DE19707810C1 - Vorrichtung für eine elektromagnetische Ventilsteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine elek­ tromagnetische Ventilsteuerung nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Aus der DE 33 07 070 C2 ist eine Stelleinrichtung für ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine bekannt. In dieser Stelleinrichtung ist ein Elektromagnet- System mit Schaltmagneten angeordnet, wobei bei entregtem Elektromagnet-System eine Ankerplatte in einer neutralen Stellung liegt. Darüber hinaus ist ein schwingungsfähiges Feder-Masse-System mit zwei Federn, welche beidseitig der Ankerplatte angeordnet sind, vorhanden. Während des Betriebes der Brennkraftmaschi­ ne übt eine Einrichtung auf das Feder-Masse-System Kraftimpulse mit einer Frequenz aus, die im Bereich der Eigenfrequenz des schwingungsfähigen Feder-Masse- Systems liegen.

Nachteilig ist dabei jedoch, daß die Federn des Feder- Masse-Systems unter Vorspannung eingebaut werden, und daß bei Schaltvorgängen der Stelleinrichtung potenti­ elle Energie von einer Feder auf die andere übertragen wird. Darüber hinaus werden aufgrund der Vorspannkraft größer dimensionierte Federn benötigt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für eine elektromagnetische Ventilsteuerung zu schaffen, bei der bei entregtem Elektromagnet-System eine neutrale Position eines Schaltelementes unabhängig von einer Federkonstanten vorliegt und bei der der Aufwand für das Federsystem gering ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung einer Federein­ richtung, welche zwei Federaufnahmeteller und eine Feder aufweist, wobei die Federaufnahmeteller in entregtem Zustand eines Elektromagnet-Systems an Weg­ begrenzungseinrichtungen anliegen, ist eine genau de­ finierbare und von einer Federkonstanten unabhängige neutrale Position eines Ventilstößels erreichbar.

Des weiteren ist von Vorteil, daß bei der vorliegenden Erfindung nur noch eine einzige Feder benötigt wird, welche aufgrund der geringeren Vorspannkraft im einge­ bauten Zustand in ihren Abmessungen kleiner dimensio­ niert werden kann als die beim Stand der Technik ver­ wendeten Federn. Daraus ergibt sich zum einen eine Kostenersparnis in der Fertigung und zum zweiten eine Gewichtsersparnis, welche wiederum einen Beitrag zur Verminderung des Kraftstoffverbrauches leistet.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich daraus, daß die Ventilfeder jeweils nur den halben Weg des Ventils zurücklegt. Dadurch kann nämlich die Ventilfe­ der noch kleiner dimensioniert werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen erge­ ben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfol­ gend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.

In der einzigen Figur der Zeichnung ist eine Vorrich­ tung für eine elektromagnetische Ventilsteuerung, wel­ che in einem Zylinderkopf angeordnet und grundsätzlich von bekannter Bauart ist, dargestellt, weshalb nach­ folgend nur auf die für die Erfindung wesentlichen Teile näher eingegangen wird.

In einem Zylinderkopf 1 ist ein Ventilstößel 2 mit einer Ankerplatte 3 und einem Ventilteller 4, der mit einem Ventilsitz im Zylinderkopf 1 zusammenwirkt, an­ geordnet. Die Ankerplatte 3 ist an dem dem Ventiltel­ ler 4 gegenüberliegenden Ende des Ventilstößels 2 mit diesem verbunden.

Der Ventilstößel 2 ist in dem Zylinderkopf 1 derart verschieblich angeordnet, daß die Ankerplatte 3 und damit der Ventilstößel 2 abhängig von dem Erregungszu­ stand eines Elektromagnet-Systems 5 in einer Ventil­ öffnungsstellung oder Ventilschließstellung gehalten werden kann.

In entregtem Zustand des Elektromagnet-Systems 5 wird der Ventilstößel 2 mittels einer Federeinrichtung 6 in einer neutralen Position gehalten, wobei die Anker­ platte 3 eine annähernd mittige Position zwischen zwei Schaltmagneten 7, 8 einnimmt.

Während der Ventilschließstellung liegt die Ankerplat­ te 3 an dem Schaltmagneten 7 an. Wenn sich der Ven­ tilstößel 2 in Ventilöffnungsstellung befindet, wird die Ankerplatte 3 von dem erregten Schaltmagneten 8 angezogen und in dieser Position gehalten.

Die Federeinrichtung 6 weist eine Feder 9 auf, welche an ihren Federenden jeweils an einem Federaufnahmetel­ ler 10, 11, der relativ zu dem Ventilstößel 2 ver­ schiebbar und koaxial an diesem angeordnet ist, an­ liegt. Der Ventilstößel 2 ist durch mittige Öffnungen 12, 13 der Federaufnahmeteller 10, 11 führbar.

An dem Ventilstößel 2 sind zusätzlich Ringelemente 14, 15 als Mitnahmeeinrichtungen für die Federaufnahmetel­ ler 10, 11 angeordnet, welche aus jeweils einem Kreis­ ring 16, 17 und einer zylindrischen Buchse 18, 19 be­ stehen. Die Buchsen 18, 19 weisen mittige Öffnungen 20, 21 auf, durch welche der Ventilstößel 2 zur Monta­ ge führbar ist.

Die Innenmantelflächen 22, 23 der Buchsen 18, 19 sind als Anlagefläche an dem Ventilstößel 2 und die Außen­ mantelflächen 24, 25 als Führungsflächen für die Fe­ deraufnahmeteller 10, 11 ausgebildet.

Darüber hinaus sind an den Innenmantelflächen 22, 23 Auswölbungen bzw. Nippel 26, 27 vorgesehen, welche in Nuten 28, 29 des Ventilstößels 2 eingepaßt werden, womit die Ringelemente 14, 15 in einer bestimmten Po­ sition an dem Ventilstößel 2 fixierbar sind.

In zusammengebautem Zustand sind die Federaufnahmetel­ ler 10, 11 über die zylindrischen Buchsen 18, 19 der Ringelemente 16, 17 geführt und dort verschiebbar an­ geordnet. Um eine Führung der Federaufnahmeteller 10, 11 an den Buchsen 18, 19 zu gewährleisten, ist die Höhe der Buchsen 18, 19 größer als der maximale Ver­ schiebeweg der Federaufnahmeteller 10, 11 bzw. der gesamte Verstellweg des Ventilstößels 2 von der Schließstellung bis zu der Öffnungsstellung des Ven­ tiltellers 4.

An den Federaufnahmetellern 10, 11 ist an ihrer je­ weils der Feder 9 zugewandten Seiten ein Steg 30, 31 ausgebildet. Die Stege 30, 31 können wie in dem Aus­ führungsbeispiel über den gesamten Außendurchmesser der Federaufnahmeteller 10, 11 verlaufen oder sich segmentartig nur über einen Teilbereich ihrer äußeren Durchmesser erstrecken. Diese Stege 30, 31 sind derart ausgebildet, daß die Feder 9 mit ihren Federenden an den dem Ventilstößel 2 zugewandten Innenseiten der Stege 30, 31 anliegt, wodurch eine seitliche Führung der Feder 9 gewährleistet ist.

Die beiden Federaufnahmeteller 10, 11 liegen in entregtem Zustand des Elektromagnet-Systems 5 eben an Wegbegrenzungseinrichtungen 32, 33 und an den Ringele­ menten 14, 15 an.

Wenn der Ventilstößel 2 mittels des Schaltmagneten 7 in die Schließposition des Ventiltellers 4 gebracht wird, wird das Ringelement 15 mit dem Ventilstößel 2 derart verschoben, daß das Ringelement 15 den Feder­ aufnahmeteller 11 von der Wegbegrenzungseinrichtung 33 abhebt und die Feder 9 zusammendrückt. Der Federauf­ nahmeteller 10 wird von der Feder 9 gegen die Wegbe­ grenzungseinrichtung 32 gedrückt, und das Ringelement 14 hebt von dem Federaufnahmeteller 10 ab.

Wird der Ventilstößel 2 in eine Öffnungsposition des Ventiltellers 4 verschoben, wird das Ringelement 14 mit dem Ventilstößel 2 derart verschoben, daß das Ringelement 14 den Federaufnahmeteller 10 von der Weg­ begrenzungseinrichtung 32 abhebt und die Feder 9 zu­ sammendrückt. Der Federaufnahmeteller 11 wird von der Feder 9 an die Wegbegrenzungseinrichtung 33 gedrückt, und das Ringelement 15 hebt von dem Federaufnahmetel­ ler 11 ab.

Die Wegbegrenzungseinrichtungen sind in dem vorliegen­ den Ausführungsbeispiel als Absätze 32, 33 in dem Zy­ linderkopf 1 ausgebildet und können in einer weiteren nicht näher dargestellten Ausführungsform auch durch andere geeignete Bauteile wie beispielsweise Anschlag­ elemente, die an dem Zylinderkopf befestigt werden können, vorgesehen sein.

In einer weiteren nicht näher dargestellten Ausfüh­ rungsform können die Außenmantelflächen 24, 25, welche bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel koaxial zu einer Außenmantelfläche 34 des Ventilstößels 2 liegen, kegelförmig ausgebildet sein. Damit wird eine Selbst­ zentrierung der Federaufnahmeteller 10, 11 an den Ringelementen 14, 15 erreicht.

Claims (7)

1. Vorrichtung für eine elektromagnetische Ventil­ steuerung, wobei eine zwischen zwei Endstellungen verstellbare Ankerplatte (3), welche von einem Elektromagnet-System (5) mit Schaltmagneten (7,8) in den Endstellungen gehalten ist, mit einem Ven­ tilstößel (2) verbunden ist, und wobei an dem Ven­ tilstößel (2) eine Federeinrichtung (6) mit einer Feder (9) derart vorgesehen ist, daß die Anker­ platte (3) bei nicht erregtem Elektromagnet-System (5) eine annähernd mittlere Position zwischen den beiden Schaltmagneten (7,8) einnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (9) der Federeinrichtung (6) zwischen zwei Federaufnahmetellern (10, 11) angeordnet ist, die mittige Öffnungen (12, 13) aufweisen, wobei Ventilstö­ ßel (2) und Federaufnahmeteller (10, 11) relativ zueinander verschiebbar angeordnet sind, daß in jeweils einer der beiden Endstellungen der Anker­ platte (3) nur ein Federaufnahmeteller (10, 11) an einer diesem Federaufnahmeteller (10 bzw. 11) zu­ geordneten Wegbegrenzungseinrichtung (32, 33) in Bewegungsrichtung des Ventilstößels (2) anliegt, und daß im nicht erregten Zustand des Elektroma­ gnet-Systems (5) jedoch beide Federaufnahme­ teller (10 bzw. 11) an den ihnen zugeordneten Wegbegren­ zungseinrichtungen (32, 33) anliegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilstößel (2) mit zwei Ring- bzw. Anschlag­ elementen (14, 15) versehen ist, welche jeweils auf der von der Feder (9) abgewandten Seite der Feder­ aufnahmeteller (10, 11) einen Anschlag für den da­ zugehörigen Federaufnahmeteller (10, 11) bilden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringelemente (14, 15) jeweils eine zylindrische Buchse (18, 19) mit jeweils einer mittigen Öffnung (20, 21) aufweisen, durch die der Ventilstößel (2) führbar ist, wobei die Innenmantelflächen (22, 23) der zylindrischen Buchsen (18, 19) als Anlageflä­ chen an dem Ventilstößel (2) und die Außenmantel­ flächen (24, 25) der zylindrischen Buchsen (18, 19) als Führungsflächen für die Federaufnahmeteller (10, 11) ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Innenmantelflächen (22, 23) der Ringelemente (14, 15) Auswölbungen bzw. Nippel (26, 27) vorgese­ hen sind, welche in Nuten (28, 29) des Ventilstö­ ßels (2) einpaßbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenmantelflächen (24, 25) der zylindrischen Buchsen (18, 19) kegelförmig ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federaufnahmeteller (10, 11) jeweils einen sich wenigstens über einen Teilbereich ihrer äußeren Durchmesser erstreckenden Steg (30, 31) aufweisen, der derart ausgebildet ist, daß die Feder (9) an der ihr zugewandten Seite der Federaufnahmeteller (10, 11) und an den Innenseiten der Stege (30, 31) anliegt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegbegrenzungseinrichtungen als Absätze (32, 33) in einem Zylinderkopf (1) ausgebildet sind.