DE19743081A1 - Elektromagnetischer Aktuator zur Steuerung eines Hubventils, insbesondere Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf einen elektromagnetischen Aktuator zur Steuerung eines Hubventils, insbesondere Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine, wobei das von einer Öffnungsfeder und einer Schließfeder beaufschlagte Hubventil mit einem zwischen beabstande­ ten Schaltmagneten geführt angeordneten Anker in Antriebsverbindung steht und in die jeweilige Endstellung mittels einer Anschlagbremse verzögert ist.

Ein derartiger Aktuator ist beispielsweise aus der DE-C 33 11 250 bekannt, wobei der Anker bei Annäherung an eine der Endstellungen in einem Stirnbereich des jeweiligen Magneten mit diesem über gummielastische Ringe eine Dämpfungs­ kammer begrenzt zur Erzielung einer verzögerten Ankerbewegung bis zur jeweili­ gen Endstellung. Bei dieser Anordnung besteht bei zunehmender Betriebsdauer die Gefahr der Beschädigung der Gummiringe mit der Folge einer nachlassenden Dämpfung bzw. Abbremsung des Ankers in den Endstellungen des Hubventils.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen elektromagnetischen Aktuator eine Anschlagbremse ohne verschleißgefährdete Mittel vorzuschlagen.

Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 dadurch gelöst, daß die Anschlag­ bremse in jeder Hubventil-Endstellung ein über jeweils einen Bogenabschnitt am Ende einer über den Ventilhub sich erstreckenden Kurvenbahn mittels eines Über­ tragungsgliedes gesteuert elastisch verformbares Element umfaßt.

Mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Anschlagbremse kann das zur Aufnahme einer Verzögerungs- bzw. Bremsenergie dienende elastisch verformbare Element als verschleißfreies Bauteil, insbesondere als Druckfeder gestaltet werden.

In Ausgestaltung der Erfindung weist ein Aktuatorstößel in einem ankerfernen Ab­ schnitt im Bereich eines Aktuator-Gehäuses diametral angeordnete Kurvenbahnen mit den Hubventil-Endstellungen zugeordnete Kreisbogenabschnitte auf, wobei die Kurvenbahnen mit in Ausnehmungen des Gehäuses geführt angeordneten, kugel- oder scheibenförmigen Übertragungsgliedern zusammenwirken, die über vorge­ spannt angeordnete, als Druckfedern gestaltete Elemente mit den Kurven bahnen in Kontakt gehalten sind.

Mit den Kreisbogenabschnitten jeder Kurvenbahn ergibt sich jeweils eine zunächst sinusartig ansteigende Verzögerungs- bzw. Bremskraft, die gegen Ende der Ver­ lagerung jedes Übertragungsgliedes in der jeweiligen Ausnehmung des Gehäuses durch eine zwischen diesen auftretende Reibungskraft vorteilhaft überhöht ist. Damit ist der am Anker in diesem Bewegungsbereich wirkenden Beschleunigungs­ kraft aus einem großen Fangstrom erfindungsgemäß eine wirksame Verzö­ gerungskraft entgegengesetzt.

Ein Blockieren der Anschlagbremse durch das Übertragungsglied ist vorteilhafter­ weise dadurch vermieden, daß jeder Kreisbogenabschnitt im Bereich eines tange­ tial anschließenden Verbindungsabschnittes jeder Kurvenbahn im Aktuatorstößel derart eingetieft angeordnet ist, daß jedes den Verbindungsabschnitt kontaktie­ rende kugel- oder scheibenförmige Übertragungsglied über seinen Durchmesser in der jeweiligen Ausnehmung verbleibend geführt gehalten ist.

Eine erfindungsgemäße Anschlagbremse mit umgekehrter Anordnung kennzeich­ net sich dadurch, daß ein im Aktuatorstößel angeordnetes kugel- oder scheiben­ förmiges Übertragungsglied vorgesehen ist, das mit Kurvenbahnen in diametral gegen elastischen Widerstand verlagerbaren Bauelementen zusammenwirkt.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Aus­ führungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen lediglich schematisch angedeuteten Aktuator mit einer erfin­ dungsgemäßen Anschlagbremse, die in

Fig. 2 vergrößert dargestellt ist.

Ein elektromagnetischer Aktuator 1 dient zur Steuerung eines nicht näher gezeig­ ten Gaswechselventils 2 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine, wobei das von einer nicht gezeigten Öffnungsfeder und einer nicht gezeigten Schließfeder beaufschlagte Hubventil 2 mit einem zwischen beabstandeten Schaltmagneten 3 und 4 geführt angeordneten Anker 5 in Antriebsverbindung steht und in die jewei­ lige Endstellung mittels einer Anschlagbremse 6 verzögert ist.

Zur Erzielung einer betriebssicheren Anschlagbremse 6 über eine lange Betriebs­ zeit umfaßt die Anschlagbremse 6 in jeder Hubventil-Endstellung 7 und 8 ein über jeweils einen Bogenabschnitt 9 am Ende einer über den Ventilhub sich erstrecken­ den Kurvenbahn 10 mittels eines Übertragungsgliedes 11 gesteuert elastisch ver­ formbares Element 12.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist ein Aktuatorstößel 13 in einem ankerfernen Ab­ schnitt im Bereich eines Aktuator-Gehäuses 14 diametral angeordnete Kurvenbah­ nen 10 auf mit in den Hubventil-Endstellungen 7 und 8 bevorzugt vorgesehenen Kreisbogenabschnitten 9, wobei die Kurvenbahnen 10 mit in Ausnehmungen 15 des Gehäuses 14 geführt angeordneten, kugel- oder scheibenförmigen Über­ tragungsgliedern 11 zusammenwirken, die über vorgespannt angeordnete als Druckfedern 16 gestaltete Elemente 12 mit den Kurvenbahnen 10 in Kontakt gehalten sind.

Weiter geht aus der vergrößerten Darstellung der Anschlagbremse 6 nach Fig. 2 hervor, daß jeder Kreisbogenabschnitt 9 im Bereich eines tangential anschließen­ den Verbindungsabschnittes 17 jeder Kurvenbahn 10 im Aktuatorstößel 13 derart eingetieft angeordnet ist, daß jedes den Verbindungsabschnitt 17 kontaktierende kugel- oder scheibenförmige Übertragungsglied über seinen Durchmesser in der jeweiligen Ausnehmung 15 verbleibend geführt gehalten ist. Mit dieser erfindungs­ gemäßen Anordnung des mit seiner Mitte hinter der Mündung der Ausnehmung 15 verbleibenden Übertragungsgliedes 11 ist sichergestellt, daß die Anschlagbremse 6 über den gesamten Ventilhub klemmfrei wirkt.

Im Rahmen der Erfindung kann auch ein im Aktuatorstößel angeordnetes kugel- oder scheibenförmiges Übertragungsglied vorgesehen sein, das mit Kurvenbahnen in diametral gegen elastischen Widerstand verlagerbaren Bauelementen zusam­ menwirkt.

Claims (4)

1. Elektromagnetischer Aktuator zur Steuerung eines Hubventils, insbeson­ dere Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine,

• - wobei das von einer Öffnungsfeder und einer Schließfeder beauf­ schlagte Hubventil (2) mit einem zwischen beabstandeten Schalt­ magneten (3, 4) geführt angeordneten Anker (5) in Antriebsverbin­ dung steht und
• - in die jeweilige Endstellung mittels einer Anschlagbremse (6) verzö­ gert ist,
  dadurch gekennzeichnet,
• - daß die Anschlagbremse (6) in jeder Hubventil-Endstellung (7, 8) ein über jeweils einen Bogenabschnitt (9) am Ende einer über den Ven­ tilhub sich erstreckenden Kurvenbahn (10) mittels eines Übertra­ gungsgliedes (11) gesteuert elastisch verformbares Element (12) umfaßt.

2. Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß ein Aktuatorstößel (13) in einem ankerfernen Abschnitt im Be­ reich eines Aktuator-Gehäuses (14) diametral angeordnete Kurven­ bahnen (10) mit den Hubventil-Endstellungen (7, 8) zugeordneten Kreisbogenabschnitten (9) aufweist, wobei
• - die Kurvenbahnen (10) mit in Ausnehmungen (15) des Gehäuses (14) geführt angeordneten, kugel- oder scheibenförmigen Über­ tragungsgliedern (11) zusammenwirken, die
• - über vorgespannt angeordnete, als Druckfedern (16) gestaltete Ele­ mente (12) mit den Kurvenbahnen (10) im Kontakt gehalten sind.

3. Aktuator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß jeder Kreisbogenabschnitt (9) im Bereich eines tangential an­ schließenden Verbindungsabschnittes (17) jeder Kurvenbahn (10) im Aktuatorstößel (13) derart eingetieft angeordnet ist, daß
• - jedes den Verbindungsabschnitt (17) kontaktierende kugel- oder scheibenförmige Übertragungsglied (11) über seinen Durchmesser in der jeweiligen Ausnehmung (15) verbleibend geführt gehalten ist.

4. Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß ein im Aktuatorstößel (Ventilstößel) an geordnetes kugel- oder scheibenförmiges Übertragungsglied vorgesehen ist, das
• - mit Kurvenbahnen in diametral gegen elastischen Widerstand ver­ lagerbaren Bauelementen zusammenwirkt.