent/EP1445432B1/en
Priority to ES01958014T priority patent/ES2240489T3/en
Priority to EP04005291A priority patent/EP1445433B1/en
Priority to JP2002514043A priority patent/JP2004518841A/en
Priority to DE50106532T priority patent/DE50106532D1/en
Priority to EP01958014A priority patent/EP1305505B1/en
Priority to AU2001279781A priority patent/AU2001279781A1/en
Priority to DE50106559T priority patent/DE50106559D1/en
Priority to DE50106560T priority patent/DE50106560D1/en
Publication of DE10044789A1 publication Critical patent/DE10044789A1/en
Priority to US10/348,430 priority patent/US6755161B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10044789C2 publication Critical patent/DE10044789C2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/20Shapes or constructions of valve members, not provided for in preceding subgroups of this group
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • F01L9/21Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means actuated by solenoids
    • F01L2009/2105Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means actuated by solenoids comprising two or more coils
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • F01L9/21Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means actuated by solenoids
    • F01L2009/2125Shaft and armature construction
    • F01L2009/2126Arrangements for amplifying the armature stroke
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • F01L9/21Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means actuated by solenoids
    • F01L2009/2146Latching means
    • F01L2009/2148Latching means using permanent magnet
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • F01L9/21Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means actuated by solenoids
    • F01L2009/2167Sensing means
    • F01L2009/2169Position sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2301/00Using particular materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung eines Gaswechselventils für einen ventilgesteuerten Ver­ brennungsmotor. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Gaswechselventil, bei dem die Hin- und Herbewegung des Ven­ tilgliedes nicht durch eine Nockenwelle bewirkt und gesteu­ ert wird. Vielmehr wird bei dem erfindungsgemäßen Gaswech­ selventil das Ventilglied elektrisch betätigt.The present invention relates to a drive device a gas exchange valve for a valve-controlled Ver brennungsmotor. In particular, the invention relates to a Gas exchange valve, in which the reciprocating movement of the Ven tilliedes not caused and controlled by a camshaft is heard. Rather, in the gas exchange according to the invention selventil the valve member actuated electrically.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Derartige elektrisch betätigte Ventilanordnungen sind in den unterschiedlichsten Ausgestaltungen im Stand der Tech­ nik bekannt.Such electrically operated valve arrangements are in the most diverse configurations in the state of the tech not known.

Aus der DE 195 18 056 A1 ist eine Gasventilsteuerung mit einem Gaswechselventil bekannt, das durch eine Elektroma­ gnetanordnung betätigt wird. Dabei wird durch eine besonde­ re Ausgestaltung des Polschenkels der Elektromagnetanord­ nung ein auf die Bewegung des Ankers bezogenes Signal in der Ansteuerleitung der Elektromagnetanordnung erzeugt. Dieses Signal kann ausgewertet werden, um beliebige Anker­ positionen ohne zusätzliche Sensoren zu erkennen. Ein gro­ ßes Problem beim Einsatz einer Elektromagnetanordnung zur Betätigung des Ventils ist die hohe Geräuschentwicklung beim Erreichen der jeweiligen Endstellungen, das abrupte Abbremsen beim Erreichen der Endstellungen sowie die erfor­ derlichen hohen Halteströme.DE 195 18 056 A1 describes a gas valve control a gas exchange valve known by an electroma gnetanordnung is operated. It is characterized by a special re configuration of the pole leg of the electromagnet arrangement a signal related to the movement of the armature in the control line of the electromagnet assembly. This signal can be evaluated to any anchor positions without recognizing additional sensors. A big one ßes problem when using an electromagnet assembly Operation of the valve is the high level of noise when reaching the respective end positions, the abrupt Braking when reaching the end positions and the requ such high holding currents.

Gleiches gilt für verschiedentlich vorgeschlagene Differen­ tial-Elektromagnetanordnungen, die zum Erreichen des erfor­ derlichen Schubes von etwa 300-400 N für PKW-Verbren­ nungsmotoren gezielt mit ansteigenden Strömen beaufschlagt werden. Damit führt das durch eine Federanordnung belastete Ventil zunächst eine Schwingbewegung aus, bevor eine an dem Ventilschaft angeordnete Eisenplatte an dem Anker der Elek­ tromagnetanordnung anliegt, so daß ein sehr viel geringerer. Haltestrom erforderlich ist. Allerdings ist hierbei die ma­ ximale Drehzahl des Motors erheblich begrenzt. Die Anlauf­ zeit beim Start ist relativ hoch, da es wegen der notwendi­ gen hohen Kraft einige Zeit dauert, bis sich die Venti­ lanordnung in ihre gewünschte Stellung geschwungen hat.The same applies to variously proposed differences tial electromagnet arrangements that are necessary to achieve the requ thrust of about 300-400 N for car combustion targeted motors with increasing currents  become. This leads to the loading of a spring arrangement Valve first oscillates before one on the Iron plate arranged on the valve stem of the elec Tromagnetanordnung is applied, so that a much smaller. Holding current is required. However, the ma Maximum engine speed significantly limited. The startup time at the start is relatively high, because it is necessary takes a long time before the venti l arrangement has swung into its desired position.

Aus der JP 3-92518 A ist eine Antriebseinrichtung für eine Ventilanordnung in Verbrennungsmotoren bekannt, bei der der Stator aus zwei etwa halbzylindrischen Schalen aufgebaut ist, die sowohl in Umfangsrichtung als auch in Längsrich­ tung jeder Schale geteilte, dem Läufer zugewandte Zähne aufweisen. Die einzelnen Zähne jeder Schale sind jeweils von einer Wicklung umgeben, deren Mittellängsachse in radi­ aler Richtung verläuft. Dadurch ergibt sich ein in radialer Richtung orientierter magnetischer Fluß, der ausgehend von jedem einzelnen der Vielzahl von Zähnen, durch den Luft­ spalt zwischen Ständer und Läufer, in den Läufer fließt.JP 3-92518 A is a drive device for a Valve arrangement in internal combustion engines is known, in which the Stator made up of two approximately semi-cylindrical shells which is both in the circumferential direction and in the longitudinal direction teeth of each shell split teeth facing the rotor exhibit. The individual teeth of each shell are each surrounded by a winding, the central longitudinal axis in radi all direction. This results in a radial Directional magnetic flux that starts from each one of the variety of teeth through the air gap between stand and runner, into which runner flows.

Eine insoweit übereinstimmende Ausgestaltung des Ständers, der Ständerspulen und des Läufers einer Antriebseinrichtung für eine Ventilanordnung in Verbrennungsmotoren ist in der US 5,129,369 beschrieben. Auch hier sind in radialer und tangentialer Richtung unterteilte Zähne des Ständers je­ weils von einer Wicklung umgeben, deren Mittellängsachse in radialer Richtung verläuft.A matching design of the stand, the stator coils and the rotor of a drive device for a valve arrangement in internal combustion engines is in the US 5,129,369. Here too are in radial and teeth of the stand divided in tangential direction each Weil surrounded by a winding, the central longitudinal axis in radial direction.

Auch die EP 0 485 231 A1 zeigt eine ähnliche Art der Ge­ staltung des Ständers, der Ständerspulen und des Läufers einer Antriebseinrichtung für eine Ventilanordnung in Ver­ brennungsmotoren. Auch hier sind in radialer und tangentia­ ler Richtung unterteilte Zähne des Ständers jeweils von ei­ ner radial orientierten Wicklung umgeben. EP 0 485 231 A1 also shows a similar type of Ge design of the stator, the stator coils and the rotor a drive device for a valve arrangement in Ver combustion engines. Again are in radial and tangentia Teeth of the stand divided in the direction of each egg Surround radially oriented winding.  

Diese Anordnungen sind in der Herstellung sehr aufwendig, da die Montage der Wicklungen um die einzelnen Zähne schwierig zu bewerkstelligen ist. Außerdem ist die bei die­ sem Aufbau erzielbare Polteilung relativ groß.These arrangements are very complex to manufacture, since the assembly of the windings around the individual teeth is difficult to do. In addition, it is with the Sem structure achievable pole pitch relatively large.

Aus der WO 98/55741 ist eine Ventilanordnung für einen ven­ tilgesteuerten Verbrennungsmotor bekannt, mit einem elekt­ rischen Wanderfeldmotor als Aktuator für ein Ventilglied, der einen mit einem Ventilglied gekoppelten Läufer und ei­ nen Ständer aufweist. Der Ständer ist aus Blechen aufge­ baut, deren Fläche senkrecht zur Bewegungsrichtung des Läu­ fers orientiert ist. Der Ständer hat dem als Synchron- oder Asynchronlaufer ausgebildeten Läufer zugewandte Zähne, die jeweils eine geschlossene, dem Läufer zugewandte Zylinder­ mantelfläche haben. Jeweils zwischen zwei benachbarten Zäh­ nen des Ständers sind Wicklungskammern gebildet, in denen jeweils eine parallel zu der Fläche der Bleche orientierte Wicklung angeordnet ist.From WO 98/55741 a valve arrangement for a ven valve-controlled internal combustion engine known with an elect dynamic traveling field motor as an actuator for a valve member, one runner coupled to a valve member and egg has a stand. The stand is made of sheet metal builds, whose surface perpendicular to the direction of movement of the Läu he is oriented. The stand has the synchronous or Asynchronous runners trained runners facing teeth each a closed cylinder facing the rotor have surface area. Between two neighboring counts NEN of the stator winding chambers are formed in which one each oriented parallel to the surface of the sheets Winding is arranged.

Aus der US 6,039,014 A ist eine von einem elektrischen Line­ armotor angetriebene Ventilanordnung für einen Verbren­ nungsmotor bekannt. Ein Stator des Linearmotors weist meh­ rere Wicklungen auf, die jeweils durch einen ferromagneti­ schen Gehäuseabschnitt voneinander getrennt und von einem ferromagnetischen, zylindrischen Gehäuseabschnitt umgeben sind. Ein Läufer ist aus mehreren, aus einem dauermagneti­ schen Material bestehenden Abschnitten aufgebaut, zwischen denen jeweils aus einem ferromagnetischen Material beste­ hende Abschnitte angeordnet sind. In einer vorbestimmten Stellung des Läufers fluchten benachbarte ferromagnetische Gehäuseabschnitte des Stators jeweils mit dauermagnetischen Abschnitten des Läufers mit entgegengesetzter magnetischer Orientierung.From US 6,039,014 A is one of an electrical line Armotor driven valve assembly for combustion engine known. A stator of the linear motor has meh reere windings, each by a ferromagneti The housing section separated from each other and from one surrounded ferromagnetic, cylindrical housing section are. A runner is made up of several, one permanent magnet between existing material, between which are each made of a ferromagnetic material sections are arranged. In a predetermined Position of the rotor align neighboring ferromagnetic Housing sections of the stator each with permanent magnetic  Sections of the rotor with opposite magnetic Orientation.

Der Erfindung zugrundeliegendes ProblemProblem underlying the invention

Alle Konzepte, die in den vorstehend genannten Dokumenten beschrieben sind, haben gemeinsam, daß mit den im Stand der Technik bekannten Anordnungen auch der für Gaswechselventi­ le in Verbrennungsmotoren erforderliche Hub, Schub und die Dy­ namik bei ausreichend kompaktem Aufbau und Zuverlässigkeit für den Groß-Serien-Einsatz in KFZ-Motoren nicht erreicht werden. Außerdem sind bekannte Anordnungen in der Herstel­ lung sehr kostenintensiv. Zu dem sind diese Anordnungen auch nicht für den Einsatz in schnell laufenden (hochtouri­ gen) Verbrennungsmotoren optimiert, da keine dieser Anord­ nungen hinsichtlich der bewegten Massen optimiert ist.All concepts in the above documents have in common that with those in the prior art Known technology arrangements also for gas exchange valves le stroke, thrust and the dy required in internal combustion engines namik with a sufficiently compact structure and reliability not achieved for large series use in automotive engines become. In addition, there are known arrangements in the manufacture very expensive. To that are these orders also not for use in high-speed (high-tour  gen) internal combustion engines optimized, since none of this arrangement is optimized with regard to the moving masses.

Erfindungsgemäße LösungSolution according to the invention

Zur Behebung dieser Nachteile lehrt die Erfindung eine An­ triebsvorrichtung eines Gaswechselventils für einen ventil­ gesteuerten Verbrennungsmotors mit einem elektrischen Line­ armotor als Aktuator für ein Ventilglied, der durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert ist.To overcome these disadvantages, the invention teaches an Driving device of a gas exchange valve for a valve controlled internal combustion engine with an electric line armotor as an actuator for a valve member, which by the Features of claim 1 is defined.

Aufbau und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen LösungStructure and developments of the solution according to the invention

Erfindungsgemäß ist der Ständer aus einem weichmagnetischen Material aufgebaut und hat dem Läufer zugewandte Zähne. Zwischen zwei benachbarten Zähnen des Ständers ist eine Wicklungskammer gebildet, in der eine Wicklung angeord­ net ist. Der Läufer weist Ringe aus dauermagnetischem Mate­ rial auf. Diese Magnetringe sind konzentrisch derart über­ einander angeordnet und deren magnetische Orientierung ist so gestaltet, daß in einer vorbestimmten Stellung des Läu­ fers zwei Zähne des Ständers, die eine Wicklung zwischen sich aufnehmen, jeweils mit einem Magnetring mit entgegen­ gesetzter magnetischer Orientierung fluchten.According to the stand is made of a soft magnetic Material built up and has teeth facing the runner. There is one between two adjacent teeth of the stand Formed winding chamber in which a winding is arranged is not. The runner has rings made of permanently magnetic mate rial on. These magnetic rings are concentric about arranged one another and their magnetic orientation is designed so that in a predetermined position of the Läu fers two teeth of the stator, which has a winding between record each other with a magnetic ring aligned magnetic orientation.

Zur Bildung eines Außenläufermotors ist der Ständer zumin­ dest teilweise von dem Läufer - voneinander durch einen Luftspalt getrennt - umgeben. In analoger Weise ist zur Bildung eines Innenläufermotors der Läufer zumindest teil­ weise von dem Ständer umgeben. Dabei ist es erfindungsgemäß auch möglich, den Ständer durch übereinander angeordnete Dauermagnetscheiben zu bilden, während der Läufer eine Wicklungskammer aufweist, die durch entsprechende weichma­ gnetische Ringscheiben begrenzt ist.The stator is required to form an external rotor motor at least partly from the runner - from each other by one Separated air gap - surrounded. In an analogous manner Formation of an internal rotor motor at least partially wisely surrounded by the stand. It is according to the invention also possible to arrange the stand by one above the other Permanent magnet disks form while the rotor is one Has winding chamber, which by appropriate Weichma magnetic ring washers is limited.

Diese erfindungsgemäßen Anordnungen ermöglichen eine sehr kleine Polteilung des Linearmotors. Damit ist eine sehr ho­ he Kraftdichte realisierbar. These arrangements according to the invention allow a very small pole pitch of the linear motor. So that's a very ho he force density can be realized.  

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Gaswechsel­ ventils besteht darin, daß praktisch nur die magnetisch wirksamen Komponenten (die Dauermagnete) zur trägen Masse des Läufers beitragen, während alle anderen Teile des Mo­ tors (Spulen, magnetischer Rückschluß, etc.) dem Stator zu­ geordnet sind. Damit kann ein besonders hohes Verhältnis von durch den Motor ausgeübter Kraft zu träger Masse er­ zielt werden. Außerdem ist das erfindungsgemäße Gaswechsel­ ventils hervorragend geeignet, in schnell laufenden Ver­ brennungsmotores eingesetzt zu werden. Dabei kann insbeson­ dere beim Annähern des Ventilgliedes an die Endpositionen (Offen- oder Geschlossen-Stellung des Gaswechselventils) die Geschwindigkeit des Läufers mit hohen Beschleunigungs­ änderungen erfolgen, so daß das Auftreffen des Ventilglie­ des im Ventilsitz mit minimaler Geschwindigkeit erfolgt, während das Ventilglied im übrigen mit sehr hohen Geschwin­ digkeiten bewegt wird. Dies erlaubt einen sehr geräusch- und verschleißarmen Betrieb der Gaswechselventile.A major advantage of the gas exchange according to the invention valve is that practically only the magnetic effective components (the permanent magnets) to the inert mass of the runner, while all other parts of Mo tors (coils, magnetic yoke, etc.) to the stator are ordered. This can be a particularly high ratio from inertia exerted by the motor to inert mass aims to be. In addition, the gas exchange according to the invention valve excellently suited, in fast running ver internal combustion engine to be used. In particular, the closer the valve member to the end positions (Open or closed position of the gas exchange valve) the speed of the runner with high acceleration Changes are made so that the impact of the valve member which takes place in the valve seat at minimum speed, while the valve member with very high speed is moved. This allows a very noisy and low-wear operation of the gas exchange valves.

Da es sich bei dem erfindungsgemäßen Gaswechselventil um hintereinander geschaltete, einzeln ansteuerbare einphasige Motoren handelt, kann die durch den Linearmotor insgesamt erzeugte Kraft entlang des Hubweges des Ventilgliedes genau auf die jeweils erforderliche Kraft eingestellt werden. Da­ mit ist es nicht erforderlich, das Ventilglied mit erhebli­ cher kinetischer Energie zu beaufschlagen, damit dieses seine Endstellung einnimmt. Dies bedeutet, daß erheblich weniger Energie zur Betätigung des Ventilgliedes erforder­ lich ist, als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen. Dies bedeutet auch eine deutlich geringere Ge­ räuschentwicklung und weniger Verschleiß.Since it is the gas exchange valve according to the invention single-phase, individually controllable series connections Motors can do that by the linear motor as a whole generated force exactly along the stroke of the valve member can be adjusted to the required force. because with it is not necessary to lift the valve member kinetic energy so that this takes its final position. This means that considerably less energy is required to actuate the valve member is Lich than in those known from the prior art Arrangements. This also means a significantly lower Ge noise and less wear.

Durch die Anordnung der Ständerwicklung ist es möglich, die auf die Wicklung wirkenden Rüttelkräfte gering zu halten, so daß Vibrationen der Wicklung oder Reibung der Wicklung an der Wandung der Wicklungskammer gering sind. Damit ist es möglich, mit minimalem Isolationsmaterial bzw. Ausklei­ dungsmaterial der Wicklungskammer auszukommen. Auch dies trägt zur Kompaktheit und Zuverlässigkeit der Gesamtanord­ nung bei. Außerdem bewirkt dies eine hohe Leistungsdichte auch bei kleinen Gaswechselventilen, da der Füllfaktor der Wicklungskammer (Wicklungsvolumen in der Wicklungskammer, bezogen auf das Gesamtvolumen der Wicklungskammer) hoch ist.By arranging the stator winding, it is possible to to keep vibrations acting on the winding low, causing vibration of the winding or friction of the winding are small on the wall of the winding chamber. So that is it is possible with minimal insulation material or stripping material of the winding chamber. This too  contributes to the compactness and reliability of the overall arrangement at. This also results in a high power density even with small gas exchange valves because the fill factor of the Winding chamber (winding volume in the winding chamber, based on the total volume of the winding chamber) high is.

Die Erfindung ermöglicht den Aufbau einer Antriebsvorrich­ tung eines Gaswechselventils, bei dem die wenigstens eine Wicklung über ihre gesamte Erstreckung zur effektiven Kraftbildung in dem Linearmotor beiträgt. Dies bedeutet, daß die Wicklung keine Wickelköpfe aufweist, wie dies bei herkömmlichen Motoren der Fall ist. Der Grund dafür ist, daß die Wicklung vollständig zwischen den Stirnseiten des Ständers in den Wickelkammern aufgenommen ist und die Wick­ lung weder in axialer Richtung, noch in radialer Richtung über die Zähne des Ständers hinausragt.The invention enables the construction of a drive device device of a gas exchange valve, in which the at least one Winding over its entire extension for effective Force generation in the linear motor contributes. This means, that the winding has no end windings, as is the case with conventional motors is the case. The reason for this is, that the winding is completely between the end faces of the Stand is included in the winding chambers and the wick tion neither in the axial direction nor in the radial direction protrudes beyond the teeth of the stand.

Damit hat die Ventilanordnung gemäß der Erfindung einen Ak­ tuator, der gegenüber einem herkömmlichen Motor erheblich weniger Kupfer(-Wicklungsmasse) zur Erzeugung eines ver­ gleichbaren Kraft/Weg-Profils aufweist.So that the valve assembly according to the invention has an Ak tuator, which is considerable compared to a conventional motor less copper (winding mass) to produce a ver has the same force / displacement profile.

Vorzugsweise weist der Ständer einen Bandwickel aus weich­ magnetischem Blechband auf, wobei an den Stirnseiten des Bandwickels jeweils ein weichmagnetischer Formkörper, vor­ zugsweise aus gepreßtem und/oder gesintertem Metallpulver zur Bildung der Zähne angeordnet ist.The stand preferably has a tape wrap made of soft magnetic sheet metal tape, with on the end faces of the Tape wraps each have a soft magnetic molded body preferably made of pressed and / or sintered metal powder is arranged to form the teeth.

Der Bandwickel und die Formkörper weisen wenigstens eine Ausnehmung auf, in der ein Sensor zur Wegerfassung angeordnet ist, zum Beispiel in Form eines Interferometers oder einer mit dem Ventilglied verbundenen Eisenstabes mit Erhebungen und Ver­ tiefungen, die von einer Hall-Sonde abgetastet werden. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil mit dem erfin­ dungsgemäßen Aktuator auch Teilhübe, (d. h. Zwischenstellun­ gen zwischen Offen und Geschlossen) der Ventilanordnung möglich sind. Dieser Teilhub kann über den Sensor erfaßt bzw. kontrolliert werden.The tape roll and the shaped bodies have at least one Recess in which a sensor for path detection is arranged for Example in the form of an interferometer or one with the Valve member connected iron rod with elevations and ver wells that are scanned by a Hall probe. This is particularly advantageous because with the inventions actuator according to the invention also partial strokes (i.e. intermediate position between open and closed) of the valve arrangement  possible are. This partial stroke can be detected by the sensor or controlled.

Die mit den erfindungsgemäßen Ausführungsformen realisier­ bare hohe Kraftdichte ist unter anderem auch dadurch er­ reichbar, daß die Zähne bzw. die ihnen gegenüber befindli­ chen Dauermagnete im Verhältnis zur der axialen Erstreckung der Wicklungskammer so kurz bemessen sind, daß zumindest zwei weitere Dauermagnete (mit jeweils unterschiedlicher magnetischer Orientierung) Platz finden.Realized with the embodiments of the invention This is one of the reasons for the high power density available that the teeth or those located opposite them Chen permanent magnets in relation to the axial extension the winding chamber are so short that at least two more permanent magnets (each with different magnetic orientation).

Erfindungsgemäß ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Läufer zumindest teilweise durch einen magnetischen Rückschlußkörper umgeben. Insbesondere beim Einsatz mehre­ rer nebeneinander angeordneter Gaswechselventile ist es vorteilhaft, einerseits bei jedem Gaswechselventil wenig­ stens zwei Wicklungskammern mit Zähnen, Wicklungen im Stän­ der und entsprechenden Dauermagneten im Läufer vorzusehen, wobei die Wicklungen in den benachbarten Gaswechselventilen derart gegensinnig angesteuert werden, daß die magnetischen Flüsse durch den magnetischen Rückschlußkörper möglichst wenig Streufluß-Anteile aufweisen. Damit kann das Volumen - und das Gewicht - des magnetischen Rückschlußkörpers gering gehalten werden. Außerdem minimieren sich dabei die Ver­ lustleistungen. Ein wesentlicher Gesichtspunkt ist dabei, daß der magnetische Rückschlußkörper die Gestalt eines im Querschnitt etwa rechteckigen Profilrohres aufweist, bei dem zwei einander gegenüberliegende Wände Durchbrüche auf­ weisen, durch die der Innenteil des Stators (Spulenanord­ nungen) und der Läufer hindurchragen. Diese Anordnung mini­ miert die Streuflüsse und erlaubt insbesondere auch eine sehr effiziente Montage mehrerer nebeneinander angeordneter derartigen Gaswechselventile, wobei - entsprechende elek­ trische Ansteuerung vorausgesetzt - benachbarte Gaswechsel­ ventil-Antriebe den magnetischen Rückschluß zumindest zum Teil wechselweise nutzen können. Damit kann die Masse (und das Volumen) des magnetischen Rückschlußkörpers minimiert werden. According to the invention is in a preferred embodiment the runner at least partially by a magnetic Inference body surrounded. Especially when using more It is the side-by-side gas exchange valves advantageous, on the one hand little with each gas exchange valve At least two winding chambers with teeth, windings in the stand to provide the and corresponding permanent magnets in the rotor, with the windings in the adjacent gas exchange valves are driven in opposite directions so that the magnetic Flows through the magnetic yoke body as possible have little stray flux. So that the volume - and the weight - the magnetic yoke body low being held. In addition, the ver loss services. An essential aspect is that the magnetic yoke body has the shape of an im Cross section has approximately rectangular profile tube, at which two opposite walls have openings through which the inner part of the stator (coil arrangement openings) and the runner protrude. This arrangement mini lubricates the stray fluxes and in particular also allows one very efficient assembly of several side by side such gas exchange valves, wherein - corresponding elec trical control required - adjacent gas changes valve drives the magnetic inference at least for Can use part alternately. The mass (and the volume) of the magnetic yoke body is minimized become.  

Schließlich betrifft die Erfindung einen internen Verbren­ nungsmotor mit wenigstens einem Verbrennungszylinder, mit wenigstens einer Antriebsvorrichtung für Ein- oder Auslaß­ ventile mit einem oder mehreren der vorstehenden Merkmale.Finally, the invention relates to internal combustion voltage engine with at least one combustion cylinder, with at least one drive device for inlet or outlet valves with one or more of the above features.

Aus der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Gaswechselven­ tils ergeben sich folgende Eigenschaften:
The following properties result from the configuration of the gas exchange valve according to the invention:

  • - Hohe Antriebsdynamik bei niedriger Leistungsaufnahme.- High drive dynamics with low power consumption.
  • - Eine Federanordnung zum Ausgleich von durch bewegte Mas­ sen hervorgerufenen Kräften ist nicht erforderlich um bei einer Masse des Ventilgliedes von etwa 30-70 Gramm, einem Ventilhub von etwa 5-10 mm und einer Drehzahl eines Vier­ zylinder-Verbrennungsmotors von mindestens etwa 6000 U/min eine End-Positionswechsel (von Offen nach Geschlossen oder umgekehrt) des Ventilgliedes von weniger als 1,5 Millise­ kunden bei einer mittleren Leistungsaufnahme über zwei vollständige Kurbelwellenumdrehungen von weniger als 100 Watt zu realisieren.- A spring arrangement to compensate for moving Mas The forces created are not required to a mass of the valve member of about 30-70 grams, one Valve stroke of about 5-10 mm and a speed of a four cylinder internal combustion engine of at least about 6000 rpm an end position change (from open to closed or vice versa) of the valve member of less than 1.5 millise customers with an average power consumption of more than two complete crankshaft revolutions less than 100 To realize watts.
  • - In den jeweiligen End-Positionen des Ventilgliedes sind nur geringe Halteströme erforderlich um das Ventilglied si­ cher in der jeweiligen Stellung zu halten.- Are in the respective end positions of the valve member only small holding currents are required around the valve member si cher in the respective position.
  • - Da auf eine Federanordnung verzichtet wird (siehe oben) entfallen sonst notwendige Einschwingvorgänge des Ventil­ gliedes. Dies verringert die Dauer des Stellvorgangs.- Since there is no spring arrangement (see above) there is no need for the valve to settle otherwise member. This reduces the duration of the adjustment process.
  • - Durch den erfindungsgemäßen Aktuator kann das Ventilglied praktisch aus jeder momentanen Lage präzise in jede belie­ bige Stellung gebracht werden. Dies gilt insbesondere für die End-Positionen, die sehr genau von dem Ventilglied an­ gefahren werden können. Damit kann - mit einer entsprechen­ den elektronischen Ansteuerung der Wicklung(en) ein Auf­ treffen des Ventilgliedes in seinem Ventilsitz mit weniger als 40 mm/sec sichergestellt werden. Dies hält den Ver­ schleiß und die Geräuschentwicklung der Ventilanordnung im Betrieb sehr gering.- The valve member can by the actuator according to the invention practically from any current position precisely in any position. This applies in particular to the end positions that are very precise from the valve member can be driven. So that can match - with one the electronic control of the winding (s) on hit the valve member in its valve seat with less than 40 mm / sec. This keeps the ver wear and the noise of the valve arrangement in the Operation very low.
  • - Das Ventilglied kann gegenüber seinem Ventilsitz um seine Bewegungsachse rotierbar aufgenommen sein, so daß ein punk­ tueller Verschleiß des Ventilgliedes oder des Ventilsitzes verhindert wird.- The valve member can with respect to its valve seat Movement axis can be rotatably added, so that a punk  tual wear of the valve member or the valve seat is prevented.
  • - Durch die hohe Leistungsdichte der erfindungsgemäßen An­ ordnung können die Querabmessungen (Durchmesser) des Gas­ wechselventils mit den notwendigen Leistungsdaten sehr klein gehalten werden. Dies erlaubt den Einsatz in kompak­ ten Pkw-Motoren.- Due to the high power density of the invention can order the transverse dimensions (diameter) of the gas shuttle valve with the necessary performance data very much be kept small. This allows the use in compact car engines.

Weitere Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und mögliche Ab­ wandlungen werden für einen Fachmann anhand der nachstehen­ den Beschreibung deutlich, in der auf die beigefügte Zeich­ nung Bezug genommen ist.Other features, characteristics, advantages and possible ab Changes will be made for a specialist using the following the description clearly, in the on the attached drawing reference is made.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

In Fig. 1 ist eine Antriebsvorrichtung eines Gaswechselven­ tils für einen ventilgesteuerten Verbrennungsmotor schema­ tisch im Längsschnitt veranschaulicht.In Fig. 1, a drive device of a Gaswechselven valve for a valve-controlled internal combustion engine is schematically illustrated in longitudinal section.

In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform einer Antriebs­ vorrichtung eines Gaswechselventils für einen ventilgesteu­ erten Verbrennungsmotor schematisch teilweise im Längs­ schnitt veranschaulicht.In Fig. 2, a second embodiment of a drive device of a gas exchange valve for a valve-controlled internal combustion engine is schematically partially illustrated in longitudinal section.

In Fig. 3 ist eine dritte Ausführungsform einer Antriebs­ vorrichtung eines Gaswechselventils für einen ventilgesteu­ erten Verbrennungsmotor schematisch teilweise im Längs­ schnitt veranschaulicht.In Fig. 3, a third embodiment of a drive device of a gas exchange valve for a valve-controlled internal combustion engine is schematically partially illustrated in longitudinal section.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der ErfindungDescription of preferred embodiments of the invention

In den drei Figuren übereinstimmende Bezugszugszeichen kenn­ zeichnen gleiche oder gleichwirkende Teile und sind nicht mehrfach erläutert.Identify corresponding reference signs in the three figures draw the same or equivalent parts and are not explained several times.

Ein elektrischer Linearmotor 10 dient bei der erfindungsge­ mäßen Ventilanordnung als Aktuator für ein Ventilglied 12, dessen zugehöriger Ventilsitz nicht weiter veranschaulicht ist. Der Linearmotor 10 hat einen mit dem Ventilglied 12 über eine Stange 14 gekoppelten Läufer 16 und drei Ständer, 18.An electric linear motor 10 is used in the valve arrangement according to the invention as an actuator for a valve member 12 , the associated valve seat of which is not further illustrated. The linear motor 10 has a rotor 16 coupled to the valve member 12 via a rod 14 and three stands 18.

Jeder Ständer 18 hat als Kern einen hohlzylindrischen Band­ wickel 18a aus einem weichmagnetischem Blechband, vorzugs­ weise aus Eisen-Kobalt-Blech, dessen Fläche parallel zur Bewegungsachse B des Läufers 16 orientiert ist. An den bei­ den Stirnseiten des Bandwickels 18a ist jeweils ein weichmagnetischer Formkörper 18b, 18c aus gesintertem Ei­ sen-Metallpulver angeordnet, welche den Bandwickel 18a in radialer Erstreckung überragen. Die Formkörper 18b, 18c des Ständers 18 bilden an ihrem Umfang dem Läufer 16 zugewandte Zähne 22 mit einer geschlossenen Mantelfläche. Im vorlie­ genden Beispiel mit in der Draufsicht kreisrunden Formkör­ pern 18b, 18c haben die einzelnen Zähne 22 eine kreiszylin­ drische Mantelfläche. Es ist jedoch auch möglich, ovale Formkörper 18b, 18c oder Formkörper 18b, 18c mit polygona­ ler Gestalt zum Aufbau des Ständers 18 zu verwenden.Each stand 18 has as a core a hollow cylindrical tape winding 18 a made of a soft magnetic sheet metal strip, preferably made of iron-cobalt sheet, the surface of which is oriented parallel to the axis of movement B of the rotor 16 . At the end faces of the tape roll 18 a, a soft magnetic molded body 18 b, 18 c of sintered egg sen metal powder is arranged, which protrude beyond the tape roll 18 a in a radial extension. The shaped bodies 18 b, 18 c of the stator 18 form teeth 22 facing the rotor 16 with a closed lateral surface on their circumference. In the vorlie example with circular bodies 18 b, 18 c in plan view, the individual teeth 22 have a circular cylindrical outer surface. However, it is also possible to use oval shaped bodies 18 b, 18 c or shaped bodies 18 b, 18 c with a polygonal shape to build the stand 18 .

Die hohlzylindrischen Bandwickel 18a und die beiden in der Draufsicht kreisrunden Formkörper 18b, 18c bilden eine zur Außenseite hin offene Wicklungskammer 26, in det eine zur Mittellängsachse des Ständers 18 konzentrische Ständer- Wicklung 24 angeordnet ist. Die Ständer-Wicklung 24 ist zum Erzielen eines möglichst hohen Füllfaktors als Kupferband­ spule ausgeführt. Die Art der Verschaltung der einzelnen Wicklungen 24 bzw. deren zeitlich gesteuertes Beaufschlagen mit elektrischem Strom ist von der gewünschten Art des. Mo­ tors (Ein- oder Mehrphasenmotor) abhängig.The hollow cylindrical tape roll 18 a and the two shaped bodies 18 b, 18 c which are circular in plan view form a winding chamber 26 which is open to the outside and in which a stator winding 24 which is concentric with the central longitudinal axis of the stator 18 is arranged. The stator winding 24 is designed to achieve the highest possible fill factor as a copper tape coil. The type of connection of the individual windings 24 or their time-controlled application of electrical current depends on the desired type of motor (single or multi-phase motor).

In der Mitte hat der Ständer 18 eine Ausnehmung 30, in der ein Stab 34 mit einem an seiner Umfangsfläche eingeätzten Zahnprofil axial beweglich angeordnet ist, das mit einer Hall-Sonde 36 abgetastet wird. Das untere Ende (in der Figur) des Stabes 34 ist mit dem Ventilglied 12 bzw. der Stange 14 starr gekoppelt, so daß die Hall-Sonde 36 eine Bewegung des Stabes 34 in Bewegungs­ richtung B erfassen kann. In the middle, the stand 18 has a recess 30 , in which a rod 34 with a tooth profile etched on its peripheral surface is arranged to be axially movable, which is scanned with a Hall probe 36 . The lower end (in the figure) of the rod 34 is rigidly coupled to the valve member 12 or the rod 14 so that the Hall probe 36 can detect a movement of the rod 34 in the direction of movement B.

Da jede Wicklung 24 über ihre gesamte Erstreckung in der Wicklungskammer 26 angeordnet ist, trägt sie auch über ihre gesamte Länge zur effektiven Kraftbildung in dem Linearmo­ tor bei.Since each winding 24 is arranged over its entire extent in the winding chamber 26 , it also contributes over its entire length to the effective generation of force in the linear motor.

In der gezeigten Anordnung ist der Läufer 16 ein Hohlzylin­ der, der Ringe 20 aus dauermagnetischem Material (zum Bei­ spiel Samarium-Cobalt) aufweist. Die einzelnen Ringe 20 sind konzentrisch übereinander angeordnet, wobei die magne­ tische Orientierung der Ringe (angedeutet durch die zur Ständermitte bzw. von ihr weg gerichteten Pfeile in jedem Ring) radial orientiert und so gestaltet ist, daß in einer vorbestimmten Stellung des Läufers 16 zwei Zähne 22 eines Ständers 18 jeweils mit einem Ring 20 mit entgegengesetz­ ter magnetischer Orientierung fluchten. Dabei kann insbe­ sondere in der gezeigten Ausführungsform nach Fig. 1 mit drei oder mehr übereinander angeordneten Ständerspulen ein Magnetring mit einem Zahn eines ersten Ständers (zum Bei­ spiel des mittleren) fluchten, während der zweite Magnet­ ring mit einem Zahn eines zweiten Ständers (zum Beispiel des unteren) fluchtet. Es ist jedoch auch möglich, daß die beiden Magnetringe mit den beiden Zähnen eines Ständers fluchten.In the arrangement shown, the rotor 16 is a hollow cylinder which has rings 20 made of permanent magnetic material (for example samarium-cobalt). The individual rings 20 are arranged concentrically one above the other, the magnetic orientation of the rings (indicated by the center of the stator or away from it arrows in each ring) is radially oriented and designed so that in a predetermined position of the rotor 16 two teeth 22 of a stand 18 are each aligned with a ring 20 with opposite magnetic orientation. In this case, in particular sondere in the embodiment shown in FIG. 1 with three or more superposed stator coils, a magnet ring with a tooth of a first stator (for a game is the mean) are in alignment, while the second magnetic ring with a tooth of a second stand (for example, of the lower) is aligned. However, it is also possible for the two magnetic rings to be aligned with the two teeth of a stand.

In den in allen drei Figuren gezeigten Ausführungsformen ist der Läufer 16 aus Dauermagnet-Ringen (20) aufgebaut, wobei zwischen zwei Dauermagnet-Ringen (20) entgegengesetzter magneti­ scher Orientierung, die zu einer Ständerspule gehören, ein magnetisch nicht wirksamer Abstandshalter in Gestalt von Hohlzylindern 16a, zum Beispiel aus kohlefaserverstärktem Kunststoff angeordnet ist. Die aneinander anliegenden Dau­ ermagnet-Ringe (20) und die magnetisch nicht wirksamen Hohl­ zylinder (16a) sind fest mit einander verbunden. Mit anderen Wor­ ten befinden sich im beweglichen Teil des Motors (dem Läu­ fer) keine den Magnetfluß leitenden Teile, son­ dern nur Dauermagnete, die stets optimal im magnetischen Feld angeordnet sind. Diese Anordnung hat auch den Vorteil einer Gewichtseinsparung. Sofern radial orientierte Ringscheiben aus dauermagnetischem Material nicht die aus­ reichende magnetische Feldstärke erzeugen können, ist es erfindungsgemäß auch möglich, Ringscheibensegmente aus Dau­ ermagneten so zusammenzusetzen, daß ein radial (von innen nach außen oder umgekehrt) gerichtetes Magnetfeld entsteht.In the embodiments shown in all three figures, the rotor 16 is constructed from permanent magnet rings ( 20 ), wherein between two permanent magnet rings ( 20 ) of opposite magnetic orientation, which belong to a stator coil, a magnetically ineffective spacer in the form of hollow cylinders 16 a, for example made of carbon fiber reinforced plastic. The adjacent permanent magnet rings ( 20 ) and the magnetically ineffective hollow cylinder ( 16 a) are firmly connected. In other words, the moving part of the motor (the rotor) does not contain any parts that conduct magnetic flux, but only permanent magnets, which are always optimally arranged in the magnetic field. This arrangement also has the advantage of saving weight. If radially oriented ring discs made of permanent magnetic material cannot produce the sufficient magnetic field strength, it is also possible according to the invention to assemble ring disc segments from permanent magnets so that a radial (from the inside out or vice versa) directed magnetic field is created.

Als magnetischer Rückschluß ist als Teil des Stators ein im Querschnitt rechteckiges magnetisch leitendes Rohr 32 vor­ gesehen, das in zwei einander gegenüberliegenden Wandungen Ausnehmungen 32a, 32b aufweist, durch die der Läufer 16 und der Ständer ragen. Die Wandungen des Rohrs 32 haben eine solche Materialdicke und einen solchen Abstand zueinander, daß sie mit zwei Zähnen 22 eines Ständers 18 fluchten.As a magnetic yoke, part of the stator is a magnetically conductive tube 32 with a rectangular cross section, which has recesses 32 a, 32 b in two mutually opposite walls through which the rotor 16 and the stator protrude. The walls of the tube 32 have such a material thickness and such a distance from one another that they are aligned with two teeth 22 of a stand 18 .

Zwei zueinander benachbarte Ständer 18 eines Gaswechselven­ tils sind durch eine als Abstandshalter und Wirbelstromab­ schirmung wirkende Aluminiumschiene 40 miteinander fest verbunden. An der dem Ventilglied 12 abgewandten Stirnseite ist der Läufer 16 mit einem Sensor 36 zur Wegerfassung des Läufers 16 in der Bewegungsrichtung B gekoppelt.Two adjacent stands 18 of a Gaswechselven valve are firmly connected by an acting as a spacer and eddy current shielding aluminum rail 40 . At the end facing away from the valve member 12 , the rotor 16 is coupled to a sensor 36 for detecting the path of the rotor 16 in the direction of movement B.

In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform sind drei Stän­ der übereinander angeordnet. Hierbei können in der leichte­ sten Ausführungsform des Läufers zwei Magnetringe im Ab­ stand zueinander angeordnet sein. Vorzugsweise sind jedoch wenigstens vier Magnetringe vorgesehen, wobei jeweils zwei Magnetringe (also ein Magnetring-Paar) mit entgegengesetz­ ter magnetischer Orientierung entweder direkt aneinander liegen oder lediglich einen geringen (axialen) Abstand zu­ einander haben. Durch die Festlegung des Abstandes der Ma­ gnetringe zueinander bzw. auch des Abstandes der Magne­ tring-Paare zueinander kann der Hubverlauf beeinflußt wer­ den.In the embodiment shown in Fig. 1, three stands are arranged one above the other. Here, in the lightest embodiment of the rotor two magnetic rings can be arranged from each other. However, at least four magnetic rings are preferably provided, with two magnetic rings (ie one magnetic ring pair) with opposite magnetic orientation either lying directly against one another or only having a small (axial) distance from one another. By determining the distance between the magnetic rings to each other or the distance of the magnetic ring pairs to each other, the stroke profile can be influenced who.

In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind die Ständer im Prinzip unverändert, allerdings ist der axiale Abstand zwischen den Rohren 32 verringert, indem der Abstandshalter 40 eine geringere Höhe aufweist. Weiterhin ist die Anzahl der Magnetringe 20 gegenüber der Ausführungsform von Fig. 1 erheblich verringert, was eine deutlich verringerte bewegte Masse bedeutet. Hierbei ist zu erwähnen, daß der lediglich eine Magnetring pro Magnetspule bzw. Ständerpolpaar die Mi­ nimalzahl darstellt. Bei dieser Anordnung ist die Richtung des Magnetflusses nicht mehr relevant, solange der Magnet­ fluß in radialer Richtung orientiert ist.In the embodiment shown in FIG. 2, the stands are in principle unchanged, but the axial distance between the tubes 32 is reduced by the spacer 40 having a lower height. Furthermore, the number of magnetic rings 20 is considerably reduced compared to the embodiment of FIG. 1, which means a significantly reduced moving mass. It should be mentioned that the only one magnetic ring per magnetic coil or stator pole pair represents the minimum number. In this arrangement, the direction of the magnetic flux is no longer relevant as long as the magnetic flux is oriented in the radial direction.

Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 3 gezeigt, bei der die Abstandshalter 16a so dimensioniert sind, daß der mitt­ leren Spule zwei Magnete zugeordnet sind, während der obe­ ren und der unteren Spule jeweils nur ein Magnet zugeordnet ist.Another embodiment is shown in Fig. 3, in which the spacers 16 a are dimensioned such that the middle coil are assigned two magnets, while the upper and lower coil is assigned only one magnet.

Claims (9)

1. Antriebsvorrichtung eines Gaswechselventils für einen ventilgesteuerten Verbrennungsmotor, mit einem elektrischen Linearmotor (10) als Aktuator für ein Ventilglied (12) des Gaswechselventils, der einen mit dem Ventilglied (12) zu koppelnden Läufer (16) und mindestens einen Ständer (18) aufweist, wobei
der mindestens eine Ständer (18) aus einem weichmagneti­ schen Material aufgebaut ist und dem Läufer (16) zugewandte Zähne (22) aufweist, und wobei zwischen zwei benachbarten Zähnen (22) des mindestens einen Ständers (18) eine Wick­ lungskammer (26) gebildet ist, in der eine Wicklung (24) angeordnet ist, und
der Läufer (16) Ringe (20) aus dauermagnetischem Material aufweist, die konzentrisch übereinander angeordnet sind, wobei die magnetische Orientierung dieser Dauermagnet-Ringe (20) so gestaltet ist, daß in einer vorbestimmten Stellung des Läufers (16) wenigstens einer der Zähne (22) des minde­ stens einen Ständers (18) mit einem Dauermagnet-Ring (20) fluchtet, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Dauer­ magnet-Ringen (20) ein magnetisch nicht wirksamer Abstands­ halter (16a) aus einem Kunststoffmaterial angeordnet ist.
1. Drive device of a gas exchange valve for a valve-controlled internal combustion engine, with an electric linear motor ( 10 ) as an actuator for a valve member ( 12 ) of the gas exchange valve, which has a rotor ( 16 ) to be coupled to the valve member ( 12 ) and at least one stator ( 18 ) , in which
the at least one stand ( 18 ) is made of a soft magnetic material and has the rotor ( 16 ) facing teeth ( 22 ), and a winding chamber ( 26 ) is formed between two adjacent teeth ( 22 ) of the at least one stand ( 18 ) in which a winding ( 24 ) is arranged, and
the rotor ( 16 ) has rings ( 20 ) made of permanent magnetic material, which are arranged concentrically one above the other, the magnetic orientation of these permanent magnet rings ( 20 ) being designed such that in a predetermined position of the rotor ( 16 ) at least one of the teeth ( 22 ) at least one stand ( 18 ) with a permanent magnet ring ( 20 ) is aligned, characterized in that between two permanent magnet rings ( 20 ) a magnetically ineffective spacer ( 16 a) made of a plastic material is arranged.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Ständer (18) einen Bandwickel (18a) aus weichmagnetischem Blechband aufweist.2. Drive device according to claim 1, wherein the stand ( 18 ) has a tape roll ( 18 a) made of soft magnetic sheet metal. 3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei an den Stirnseiten des Bandwickels (18a) jeweils ein weichmagneti­ scher Formkörper (18b, 18c), vorzugsweise aus gepreßtem und/oder gesintertem Metallpulver, angeordnet ist.3. Drive device according to claim 2, wherein on the end faces of the tape roll ( 18 a) each have a magnetically soft shear body ( 18 b, 18 c), preferably made of pressed and / or sintered metal powder, is arranged. 4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Bandwic­ kel (18a) und die Formkörper (18b, 18c) wenigstens eine Ausnehmung (30) aufweisen, in der ein Wegsensor (34, 36) zur Erfassung des Hubes des Ventilgliedes (12) aufgenommen ist. 4. Drive device according to claim 3, wherein the Bandwic angle ( 18 a) and the shaped body ( 18 b, 18 c) have at least one recess ( 30 ) in which a displacement sensor ( 34 , 36 ) for detecting the stroke of the valve member ( 12 ) is included. 5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine Wicklung (24) über ihre gesamte Erstreckung zur effek­ tiven Kraftbildung in dem Linearmotor (10) beiträgt.5. Drive device according to claim 1, wherein at least one winding ( 24 ) contributes over its entire extent to the effective force formation in the linear motor ( 10 ). 6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zähne (22) bzw. die ihnen gegenüber befindlichen Dauermagnet- Ringe (20) im Verhältnis zu der axialen Erstreckung der Wicklungskammer (26) so bemessen sind, daß auf einem Ab­ schnitt des Läufers (16) zumindest zwei weitere Dauerma­ gnet-Ringe (20) Platz finden, wobei die axiale Erstreckung des Abschnitts des Läufers (16) der axialen Erstreckung der Zähne (22) und der Wicklungskammer (26) entspricht.6. Drive device according to claim 1, wherein the teeth ( 22 ) or the permanent magnet rings ( 20 ) located opposite them are dimensioned in relation to the axial extent of the winding chamber ( 26 ) in such a way that on one section of the rotor ( 16 ) There is space for at least two further permanent magnet rings ( 20 ), the axial extent of the section of the rotor ( 16 ) corresponding to the axial extent of the teeth ( 22 ) and the winding chamber ( 26 ). 7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Läufer (16) zumindest teilweise durch einen magnetischen Rück­ schlußkörper (32) umgeben ist.7. Drive device according to claim 1, wherein the rotor ( 16 ) is at least partially surrounded by a magnetic return circuit body ( 32 ). 8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der magne­ tische Rückschlußkörper (32) durch ein - vorzugsweise im Querschnitt rechteckiges - magnetisch leitendes Rohr gebil­ det ist, bei dem in zwei einander gegenüberliegenden Wan­ dungen Ausnehmungen (32a, 32b) vorgesehen sind, durch die der Läufer (16) und der mindestens eine Ständer (18) ragen, wobei die Wandungen des Rohres (32) eine solche Material­ dicke und einen solchen Abstand zueinander haben, daß sie mit zwei Zähnen (22) des mindestens einen Ständers (18) fluchten.8. Drive device according to claim 7, wherein the magnetic yoke body ( 32 ) is gebil det by a - preferably rectangular in cross section - magnetically conductive tube, in which in two mutually opposite wall recesses ( 32 a, 32 b) are provided by which protrude from the rotor ( 16 ) and the at least one stand ( 18 ), the walls of the tube ( 32 ) being of such a thickness and spaced from one another that they have two teeth ( 22 ) of the at least one stand ( 18 ) aligned. 9. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder magne­ tisch nicht wirksame Abstandshalter (16a) zwei Dauermagnet- Ringe (20) in einem vorbestimmten Abstand zueinander hält.9. Drive device according to claim 1, wherein each magnetically ineffective spacer ( 16 a) holds two permanent magnet rings ( 20 ) at a predetermined distance from each other.
DE10044789A 2000-07-24 2000-09-11 Driving device of a gas exchange valve for a valve-controlled internal combustion engine Expired - Fee Related DE10044789C2 (en)

Priority Applications (15)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10044789A DE10044789C2 (en) 2000-09-11 2000-09-11 Driving device of a gas exchange valve for a valve-controlled internal combustion engine
EP01958014A EP1305505B1 (en) 2000-07-24 2001-07-24 Gas-exchange valve control for a valve-controlled internal combustion engine
PCT/EP2001/008562 WO2002008579A1 (en) 2000-07-24 2001-07-24 Gas-exchange valve control for a valve-controlled internal combustion engine
KR10-2003-7001000A KR20030065455A (en) 2000-07-24 2001-07-24 Gas-exchange valve control for a valve-controlled internal combustion engine
EP04005289A EP1445432B1 (en) 2000-07-24 2001-07-24 Valve drive for a valve-controlled internal combustion engine
ES01958014T ES2240489T3 (en) 2000-07-24 2001-07-24 GAS EXCHANGE VALVE DRIVE FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE CONTROLLED BY VALVES.
EP04005291A EP1445433B1 (en) 2000-07-24 2001-07-24 Valve drive for a valve-controlled internal combustion engine
JP2002514043A JP2004518841A (en) 2000-07-24 2001-07-24 Gas exchange valve drive for valve controlled combustion engines
ES04005289T ES2242171T3 (en) 2000-07-24 2001-07-24 VALVE DRIVE FOR AN INTERNAL COMBUSTION MOTOR CONTROLLED BY VALVES.
ES04005291T ES2242172T3 (en) 2000-07-24 2001-07-24 VALVE DRIVE FOR AN INTERNAL COBUSTION MOTOR CONTROLLED BY VALVES.
AU2001279781A AU2001279781A1 (en) 2000-07-24 2001-07-24 Gas-exchange valve control for a valve-controlled internal combustion engine
DE50106559T DE50106559D1 (en) 2000-07-24 2001-07-24 Valve drive for a valve-controlled internal combustion engine
DE50106560T DE50106560D1 (en) 2000-07-24 2001-07-24 Valve drive for a valve-controlled internal combustion engine
DE50106532T DE50106532D1 (en) 2000-07-24 2001-07-24 GAS CHANGING VALVE DRIVE FOR A VALVE CONTROLLED INTERNAL COMBUSTION ENGINE
US10/348,430 US6755161B2 (en) 2000-07-24 2003-01-21 Gas exchange valve drive for a valve-controlled combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10044789A DE10044789C2 (en) 2000-09-11 2000-09-11 Driving device of a gas exchange valve for a valve-controlled internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10044789A1 DE10044789A1 (en) 2002-04-04
DE10044789C2 true DE10044789C2 (en) 2003-06-12

Family

ID=7655745

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10044789A Expired - Fee Related DE10044789C2 (en) 2000-07-24 2000-09-11 Driving device of a gas exchange valve for a valve-controlled internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10044789C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004041618A1 (en) * 2004-08-27 2006-03-16 Compact Dynamics Gmbh Starter device for cranking internal combustion engines

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10360713A1 (en) * 2003-12-19 2005-07-28 Institut für Automatisierung und Informatik GmbH Zentrum für industrielle Forschung und Entwicklung Wernigerode Electromagnetic actuator e.g. for combustion engine valves, has flux-concentrating elements bordering on permanent magnets
FR2865312A1 (en) * 2004-01-16 2005-07-22 Renault Sas Inlet and exhaust valves controlling device for internal combustion engine, has magnets occupying air-gaps defined by conductor simultaneously when movable part is in upper or lower position and excited so that magnetic fluxes are added
EP2012413B1 (en) * 2007-07-03 2013-06-19 Hoerbiger Antriebstechnik GmbH Rod actuator

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0392518A (en) * 1989-09-01 1991-04-17 Isuzu Ceramics Kenkyusho:Kk Solenoid valve driving device
EP0485231A1 (en) * 1990-11-08 1992-05-13 Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. Electromagnetic valve actuating system
US5129369A (en) * 1989-12-20 1992-07-14 Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. Electromagnetic valve control system
DE19518056A1 (en) * 1995-05-17 1996-11-21 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Armature movement control appts of electromagnetic switching arrangements e.g. for IC engine gas-exchange valves
WO1998055741A1 (en) * 1997-06-06 1998-12-10 Gründl und Hoffmann GmbH Gesellschaft für elektrotechnische Entwicklungen Valve system for a valve-controlled combustion engine
US6039014A (en) * 1998-06-01 2000-03-21 Eaton Corporation System and method for regenerative electromagnetic engine valve actuation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0392518A (en) * 1989-09-01 1991-04-17 Isuzu Ceramics Kenkyusho:Kk Solenoid valve driving device
US5129369A (en) * 1989-12-20 1992-07-14 Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. Electromagnetic valve control system
EP0485231A1 (en) * 1990-11-08 1992-05-13 Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. Electromagnetic valve actuating system
DE19518056A1 (en) * 1995-05-17 1996-11-21 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Armature movement control appts of electromagnetic switching arrangements e.g. for IC engine gas-exchange valves
WO1998055741A1 (en) * 1997-06-06 1998-12-10 Gründl und Hoffmann GmbH Gesellschaft für elektrotechnische Entwicklungen Valve system for a valve-controlled combustion engine
US6039014A (en) * 1998-06-01 2000-03-21 Eaton Corporation System and method for regenerative electromagnetic engine valve actuation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004041618A1 (en) * 2004-08-27 2006-03-16 Compact Dynamics Gmbh Starter device for cranking internal combustion engines
DE102004041618B4 (en) * 2004-08-27 2009-09-03 Compact Dynamics Gmbh Starter device for cranking internal combustion engines

Also Published As

Publication number Publication date
DE10044789A1 (en) 2002-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1445433B1 (en) Valve drive for a valve-controlled internal combustion engine
EP0450288B1 (en) Electrical linear motor
EP1759447A1 (en) Rotating field machine with bell-shaped rotor
WO2006034974A1 (en) Polygonal linear motor with a transversal flux
EP0986696B1 (en) Valve system for a valve-controlled combustion engine
EP2002530A1 (en) Segmented drive for valve driving
DE10044789C2 (en) Driving device of a gas exchange valve for a valve-controlled internal combustion engine
DE10126211A1 (en) Rotationally symmetrical linear drive with double-sided actuator arrangement
DE102005017482B4 (en) Gas exchange valve actuator for a valve-controlled internal combustion engine
DE10125767C1 (en) Gas exchange valve control for valve-controlled internal combustion engine has rotor with concentric permanently magnetic rings and stator of magnetically soft material
DE10360713A1 (en) Electromagnetic actuator e.g. for combustion engine valves, has flux-concentrating elements bordering on permanent magnets
DE102005017481B4 (en) Linear Actuator
DE10035973C2 (en) Gas exchange valve for a valve-controlled internal combustion engine
EP2507894B1 (en) Electric machine excited by permanent magnets
DE19910065C1 (en) Internal combustion engine with control valve arrangement(s) has electric linear motor as valve element actuator, hollow cylindrical stator and rotor; rotor is coupled to valve element
DE102008030016A1 (en) Linear actuator, in particular for adjusting the flaps in motor vehicle turbochargers
DE19922426C2 (en) Electromechanical actuator
DE19723924A1 (en) Linear motor
DE4215011A1 (en) Electromagnetic actuator for limited rotary movement - has stator assembly formed from pair of units with stator at centre having permanent magnet elements

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8304 Grant after examination procedure
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20120403