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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektromechanische Ventilauslöser und
im Speziellen auf kompakte elektromechanische Ventilauslöser mit
einander gegenüberliegenden
Elektromagneten, einer zwischen Elektromagneten angeordneten und schwenkbar
gelagerten Ankerplatte und einer mit der Ankerplatte verbundenen
Verbindungsstange zum Öffnen
und Schließen
eines Ventils.
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Hersteller
und Entwickler bemühen
sich, die Motorleistung zu steigern, den Kraftstoffnutzung zu verbessern,
die Emissionen zu verringern, und mehr Kontrolle über die
Motoren zu ermöglichen,
weshalb auch elektromechanische Ventilauslöser (auch bekannt als elektromagnetische
Ventilauslöser
oder EMVA) zum Ersatz von Nockenwellen zum Öffnen und Schließen von
Maschinenventilen entwickelt werden.
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Elektromechanische
Ventilauslöser
ermöglichen
selektives Öffnen
und Schließen
von Ventilen in Erwiderung auf verschiedene Motorkonditionen.
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Elektromechanische
Ventilauslöser
schließen
im Allgemeinen zwei Elektromagneten, die aus einem Blechpaket gebildet
sind und eine eingebettete Energiespule ein. Ein federgelagerter
Hebelanker, der zwischen den Elektromagnetenangeordneten ist, ist
zwischen den Elektromagneten beweglich angeordnet und von den Elektromagneten
selektiv anziehbar, die ein magnetisches Feld erzeugen, welches die
Ankerbaugruppe an den unter Spannung stehenden Elektromagneten zieht.
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In
der
DE 100 60 538
A1 wird eine Betätigungseinrichtung
für ein
Gaswechselventil beschrieben. Um ein Magnetjoch gewickelte Spulen
bilden die Elektromagnete. Das Magnetjoch umschlingt den Hebelanker.
Der Hebelanker weist ein Drehgelenk auf, welches innerhalb eines
vom Magnetjoch teilweise umschlossenen Aufnahmeraumes mit Abstand
zu einer Aufnahmeraum-Innenwand angeordnet ist. Das Drehgelenkt
ist integrativer Bestandteil des Magnetjochs und lei tet den magnetischen
Fluss mit. Jeweils ein Hebelankerabschnitt erstreckt sich zu beiden
Seiten des im Aufnahmeraum angeordneten Drehgelenks. Der sich auf
der gegenüberliegenden
Seite des Drehgelenks erstreckende Hebelankerabschnitt berührt die
teilkreisförmig
ausgebildete Innenwand des Aufnahmeraumes und liegt gleitend an
dieser an, so dass bei einer Drehbewegung des Hebelankers die Stirnseite
dieses Hebelankerabschnittes in jeder Bewegungsphase mit der Innenwand
in Kontakt steht, wodurch ein Luftspalt zwischen Innenwand des Magnetjochs
und Anker und ein daraus resultierender erhöhter magnetischer Widerstand
weitgehend vermieden wird.
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Die
Oberfläche
der Elektromagneten, welche die Ankerbaugruppe anziehen, wenn die
Energiespule eines Elektromagneten unter Spannung steht, wird im
Allgemeinen als eine Polfläche
bezeichnet. Die Ankerbaugruppe wird funktionsbereit mit dem Ventil verbunden,
so dass, während
sich die Ankerbaugruppe zwischen den Polflächen im „Polfläche zu Polfläche"-Betrieb bewegt,
das Ventil jeweils geöffnet oder
geschlossen ist.
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Aus
der
DE 00 05 953 A1 ist
ein elektromechanischer Aktor für
ein Ventil bzw. ein Verfahren zur Herstellung eines Aktors bekannt,
bei dem die Durchbiegung des Hebelankers und die Deformation der Elektromagneten
bei Betätigung
mit der Finite Elemente Methode berechnet wird und aus den gewonnenen
Erkenntnissen der Hebelanker bzw. die Polflächen so gestaltet werden, dass
eine Deformation dieser Bauteile durch die Gestaltung so kompensiert wird.
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Auch
in der
EP 1 167 704
A1 wird ein elektromagnetischer Aktor mit zwei Elektromagneten
beschrieben. Die Elektromagnete sind zwischen zwei Platten eines
Rahmens angeordnet und weisen einen u-förmigen magnetischen Kern auf.
Zwei Federelemente sind dem Aktor zugeordnet. Ein Federelement ist
eine herkömmliche
Spiralfeder, welche das Ventil in einer Geschlossenstellung fixiert,
das zweite Federelement ist ein zwischen dem Rahmen und dem Anker
wirkender Torsionsstab, der den Anker in Kontakt mit einer auf das
Ventil wirkenden Stange hält.
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Ein
Problem mit traditionellen linearen elektromechanischen Ventilen
ist, dass jedes Ventil einen verhältnismäßig großen Satz Elektromagneten für das Öffnen und
Schließen
der Ventile umfasst was es schwierig macht, alle elektromechanischen
Ventilauslöser
auf Motoren in Position zu bringen, besonders auf Motoren, die vier
oder mehr Ventile pro Zylinder aufweisen. Lineare elektromechanische
Ventilauslöser
benötigen
außerdem
im Allgemeinen eine erhebliche Menge Energie vom Wechselstromerzeuger,
so dass bei einigen Motoren, die vier oder mehr Ventile pro Zylinder
haben, die Leistungsabgabe der Lichtmaschine für die vier oder mehr elektromechanischen
Ventilauslöser
erheblich ist. Es ist wünschenswert,
die Leistungsaufnahme der elektromechanischen Ventilauslöser in den
modernen Fahrzeugen herabzusetzen, die viele konkurrierende Energieanforderungen
aufweisen. Angesichts der Nachteile, die man mit linearen elektromechanischen
Ventilauslösern
verbindet, haben sich viele Hersteller in letzter Zeit den elektromechanischen
Hebelventilauslösern zugewandt,
die wegen ihrer mechanischen Eigenschaften erhebliche Energieeinsparungen
ermöglichen.
Ein Problem bei elektromechanischen Hebelventilauslösern ist
aber die Baugruppengröße, die auf
dem Zylinderkopf erforderlich ist. Die Baugruppengröße ist groß, weil
das Ventil auf elektromechanischen Hebelventilauslösern außerhalb
der Ummantelung der Elektromagneten lokalisiert ist, wodurch der
Baugruppenraum für
jeden elektromechanischen Ventilauslöser erheblich ist. Ein Beispiel
einer bekannten Anordnung elektromechanischer Hebelventilauslöser über einen
Zylinder und die Position einer dazugehörigen Ankerplatte und eines
Ventils ist in 10 dargestellt. Wie in 10 gezeigt, erfordern
elektromechanische Ventilauslöser
auf einem Motor, der vier Ventile pro Zylinder hat, deutlich mehr
Raum als Nockenwellen, weshalb die Anordnung in Motorräumen, in
denen Raum begrenzt ist, an Interesse gewinnen. Es gibt also einen
Bedarf eines kompakten elektromechanischen Hebelventilauslösers mit
niedriger Leistungsaufnahme. Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist also, elektromechanische Ventilauslöser dahingehend zu verbessern, dass
sie weniger Baugruppenraum einnehmen. Zudem soll die Leistungsaufnahme
des elektrischen Ventilauslösers
reduziert werden.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe gelöst durch
einen elektromechanischen Ventilauslöser der eingangs beschriebenen
Art, wobei die Ankerplatte einen Scharnierstift aufweist, der fest
mit der Ankerplatte verbunden ist und mit der Ankerplatte um eine Ankergelenkachse
schwenkt. Die Ankerplatte weist ferner mindesten einen parallel
zum Scharnierstift verlaufenden Verstärkungsstift auf, der als Drehzapfen
für die
Verbindungsstange dient. Die Ankerplatte hat dabei mindestens eine
Aussparung innerhalb ihrer Fläche,
durch die sich der Verstärkungsstift
erstreckt, wobei die Verbindungsstange im Bereich der Aussparung
an den Verstärkungsstift
angelenkt ist. Die Elektromagneten weisen anliegend an den Aussparung
ebenfalls je eine Aussparung auf und die Ankerplatte weist einen
gegenüber
ihrem Außenumfang hervorstehenden
Bereich auf, in dem die Aussparung angeordnet ist. Die Elektromagneten
weisen anliegend an den hervorstehenden Bereich ebenfalls jeweils
einen gegenüber
ihrem Außenumfang
hervorstehenden Bereich auf.
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Kompakte
elektromechanische Ventilauslöser
ermöglichen
es dem einzelnen elektromechanischen Ventilauslöser oder Paaren elektromechanischer
Ventilauslöser
mit geringem Abstand angeordnet zu werden. Der kompakte elektromechanische Ventilauslöser weist
eine Ankerplatte mit einer Ankerummantelung und eine Verbindungsstange,
die drehbar mit der Ankerplatte innerhalb der Ankerummantelung verbunden
ist, auf. Der elektromechanische Ventilauslöser umfasst außerdem ein
Federbauteil, auf das die Ankerplatte eine bidirektionale Kraft
durch die Verbindungsstange ausübt,
um das Ventil zu öffnen
und zu schließen.
Die Verbindungsstange befindet sich mindestens teilweise in der
Ummantelung der Elektromagneten und in der Ummantelung der Ankerplatte,
um den Platz, der auf dem Motor benötigt wird, zu verringern. Die
Position der Verbindungsstange erlaubt, dass der elektromechanische
Hebelventilauslöser
mindestens teilweise über
dem Ventil angeordnet ist.
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Ein
weiterer Bereich der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung wird
durch die folgende ausführliche
Beschreibung, die Ansprüche
und die verdeutlicht. Jedoch sollte es verstanden werden, dass die
ausführliche
Beschreibung und die spezifischen Beispiele, während auf bevorzugte Ausführungsvarianten
der Erfindung hingewiesen wird, nur der Illustration dienen, da
es Fachleuten möglich
ist, Verbesserungen und Änderungen
zur bevorzugten Ausführungsvariante
zu machen, ohne dabei den Erfindungsgedanken zu verlassen.
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Die
vorliegende Erfindung wird vollständiger durch die ausführliche
Beschreibung, die angefügten Ansprüche und
von der angefügten
Zeichnung verstanden, in denen:
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1 eine
Schnittansicht des elektromechanischen Ventilauslösers zeigt;
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2:
eine vergrößerte Schnittansicht
der Ankerplatte zeigt;
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3:
eine Aufsicht zeigt;
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4:
eine Perspektivansicht der Ankerplatte und der Verbindungsstange
mit den Elektromagneten zeigt, die durch gestrichelte Linien dargestellt ist;
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5:
eine Perspektivansicht einer alternativen Ankerplatte und der Verbindungsstange
mit den Elektromagneten zeigt, die durch gestrichelte Linien dargestellt
ist;
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6:
eine Grundrissaufsicht einer zweiten alternativen Ankerplatte ist,
in der die Verstärkungsstifte
durch versteckte Linien gezeigt sind;
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7:
eine Grundrissaufsicht der Ventilelektromagneten zeigt, die in Zusammenhang
mit der zweiten alternativen Ankerplatte genutzt werden, wie in 6 dargestellt
wird;
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8:
eine vergrößerte Schnittansicht
der Verbindungsstange zeigt, die mit einer Keilklammer(wedge fastener)
am Ankerfederbauteil befestigt ist;
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9:
eine vergrößerte Schnittansicht
einer alternativen Verbindungsstange zeigt, die über eine Schwenkverbindung
am Ankerfederbauteil befestigt ist;
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10:
eine Grundrissaufsicht der Anordnung der elektromechanischen He
belventilauslöser auf
einem Zylinderkopf zeigt, entsprechend dem Stand der Technik;
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11:
eine Aufsicht auf die Ankerplatte einer zweiten Alternative zeigt;
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12:
eine Aufsicht auf die Ventilelektromagneten der zweiten zeigt;
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13:
eine Perspektivansicht des elektromechanischen Ventilauslösers der
zweiten Alternative mit den Elektromagneten zeigt, die durch gestrichelte
Linien dargestellt sind;
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14:
eine seitliche Schnittansicht einer dritten Alternativen zeigt;
und
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15:
eine obere Schnittansicht der dritten Alternative zeigt.
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Ein
elektromechanischer Hebelventilauslöser 10, gewöhnlich an
einem Verbrennungsmotor 12 montiert, um ein Ventil 20 zu öffnen und
schließen
(z. B. die Einlass- oder Auslassventile), ist in 1 veranschaulicht.
Wie detaillierter unten beschrieben, ermöglicht der elektromechanische
Hebelventilauslöser 10 gemäß der Erfindung
größere Freiheit
in der Anordnung der kompakteren Anordnung auf dem Motor 12 und
erlaubt dem elektromechanischen Hebelventilauslöser 10 zumindest teilweise über dem Ventil 20 positioniert
zu sein. Der elektromechanische Hebelventilauslöser 10 umfasst im
Allgemeinen ein Anker 30, die eine Ankerplatte 32,
eine Elektromagnetenbaugruppe 70 mit den Elektromagneten 72, 74,
eine Verbindungsstange 90 und ein Federbauteil 60 aufweist.
Die Ankerplatte 32 wird wechselweise von den Elektromagneten 72, 74 angezogen, wodurch
eine bidirektionale Kraft durch die Verbindungsstange 90 auf
das Federbauteil 60 ausgeübt wird, um das Ventil 20 zu öffnen oder
zu schließen.
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Das
Ventil 20 entspricht üblichen
Ventilen und umfasst im Allgemeinen einen Ventilkopf 22 mit einem
Ventilschaft 24, der sich von dort erstreckt. Das Ventil 20 hat
eine geöffnete
und geschlossene Position, wobei in der geschlossenen Position der Ventilkopf 22 einen
Ventilport 14 zum entsprechenden Zylinder 16 verschließt.
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Das
Federbauteil 60 umfasst eine erste Feder 62 und
eine zweite Feder 64, ausgelegt an den Ankerbaugruppe 30 32 in
eine Zwischenposition zu treiben, gezeigt in 2, wenn
die Elektromagneten 72, 74 nicht unter Spannung
stehen.
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Die
Elektromagnetbaugruppe 70 steuert die Bewegung der Armatur 30 und
somit die Bewegung des Ventils 20. Die Elektromagneten 72, 74 umfassen
Kerne 76, die durch geschichtete Platten gebildet sein
können
(nicht dargestellt) um die magnetische Leistungsfähigkeit
der Elektromagneten 72, 74 zu verbessern. Eine
Spule 78 ist innerhalb jedes Kernes 76 angeordnet
und wird selektiv angezogen, um die Ankerplatte 32 zu den
Elektromagneten 72, 74 zu ziehen. C-Blocks 8, 9 halten
im Allgemeinen die Elektromagneten 72, 74 in ihrer
Position und werden durch einen Distanzscheibenblock 6 getrennt,
um den Abstand 15 zwischen den Elektromagneten 72, 74 zu
bilden, zwischen denen sich die Ankerplatte 32 befindet.
Die C-Blocks 8, 9 können auch ohne einen Distanzscheibenblock 6 gebildet
sein, wie in den 14 und 15 gezeigt
ist. Auch kann der Ventil-C-Block 8, veranschaulicht in 15,
eine Buchse 43 aufweisen, um Reibung zu reduzieren und
die Langlebigkeit des elektromechanischen Ventilauslösers 10 zu
erhöhen.
Der Anker-C-Block 9 entspricht gewöhnlich den Ventil-C-Block 8 spiegelbildlich,
obgleich andere Größen, Formen
und Konfigurationen verwendet werden können. Selbstverständlich können der
Distanzscheibenblock 6 oder ein Distanzscheibenblock mit
zwei Teilen (nicht dargestellt) eine Führerbuchse aufweisen, um Friktion
zu verringern. Die C-Blocks 8, 9 können länglich ausgebildet
sein, um ein Paar elektromechanischer Hebelventilauslöser 10 hintereinander
zu halten (nicht dargestellt). Die C-Blocks 8, 9 können auch
als ein doppelter C-Block ausgebildet sein, mit einer "E-Konfiguration" (nicht dargestellt)
um ein Paar angrenzende elektromechanische Hebelventilauslöser 10 zu
halten. Selbstverständlich
können
die C-Blocks 8, 9 auch so zusammengebaut sein,
dass sie jede mögliche
Anzahl elektromechanischer Hebelventilauslöser 10 aufweisen können, so
dass der Bestand an elektromechanischer Ventilauslösern 10 der
Anzahl Ventile 20 pro Zylinder 16 entsprechen
kann. C-Block 8, 9 und Distanzscheibenblock 6 können direkt
mit dem Motor 12 verbunden sein, wie in 1 veranschaulicht,
oder ein Ge- häuse
kann sie sichern (nicht dargestellt). In der erläuterten Ausführungsvariante
sitzt das Gehäuse
im Allgemeinen über
den elektromechanischen Hebelventilauslösern 10 ähnlich einer Ventilabdeckung
zum Schutz der elektromechanischen Hebelventilauslöser 10 vor
Schmutz und Rückständen einerseits
und zur Schmierung andererseits. Das Gehäuse kann einzelne elektromechanische
Hebelventilauslöser 10,
mehrere elektromechanische Hebelventilauslöser 10, wie ein Paar
oder alle elektromechanischen Hebelventilauslöser 10 über einem
bestimmten Zylinder 16, oder alle elektromechanischen Hebelventilauslöser 10 auf
einem Zylinderblock abdecken. Eine Grundplatte 17 kann
auf dem Motor 12 angebracht werden, wie in den 1 und 2 gezeigt
wird.
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Die
Ankerbaugruppe 30 schließt die Ankerplatte 32 und
die Verbindungsstange 90 mit ein. Die Ankerplatte 32 schwenkt
um über
eine Ankergelenkachse 44, nahe einem Schwenkende 49 die
Ankerplatte 32, um das Ventil 20 zu öffnen und
schließen. Die
Verbindungsstange 90 ist mit der Ankerplatte 32, nahe
einem Hebelende 48, gegenüber der Ankergelenkachse 44 derart
befestigt, dass die Kräfte
von der Ankerplatte 32 zur Verbindungsstange 90 sowohl
in die öffnende
und die schließende
Richtung übertragen
werden. Die Ankerplatte 32 weist außerdem einen Scharnierstift 42 und
mindestens einen Verstärkungsstift 38 auf.
Während
man die Ankerplatte 32 relativ zum Scharnierstift 42 schwenken
kann, ist es im Allgemeinen erstrebenswert, den Scharnierstift 42 an
der Ankerplatte 32 zu befestigen, damit der Scharnierstift 42 mit
der Ankerplatte 32 um der Ankergelenkachse 44 schwenken
kann, die durch Mitte des Scharnierstiftes 42 definiert
wird, wie in den 4, 5 und 15 dargestellt.
Das Schwenken des Scharnierstiftes 42 relativ zu den C-Blocks 8, 9 und mit
der Ankerplatte 32, das Ventil 20 zwischen der geöffneten
und der geschlossenen Positionen hin und her bewegt, hat verschiedenen
Nutzen. Erstens liefert der Scharnierstift 42 ein ökonomisches
und einfach zu montierendes Gelenk, ohne exaktes Schweißen bzw.
ohne aufwendige Befestigung der Ankerplatte 32 am Scharnierstift 42 oder
an einem Halter für
den Scharnierstift 42. Zweitens richtet die Scharnierstange
die beschichteten Platten 34 aus und sichert diese, ohne
exaktes bearbeiten der Ankerplatte 32 und ohne die Einzelplatten 34 zusammenschweißen zu müssen. Drittens
kann sich der Scharnierstift 42 über die Ummantelung der Ankerplatte 32 hinaus
erstrecken, um die Verbindung mit einem Drehstellungsgeber 56 zu
ermöglichen,
wie in 3 dargestellt, um eine exakte aber dennoch ökonomische
Abfrage der Rotationsposition der Ankerplatte 32 zu bekommen.
Viertens können
durch Reduzierung der Länge
des Scharnierstiftes 42 der Einfluss auf die relative Umdrehung
hat, können
Friktionsverluste aufgrund der Umdrehung herabgesetzt werden. Fünftens dient
der Scharnierstift 42 auch als ein versteifendes Bauteil
der Ankerplatte 32. In der dargestellten Ausführungsvariante
ist der Scharnierstift 42 an die Ankerplatte 32 mit
einer Presspassung befestigt, aber andere Techniken, wie Prägen der
Enden des Scharnierstiftes 42 oder Schweißen des Scharnierstiftes 42 an
die Ankerplatte 32 können
angewandt werden.
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Die
Ankerplatte 32 schließt
auch einen Verstärkungsstift 38 mit
ein, der seitlich vom Scharnierstift 42 angeordnet ist.
Wie in den 1–5 dargestellt,
kann der Verstärkungsstift 38 als
ein Drehzapfen 40 dienen. Genauer gesagt kann die Verbindungsstange 90 mit
dem Verstärkungsstift 38 drehbar
verbunden werden, wobei der Verstärkungsstift 38 dann
den Drehzapfen 40 bildet. Der Drehzapfen 40 versteift
die Ankerplatte 32, um zu verhindern, dass sich die Ankerplatte 32 biegt
und die Kräfte
von der Verbindungsstange 90 longitudinal über die
beschichteten Platten 34 verteilt werden.
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Der
Verstärkungsstift 38 verhindert
das Abscheren der beschichteten Platten 34, während die Ankerplatte 32 Kraft
auf die Verbindungsstange 90 ausübt. Der Gebrauch eines Drehzapfens 40,
der auch als Unterstützung
eines Verstärkungsstifts 38 dient,
hilft die magnetische Leistungsfähigkeit
der Ankerplatte 32 zu verbessern, indem mögliche Unterbrechungen
des magnetischen Flusses durch der Ankerplatte 32 nahe
dem Hebelende 48 vermindert werden. Das Hebelende 48 hat
die höchste
magnetische Anziehung und wird, unter bestimmten Bedingungen, durch
den magnetischen Fluss gesättigt.
In der dargestellten Ausführungsvariante
wird der Verstärkungsstift 38 an
die Ankerplatte 32 mit einer Presspassung gesichert, indem
in Bohrungen der beschichteten Platten 34, eingesetzt wird,
aber er kann an der Ankerplatte 32 mit jeder anderen möglichen bekannten
Methode befestigt werden, einschließlich des Prägens der
Enden des Verstärkungsstiftes 38, oder
durch Anschweißen
des Verstärkungsstiftes 38 an
seinen Platz. Eine steifere Ankerplatte 32 verringert das
Durchbiegen während
sich die Ankerplatte 32 dreht und ermöglicht somit einen leistungsfähigeren
Betrieb. Das zusätzliche
Versteifen der Ankerplatte 32 erlaubt auch eine beliebige
Anordnung der Verbindungsstange 90 überall entlang dem Hebelende 48 der
Ankerplatte 32, wie in den 4 und 5 veranschaulicht.
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Um
die magnetische Leistungsfähigkeit
und Baugruppengröße weiter
zu verbessern, kann der Längsumfang 52 der
Ankerplatte 32 1,2 mal größer sein, als die seitliche
Erstreckung 50 der Ankerplatte 32, wie in 11 dargestellt.
Die Ankerplatte 32 kann außerdem einen hervorstehenden
Bereich 54 umfassen (6), um die
mechanischen Vorteile des elektromechanischen Hebelventilauslösers 10 zu
verbessern. Auch die Elektromagneten 72, 74 können einen hervorstehen den
Bereich 55 aufweisen, wie auf dem Ventilelektromagneten 74 in 7 dargestellt.
Um die magnetische Leistungsfähigkeit,
die Baugruppengröße und Haltbarkeit
weiter zu verbessern, sowie die zu bewegende Masse der Ankerplatte 32 zu
verringern, kann die Ankerplatte 32 mit Oberflächen, die nicht
parallel zueinander sind, aufweisen wie in 14 veranschaulicht.
Gemäß 14 verjüngt sich
die Ankerplatte 32 vom Schwenkende 49 zum Hebelende 48.
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Um
einen kompakteren elektromechanischen Hebelventilauslöser 10 zu
erhalten, umfasst die Ankerplatte 32 eine Aussparung 36.
Die Aussparung 36 nimmt die Verbindungsstange 90 auf,
damit sich mindestens ein Teil der Verbindungsstange 90 in der
Ummantelung der Ankerplatte 32 befindet. Die Bezeichnungen "Ummantelung der Ankerplatte" oder "Ankerplattenummantelung" bezieht sich auf
den äußeren Umfang
der Ankerplatte 32 ohne irgendwelche Aussparungen, wie
z. B. die erläuterte
Aussparung 36. Folglich befindet sich jeder Punkt innerhalb
des äußeren Umfangs
der Ankerplatte 32, abgesehen von der Aussparung 36,
innerhalb der Ummantelung der Ankerplatte 32. Die Ummantelung
der Ankerplatte 32 weist im Allgemeinen keine geschweißten Vorsprünge auf,
die als die Ankerplatte 32 nicht an die Elektromagneten 72, 74 magnetisch
anzuziehen. Die Aussparung 36 ist so angelegt, dass sie
den Raum zur Verfügung
stellt, den die Verbindungsstange 90 benötigt, um
frei um den Drehzapfen 40 zu drehen. Ein kompakter elektromechanischer
Hebelventilauslöser 10 erleichtert
die Flexibilität
beim Einbau, wenn man z. B. elektromechanische Hebelventilauslöser 10 in
unmittelbarer Nähe
zueinander auf dem Motor 12 platziert. Wie in den 11–14 gezeigt,
kann sich die Aussparung 36 überall innerhalb der Ummantelung
der Armatur befinden, solange die Verbindungsstange 90 das
Ventil 20 betreiben kann, ohne die Energienspulen 78 zu
behindern. Indem man die Verbindungsstange 90 zumindest
teilweise innerhalb der Ummantelung der Ankerplatte 32 anordnet,
kann der elektromechanische Hebelventilauslöser 10 zumindest teilweise über dem
Ventil 20 errichtet werden, wie in 3 dargestellt.
Selbst wenn die Verbindungsstange 90 drehbar und näher am seitlichen Zentrum
der Ankerplatte 32 schwenkbar befestigt ist, wie in 13 veranschaulicht,
kann sich die Aussparung 36 vom Hebelende 48 aus über den
Drehzapfen 40 hinaus erstrecken. Die Aussparung 36,
die sich bis zum Hebelende 48 erstreckt, erleichtert die
Herstellung und den Transport des Ankers 30, indem es der
Verbindungsstange 90 ins besondere der Welle 96 möglich ist,
sich zu drehen und für
den Transport auf die Ankerplatte 32 ausgerichtet zu werden.
Das Ausrichten der Verbindungsstange 90 auf die Ankerplatte 32 für den Transport
verringert die erforderliche Größe für jeden
Anker 30 und setzt die Gefahr möglicher Beschädigung des
Anker 30 während
des Versands herab.
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Die
Verbindungsstange 90 kann in fast jeder möglichen
Größe und Form
gebildet werden, solange sie die bidirektionale Kraft von dem Anker 30 auf
die Federbaugruppe 60 überträgt. Die
Verbindungsstange 90 hat gemäß den 1 und 8 einen
Drehzapfendurchgang an einem Ankerende 92 und einen Keil 100,
der an das Ventilende 94, mit einer Welle 96 dazwischen,
befestigt. Der Keil 100 ist den Keilen ähnlich, die in den Ventilfederhalterungen
für Nockenwellen
genutzt werden, um die Herstellung zu erleichtern und die Kosten
zu verringern. Die Verbindungsstange 90 dreht um den Drehzapfen 40 und das
Design der Federbaugruppe 60, einschließlich des Keils 100,
ermöglicht
einige Drehungen relativ zum Ventilschaft 24 während der
bogenförmigen
Bewegung des Hebelendes 48 der Ankerplatte 32.
Gemäß 8 erstreckt
sich die Verbindungsstange 90 in Richtung des Ventils 20 und
während
der Öffnung des
Ventils 20 wird die Verbindungsstange 90 axial verschoben,
um den Ventilschaft 24 zu berühren. Der Keil 100 wird
mechanisch zwischen der Verbindungsstange 90 und dem Ankerfederhaltering 68 durch
die Kraft eingeschlossen, die von der Ankerfeder 64 ausgeht.
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Der
Keil 100 schließt
zwei Halter mit ein, die in eine Nut (nicht dargestellt) auf der
Verbindungsstange 90 montiert sind und die Kraft, die von
der Ankerfeder 64 auf die Ankerfederhalterung 68 ausgeübt wird,
sichert den Keil 100 innerhalb der Nut auf der Verbindungsstange 90,
damit die Verbindungsstange 90 die bidirektionale Kraft
auf die Federbaugruppe 60 übertragen kann. Alternativ
kann der Keil 100 mittels Presspassung auf der Verbindungsstange 90 befestigt
sein, geschweißt
oder auch anders gesichert werden. Die etwas gerundeten Enden des
Ventilschafts 24 und der Verbindungsstange 90 ermöglichen
einen begrenzten Bereich der Drehbewegung relativ zueinander wenn
die Ankerplatte 32 schwenkt. Die Ventilfeder 62 wird
auch durch einen Ventilfederhaltering 66 gehalten.
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Die
Verbindungsstange 90 kann aber auch in anderen Variationen
ausgeführt sein.
Die Verbindungsstange 90 kann sich in Richtung des Ventilschafts 24 derart
erstrecken, dass sie direkt auf den Ankerfederhaltering 68,
den Ventilfederhaltering 66 oder den Ventilschaft 24 drückt, um
die bidirektionale Kraft der Federbaugruppe 60 zur Verfügung zu
stellen, ohne den Keil 100 zu verwenden. In einer alternativen
Ausführungsvariante,
dargestellt in 9, kann die Verbindungsstange 90 mit
der Ankerfederhalterung 68 anstelle des Keils 100 mit
einem Haltebolzen 69 verbunden werden, der es der Verbindungsstange 90 ermöglicht,
an beiden Enden 92 und 94 frei zu schwenken.
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Die
Federbaugruppe 60 befindet sich zwischen dem Elektromagneten 70 und
dem Zylinder 16, wie in 1 veranschaulicht
wird. Die Federbaugruppe 60 umfasst die Ventilfeder 62 und
die Ankerfeder 64, die beide, wie dargestellt, vorzugsweise
unter der Ankerplatte 32 liegen, damit der Hebelventilauslöser 10 kompakter
wird.
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Die
Ventilfeder 62 liefert die schließende Kraft für das Ventil 20 und
wird auf dem Ventilschaft 24 durch einen Ventilfederhaltering
gehalten. Die Ankerfeder 64 unterstützt die Ankerbaugruppe 30 bei der Öffnung des
Ventils 20, indem sie eine „Öffnungskraft" liefert. Die Ankerfeder 64 wird
auf der Verbindungsstange 90 durch einen Ankerfederhaltering 68 gehalten.
Die Anordnung der Federn 62 und 64 unter der Ankerplatte 32 führt zu entgegen
gesetzten Federkräften,
um die erwünschten
Bewegungen der Ankerplatte 32 zu erleichtern, während die
gesamten Kompaktheit des Auslösers,
im Vergleich zu bekannten Designs, verbessert wird. Die Kombination
der entgegen gesetzten Federn 62, 64, unter der
Ankerplatte 32 verhindert auch, dass die entgegengesetzten
Federkräfte
von der Verbindungsstange 90, Buchsen, die mit der Verbindungsstange 90 verbunden
sind um das Drehen der Verbindungsstange 90 zu erleichtern,
oder der Ankerplatte 32 übertragen werden.
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Der
Ventilelektromagnet 72 kann eine Ventil-Elektromagnetaussparung 82 aufweisen,
wie in den 1–5, 7, 11, 13 und 14 dargestellt
ist, und der Ankerelektromagnet 74 kann eine Drehzapfenaussparung 84 aufweisen,
wie in 1 gezeigt. Die Ventil-Elektromagnetaussparung 82 und
die Drehzapfenaussparung 84 sind anliegend an die Aussparung 36 in
der Ankerplatte 32, um zumindest ei nen Teil der Verbindungsstange 90 innerhalb
der Ummantelung der Elektromagneten 72, 74 aufzunehmen.
Die Bezeichnungen "Ummantelung des
Ankermagneten," "Ummantelung des Ventilelektromagneten," oder "Ummantelung der Elektromagneten" beschreiben den
Außenumfang
der Elektromagneten 72, 74, ohne die Aussparungen 82 und 84. Mit
der Verbindungsstange 90, die zumindest teilweise innerhalb
der Ummantelung der Elektromagneten 72, 74 beweglich
ist, können
die elektromechanischen Hebelventilauslöser 10 näher beieinander montiert
werden und auf dem Motor 12 in kompakter Art und Weise
angeordnet zu sein. Wie in 1 gezeigt,
kann sich das Ventil 20 zumindest teilweise unterhalb der
Elektromagneten 72, 74 befinden.
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Wie
in den 14 und 15 dargestellt, kann
der Scharnierstift 42 wesentlich größer als der Verstärkungsstift 38 sein,
um die Last zu tragen, wenn das Ventil 20 zwischen den
geöffneten
und geschlossenen Positionen wechselt. Der Scharnierstift 42 kann
sich in Buchsen 43 drehen, um Friktion zu verringern. Obgleich
nicht dargestellt, kann die Verbindungsstange 90 über Buchsen 43 Drehzapfen 40 mit
dem drehbar verbunden werden, um Friktion zu verringern. Wie außerdem in 15 gezeigt,
kann die Position der Verstärkungsstifte 38 variieren,
wenn irgendwelche Verstärkungsstifte 38 genutzt
werden, bei denen es sich nicht um Drehzapfen 40 handelt.
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Die
kompakten elektromechanischen Hebelventilauslöser 10, die oben beschrieben
werden, bewirken Platzersparnisse und erleichtern den Gebrauch von
kompakterer Aktuatorbaugruppen für
die jeweiligen Zylinder. Die Verbindungsstange 90, die an
beiden Enden 92, 94 verbunden wird, ermöglicht auch,
den Verzicht auf Führungsbuchsen,
die normalerweise genutzt werden, um einen Ankerschaft zu führen. Die
Beseitigung der Führungsbuchse
verringert Friktion und Herstellungskosten. Eine Verringerung der
Friktion ist wünschenswert,
weil sie den Betrieb des elektromechanischen Ventilauslösers 10 mit geringerem
Energieverbrauch ermöglicht.
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Die
vorliegende Erfindung bietet einen elektromechanischen Hebelventilauslöser 10 in
einer kompakten „Anordnung über dem
Motor. Die kompakte Anordnung wird dann erreicht, wenn eine Verbindungsstange 90 verwendet
wird, die sich zumindest teilweise in der Ummantelung der Elektromagneten 72, 74 und
der Ankerplatte 32 befindet. Die kompakte Anordnung wird
außerdem
dadurch erleichtert, dass die Federbaugruppe 60 zwischen
dem elektromechanischen Hebelventilauslöser 10 und dem Zylinder 16 angeordnet
ist. Die Ankerplatte 32 liefert durch die Verbindungsstange 90 eine
bidirektionale Kraft, die das Ventil zwischen einer geöffneten und
geschlossenen Position verschiebt. Das kompakte Design ermöglicht,
dass das Ventil 20 im Wesentlichen unter der Ankerplatte 32 oder
dem Ventilelektromagneten 72 sitzt, wie in 3 gezeigt.
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Die
vorangehende Diskussion offenbart und beschreibt eine mustergültige Ausführungsvariante der
vorliegenden Erfindung.
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Fachleuten
ist es auf der Basis der vorangegangenen Fachbeschreibung, der begleitenden
Figuren und der Patentansprüche
aber möglich,
verschiedene Änderungen,
Modifikationen und Variationen durchzuführen, ohne dabei den wahren
Erfindungsgedanken und Anwendungsbereich zu verlassen, der in den
folgenden Patentansprüchen
definiert wird.