DE19747009C2 - Elektromagnetischer Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Aktuator nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Elektromagnetische Aktuatoren zur Betätigung von Gaswechselven­ tilen besitzen in der Regel zwei Schaltmagnete, einen Öffnungs­ magneten und einen Schließmagneten, zwischen deren Polflächen ein Anker koaxial zu einer Ventilachse verschiebbar angeordnet ist. Der Anker wirkt über einen Ankerstößel auf einen Ventil­ schaft des Gaswechselventils. Bei Aktuatoren nach dem Prinzip des Massenschwingers wirkt ein vorgespannter Federmechanismus auf den Anker. Als Federmechanismus dienen meist zwei vorge­ spannte Druckfedern, und zwar eine obere und eine untere Ventilfeder. Die obere Ventilfeder belastet in Öffnungsrichtung und die untere Ventilfeder in Schließrichtung des Gaswechsel­ ventils. Bei nicht erregten Magneten wird der Anker durch die Ventilfedern in einer Gleichgewichtslage zwischen den Magneten gehalten.

Wird der Aktuator beim Start aktiviert, wird entweder der Schließmagnet oder der Öffnungsmagnet kurzzeitig übererregt oder der Anker mit einer Anschwingroutine mit seiner Resonanz­ frequenz angeregt, um ihn aus der Gleichgewichtslage anzuzie­ hen. In geschlossener Stellung des Gaswechselventils liegt der Anker an der Polfläche des erregten Schließmagneten an und wird von diesem gehalten. Der Schließmagnet spannt die in Öffnungs­ richtung wirkende Ventilfeder weiter vor. Um das Gaswechselven­ til zu öffnen, wird der Schließmagnet ausgeschaltet und der Öffnungsmagnet eingeschaltet. Die in Öffnungsrichtung wirkende Ventilfeder beschleunigt den Anker über die Gleichgewichtslage hinaus, so daß dieser von dem Öffnungsmagneten angezogen wird. Der Anker schlägt an die Polfläche des Öffnungsmagneten an und wird von dieser festgehalten. Um das Gaswechselventil wieder zu schließen, wird der Öffnungsmagnet ausgeschaltet und der Schließmagnet eingeschaltet. Die in Schließrichtung wirkende Ventilfeder beschleunigt den Anker über die Gleichgewichtslage hinaus zum Schließmagneten. Der Anker wird vom Schließmagneten angezogen, schlägt auf die Polfläche des Schließmagneten auf und wird von diesem festgehalten.

Von Beginn an nicht berücksichtigte oder sich über der Zeit verändernde Größen, wie beispielsweise Fertigungstoleranzen einzelner Bauteile, Wärmedehnung unterschiedlicher Materialien, differierende Federsteifigkeiten der oberen und der unteren Ventilfeder, sowie Setzerscheinungen durch Alterung der Ventil­ federn usw., können dazu führen, daß die durch die Ventilfedern bestimmte Gleichgewichtslage nicht mit einer energetischen Mittenlage zwischen den Polflächen übereinstimmt bzw. nicht eine bestimmte Position aufweist. Ferner können derartige Größen bewirken, daß der Anker nicht mehr vollständig an den Polflächen der Magnete zum Anliegen kommt, daß Spiel zwischen dem Ankerschaft und dem Ventilschaft entsteht und/oder daß das Gaswechselventil nicht mehr vollständig schließt.

Die von dem Schließmagneten und dem Öffnungsmagneten benötigte Energie, auch Fangenergie genannt, den Anker von einem bestimm­ ten Abstand aus anzuziehen, nimmt mit dem Abstand exponentiell zu. Dies führt dazu, daß bei einem Anker, der beispielsweise in Richtung des Öffnungsmagneten verschoben ist, zwar der Energie­ bedarf des Öffnungsmagneten aufgrund des geringeren Abstands kleiner wird, jedoch schlägt der Anker bei großem Mittenlagen­ versatz auf den Magneten auf und versucht zurückzuprellen. Dadurch steigt der Energiebedarf stark an. Außerdem nimmt der Energiebedarf des Schließmagneten aufgrund des exponentiellen Zusammenhangs mit dem Abstand wesentlich stärker zu als sich der des Öffnungsmagneten verringert. Der Gesamtenergiebedarf steigt an. Die durch die Ventilfedern bestimmte optimale Gleichgewichtslage des Ankers befindet sich daher in der energetischen Mittenlage zwischen den Polflächen.

Ferner werden durch den exponentiellen Zusammenhang schnell. Abstände erreicht, bei denen der Energiebedarf unzulässig hoch ist, so daß der Öffnungsmagnet bzw. der Schließmagnet den Anker nicht mehr anziehen kann. Der Aktuator verliert seine Funktion.

Neben dem Energiebedarf wirkt sich die Gleichgewichtslage und die Mittenlage auf die Steuerzeiten aus. Verändert sich die Mittenlage zu der Gleichgewichtslage oder umgekehrt durch Toleranzen, Wärmedehnungen usw., so verändern sich auch die Öffnungszeit und die Schließzeit des Gaswechselventils. Die Gaswechselventile und insbesondere die Gaseinlaßventile sollten jedoch zeitgenau schließen und öffnen, um gleichmäßige Zylin­ derfüllungen zu erreichen und um eine Brennkraftmaschine exakt regeln zu können.

Aus der DE 39 20 976 A1 ist ein Aktuator bekannt, bei dem eine obere Ventilfeder auf der dem Gaswechselventil abgewandten Seite des Ankers und eine untere Ventilfeder auf der dem Gaswechselventil zugewandten Seite des Ankers angeordnet ist. Die obere Ventilfeder stützt sich auf der dem Gaswechselventil zugewandten Seite am Anker und auf der dem Gaswechselventil abgewandten Seite an einer Stellschraube ab, die in einen zweiten beweglichen Anker geschraubt ist. Der Öffnungsmagnet ist verschiebbar und der Schließmagnet ist fest in einem Bauteil angeordnet.

Es können zwei verschiedene Arbeitshübe des Ankers eingestellt werden, die sich durch verschiedene Abstände zwischen den Magneten ergeben. Der größere Arbeitshub wird erreicht, indem in einer Ausgangsstellung der zweite bewegliche Anker gemeinsam mit der Stellschraube durch eine Spule in Richtung Gaswechsel­ ventil gegen ein feststehendes Joch gezogen wird, das einstüc­ kig mit einem Kern des Schließmagneten verbunden ist. Der zweite Anker verschiebt dabei über einen Verbindungsbolzen den Öffnungsmagneten gegen eine Scheibe. Der größere Arbeitshub erfordert ein erhöhtes Kraftniveau der Magnete. Dies wird kompensiert, indem durch den Kontakt mit der Scheibe und dem zweiten Anker die Kerne der Magnete vergrößert werden. Wird zwischen den Arbeitshüben gewechselt, werden die Gleichge­ wichtslage des Ankers und die Mittenlage gemeinsam verstellt. Die Gleichgewichtslage kann zudem unabhängig von der Mittenlage durch Verdrehen der Stellschraube im zweiten Anker eingestellt werden.

Ferner ist aus der DE 196 47 305 C1 ein Aktuator für ein Gas­ wechselventil bekannt, der schwimmend in einem Zylinderkopf gelagert ist. Beide Ventilfedern sind auf der dem Gaswechsel­ ventil zugewandten Seite des Aktuators angeordnet. Die Ventil­ federn können unterhalb des Aktuators mit unterschiedlichen Durchmessern ineinander geführt werden. Die Ventilfedern werden nicht mehr innerhalb der Magnete geführt, wodurch die Aktuato­ ren kürzer und schlanker gebaut werden können. Ferner kann günstig, von oben leicht zugänglich und auf der dem Gaswechsel­ ventil abgewandten Seite des Aktuators eine Spielausgleichsein­ richtung angeordnet werden. Sie muß damit nicht mit dem Anker und dem Gaswechselventil beschleunigt werden. Die Spielaus­ gleichseinrichtung gleicht sowohl positives als auch negatives Spiel aus, indem der gesamte Aktuator in Längsrichtung verscho­ ben wird. Die obere Ventilfeder stützt sich über eine Federauf­ lage am Öffnungsmagneten ab, wodurch mit dem Spielausgleich die Mittenlage der Magnete und die Gleichgewichtslage des Ankers gemeinsam verändert werden.

Schließlich ist aus der WO 96/19643 ein gattungsgemäßer Aktua­ tor bekannt, bei dem eine Federauflage der oberen Ventilfeder mit dem Öffnungsmagneten verbunden ist, während die andere Federauflage der oberen Ventilfeder an einem Ankerstößel befestigt ist. Der Ankerstößel liegt stirnseitig am Ventil­ schaft an, an dem eine Federauflage für die untere Ventilfeder befestigt ist. Diese stützt sich mit ihrem anderen Ende an einer fest in einem Zylinderkopf sitzenden Auflage ab. Der Ventilschaft wird durch die untere Ventilfeder drehfest zum Zylinderkopf gehalten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen kurz und schlank bauenden Aktuator zu schaffen, bei dem die Gleichgewichtslage des Ankers unabhängig von der Mittenlage des Öffnungsmagneten und des Schließmagneten leicht einstellbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.

Eine schlanke und kurze Bauweise wird mit einer oberen und einer unteren Ventilfeder erreicht, die beide auf einer einem Gaswechselventil zugewandten Seite eines Aktuators angeordnet sind.

Die Ventilfedern sind jeweils zwischen einer gehäusefesten Federauflage und einer zur gemeinsamen Bewegung mit einem Ankerstößel bzw. mit einem Ventilschaft verbundenen Federaufla­ ge eingespannt.

Zumindest eine Federauflage ist über ein Gewinde mit einem angrenzenden Bauteil verbunden und kann in seiner Position in Längsrichtung zur Ventilachse durch einen drehbaren Ventil­ schaft verstellt werden, wodurch ein Fußpunkt einer Ventilfeder unabhängig von der Lage der Magnete verstellt werden kann. Die Gleichgewichtslage ist damit unabhängig von einer energetischen Mittenlage zwischen den Magneten einstellbar. Dies ist erfor­ derlich, wenn sich nur die Mittenlage oder die Gleichgewichts­ lage aus einem optimalen Bereich verschiebt, beispielsweise wenn sich nur die Gleichgewichtslage infolge einer Federermü­ dung verändert und die Mittenlage gleich bleibt bzw. aufgrund der geometrischen Verhältnisse nicht entsprechend angepaßt werden kann. Die Gleichgewichtslage kann stets auf eine be­ stimmte Position eingestellt werden, beispielsweise auf die Mittenlage der Magnete, wodurch ein geringer Energiebedarf, ein sicheres Öffnen und Schließen und bestimmte Öffnungszeiten und Schließzeiten erreicht werden.

Die verstellbare Federauflage ist über ein Gewinde gelagert und wird durch Verdrehen des Gaswechselventils verstellt. Es werden vorhandene Bauteile genutzt, wodurch bei einem geringen Bauraum ohne oder mit nur wenig zusätzlichen Bauteilen eine leicht und präzise einstellbare Vorrichtung geschaffen wird.

Ferner ist die Gleichgewichtslage bei montiertem Aktuator einstellbar, indem das aus dem Aktuator herausragende Gaswech­ selventil als Verstellantrieb genutzt wird. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, eine über ein Gewinde gelagerte Feder­ auflage durch Verdrehen des Ankers zu verstellen.

Sind der Ventilschaft und der Ankerstößel einstückig ausgeführt oder drehfest miteinander verbunden, können auch die Federauf­ lagen der oberen Ventilfeder verstellt werden, indem das Gaswechselventil gedreht wird. Vorteilhaft ist es jedoch, eine Federauflage der unteren Ventilfeder durch Verdrehen des Gaswechselventils zu verstellen, da hierfür meist nur geringe konstruktive Änderungen erforderlich sind.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sowie die daraus resultie­ renden Vorteile sind der nachfolgenden Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen zu entnehmen.

In der Beschreibung und in den Ansprüchen sind zahlreiche Merkmale im Zusammenhang dargestellt und beschrieben. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu weiteren sinnvollen Kombinationen zusammen® fassen.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils mit einer auf einem Ventilschaft angeordneten, ver­ stellbaren Federauflage,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt im Bereich einer unteren Ventilfeder einer Variante nach Fig. 1,

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt im Bereich einer unteren Ventilfeder mit einer verstellbaren, gehäusefesten Fe­ derauflage und

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt im Bereich einer unteren Ventilfeder einer Variante nach Fig. 3.

Fig. 1 zeigt einen Aktuator zum Betätigen eines Gaswechselven­ tils 1, der in einem Bauteil 2 eingesetzt und zu der vom Gaswechselventil 1 abgewandten Seite mit einem Deckel 40 verschlossen ist. Das Bauteil 2 ist meist ein Zylinderkopf, möglich ist jedoch auch, daß der Aktuator teilweise oder vollständig in einen Aktuatorenträger eingesetzt ist. Der Aktuator hat sowohl einen Öffnungsmagneten 3 als auch einen Schließmagneten 4, zwischen deren Polflächen 35, 36 ein Anker 5 axial zu einer Ventilachse 6 verschiebbar angeordnet ist. Der Anker 5 trifft wechselweise mit seinen Anlaufflächen 37, 38 auf die Polflächen 35, 36 auf und wird von den Magneten 3, 4 in zwei getrennten Schaltpositionen gehalten.

Der Anker 5 ist auf einem Ankerstößel 7 befestigt oder mit diesem einstückig ausgeführt, mit dem er auf einen Ventilschaft 8 des Gaswechselventils 1 wirkt. Der Ventilschaft 8 ist in einer Ventilschaftführung 42 in Längsrichtung 22 verschiebbar und um seine Längsachse 6 drehbar gelagert. Ferner besitzt der Aktuator ein Federsystem unterhalb des Öffnungsmagneten 3 mit einer unteren, in Schließrichtung wirkenden Ventilfeder 9 und mit einer oberen, in Öffnungsrichtung 25 wirkenden Ventilfeder 10. Die Ventilfedern 9, 10 sind jeweils vorgespannt zwischen einer gehäusefesten und einer zur gemeinsamen Bewegung mit dem Ankerstößel 7 bzw. mit dem Ventilschaft 8 verbundenen Federauf­ lage 14, 17 angeordnet. Als gehäusefeste Federauflage für die untere Ventilfeder 9 dient das Bauteil 2, an dem sie sich in Richtung Gaswechselventil 1 abstützt. In Schließrichtung stützt sich die untere Ventilfeder 9 an der auf dem Ventilschaft 8 befestigten Federauflage 14 ab, die als Federteller ausgeführt ist.

Als gehäusefeste Federauflage für die obere Ventilfeder 10 dient der Öffnungsmagnet 3, an dem sie sich in die vom Gaswech­ selventil 1 abgewandte Richtung abstützt. In Öffnungsrichtung 25 stützt sich die obere Ventilfeder 10 an der auf dem An­ kerstößel 7 befestigten Federauflage 17 ab, die ebenfalls als Federteller ausgeführt ist.

Die Ventilfedern 9, 10 sind soweit vorgespannt, daß sich bei unbestromten Schaltmagneten 3, 4 der Anker 5 in eine annähernd mittlere Position zwischen den Schaltmagneten 3, 4 einstellt und unmittelbar vor der Schließstellung des Gaswechselventils 1 eine Restschließkraft der unteren Ventilfeder 9 und vor der Öffnungsstellung eine Restöffnungskraft der oberen Ventilfeder 10 vorhanden ist.

Wird der Aktuator gestartet, wird entweder der Schließmagnet 4 oder der Öffnungsmagnet 3 übererregt oder der Anker 5 mit einer Schwingungsroutine mit seiner Resonanzfrequenz angeregt, um ihn zu einer Polfläche 35, 36 zu bewegen und dort zu halten. In geschlossener Stellung des Gaswechselventils 1 liegt der Anker 5 mit seiner ersten Anlauffläche 37 an der Polfläche 35 des bestromten Schließmagneten 4 an und wird von diesem gehalten. Der Schließmagnet 4 spannt die in Öffnungsrichtung 25 wirkende obere Ventilfeder 10 vor. Um das Gaswechselventil 1 zu öffnen, wird der Schließmagnet 4 ausgeschaltet und der Öffnungsmagnet 3 eingeschaltet. Die in Öffnungsrichtung 25 wirkende Ventilfeder 10 beschleunigt den Anker 5 über die Gleichgewichtslage hinaus, so daß dieser von dem Öffnungsmagneten 3 angezogen wird. Der Anker 5 trifft mit seiner zweiten Anlauffläche 38 auf die Polfläche 36 des Öffnungsmagneten 3 und wird von diesem festge­ halten. Um das Gaswechselventil 1 wieder zu schließen, wird der Öffnungsmagnet 3 ausgeschaltet und der Schließmagnet 4 einge­ schaltet. Die in Schließrichtung wirkende Ventilfeder 9 be­ schleunigt den Anker 5 über die Gleichgewichtslage hinaus zum Schließmagneten 4. Der Anker 5 wird vom Schließmagneten 4 angezogen, trifft auf die Polfläche 35 des Schließmagneten 4 auf und wird von diesem festgehalten. Mit dem Auftreffen des Ankers 5 trifft ein Ventilteller 39 auf einen Ventilsitzring 41 auf und verschließt einen nicht näher dargestellten Kanal.

Erfindungsgemäß ist die Federauflage 14 der unteren Ventilfeder 9 über ein Gewinde 18 mit dem Ventilschaft 8 verbunden. Soll die durch die Vorspannung der Ventilfedern 9, 10 bestimmte Gleichgewichtslage des Ankers 5 eingestellt werden, wird die Federauflage 14 über einen seitlich zu einer Öffnung 43 ein­ führbaren Stift 24 in Drehrichtung fixiert und das Gaswechsel­ ventil 1 gedreht. Je nach Drehrichtung verschiebt sich die Federauflage 14 in Längsrichtung 22 nach oben oder nach unten auf dem Ventilschaft 8, wodurch der Abstand zwischen dem Bauteil 2 und der Federauflage 14 und damit die Vorspannung der unteren Ventilfeder 9 eingestellt wird. Nachdem die Gleichge­ wichtslage eingestellt ist, wird der Stift 24 entfernt und die Öffnung 43 über ein nicht näher dargestelltes Verschließelement verschlossen.

Ist der Ventilschaft und der Ankerstößel einstückig ausgeführt oder sind sie drehfest miteinander verbunden, so ist es auch möglich, daß die zur gemeinsamen Bewegung mit dem Ankerstößel verbundene Federauflage zusätzlich oder ausschließlich über ein Gewinde mit dem Ankerstößel verbunden ist und getrennt oder gemeinsam mit der Federauflage der unteren Ventilfeder 9 verstellt werden kann. Sind Ankerstößel und Ventilschaft einstückig ausgeführt, können auch die darauf angeordneten Federauflagen einstückig ausgeführt und gemeinsam verstellbar sein.

Bei den nachfolgend beschriebenen Varianten sind gleichbleiben­ de oder nur unwesentlich veränderte Bauteile mit gleichbleiben­ den Bezugszeichen bezeichnet.

Fig. 2 zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt aus dem Bereich der unteren Ventilfeder 9 eine Variante nach Fig. 1.

Um sicher zu stellen, daß der für den Betrieb erforderliche Ventilhub auch bei auftretenden Toleranzen erreicht wird und bei einem Überschwingen des Gaswechselventils 1 keine Bauteile aufeinander schlagen, beispielsweise die auf dem Ventilschaft 8 angeordnete Federauflage 15 und die Ventilschaftführung 42 usw., ist der mögliche Ventilhub bei einem zweiteiligen An­ kerstößel 7 und Ventilschaft 8 ausgehend von der Gleichge­ wichtslage in Öffnungsrichtung 25 um einen gewissen Sicher­ heitsbereich größer als der für den Betrieb erforderliche Ventilhub. An diesen Sicherheitsbereich schließt sich erfin­ dungsgemäß ein Einstellbereich für die Federauflage 15 an, wobei auch möglich ist, daß sich die Bereich überlappen, wenn der Sicherheitsbereich ausreichend groß bemessen ist.

Soll die Gleichgewichtslage des Ankers 5 eingestellt werden, wird das Gaswechselventil 1 über seine durch den Betrieb bestimmte Öffnungsstellung hinaus in die vom Aktuator abgewand­ te Richtung 25 in den Einstellbereich verschoben.

Die Ventilfeder 9 stützt sich nicht direkt sondern über eine davon getrennte, drehfest gelagerte Federauflage 11 an dem Bauteil 2 ab.

Die Federauflage 11 ist als Federteller ausgeführt und besitzt eine in Richtung des Aktuator weisende Erstreckung 44, die im Einstellbereich den größten Teil der Blocklänge der Ventilfeder 9 überbrückt und mit Zapfen 45 mit einer Kontur 31 der Feder­ auflage 15 in Eingriff kommt. Die Federauflage 15 wird damit in Drehrichtung durch die gehäusefeste Federauflage 11 fixiert und kann je nach Drehrichtung des Gaswechselventils 1 nach oben oder nach unten in Längsrichtung 22 auf dem Ventilschaft 8 verstellt werden. Die untere Federauflage 11 dient damit gleichzeitig als Fixiervorrichtung, wodurch ein zusätzliches Bauteil eingespart wird.

Die Federauflagen 11, 15 kommen außerhalb des Betriebsbereichs und vorzugsweise außerhalb des Sicherheitsbereichs in Kontakt, wodurch sicher gestellt ist, daß sie nicht im Betrieb aufeinan­ der treffen und die Funktion behindern. Der Einstellbereich schließt sich unmittelbar an den Sicherheitsbereich an, wodurch die untere Ventilfeder 9 nur geringfügig überdrückt werden muß, um die Gleichgewichtslage einzustellen. Es muß eine geringe Kraft zum Überdrücken der Ventilfeder 9 aufgebracht werden und eine Beschädigung der Ventilfeder 9 ist ausgeschlossen.

Die Erstreckung 44 ist vorzugsweise an der gehäusefesten Federauflage 11 angeordnet und nicht an der auf dem Ventil­ schaft 8 gelagerten Federauflage 15, wodurch bewegte Masse eingespart wird.

Trotzdem sollte die Federauflage 11 mit der Erstreckung 44 möglichst leicht ausgeführt werden. Hierzu ist die Erstreckung 44 möglichst nahe am Ventilschaft 8, innerhalb des inneren Durchmessers der Ventilfeder 9 angeordnet. Damit besitzt die Erstreckung 44 einen kleinen Durchmesser, ein geringes Volumen und eine kleine Masse. Möglich ist jedoch auch eine die Ventil­ feder 9 umgebende Erstreckung. Ferner kann Masse eingespart werden, indem die Erstreckung 44 statt durch einen geschlosse­ nen Kreisring von einzelnen Stegen gebildet wird.

In den in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausgestaltungen ist die Federauflage 16 drehfest auf dem Ventilschaft 23 und die gehäusefeste untere Federauflage 12, 13 ist über ein Gewinde 19, 20 gelagert. Die Federauflagen 12, 13 besitzen wiederum in Richtung Aktuator weisende Erstreckungen 29, 30 mit Zapfen 45. Die Federauflagen 12, 13 werden verstellt, indem das Gaswech­ selventil 1 über die Öffnungsstellung und möglicherweise über einen Sicherheitsbereich in einen Einstellbereich verschoben wird, die Kontur 31 der Federauflage 16 in die Zapfen 45 der Erstreckungen 29, 30 greift und diese mitnimmt. Die Federaufla­ gen 12, 13 werden demnach analog der in Fig. 2 beschriebenen erfindungsgemäßen Ausgestaltung verstellt, nur mit umgekehrtem Antriebsprinzip.

In Fig. 3 ist die Federauflage 12 über ein Außengewinde 19 im Bauteil 21 gelagert. In Fig. 4 ist die Federauflage 13 über ein Innengewinde 20 an der Schaftführung 26 gelagert. Die Schaft­ führung 26 ist mit einer großen Überdeckung in das Bauteil 2 bzw. 21 eingepreßt, um Luftspalte zu vermeiden und damit einen guten Wärmeübergang sicher zu stellen. Sie ist dadurch fest im Bauteil 2, 21 gelagert und kann als Lagerstelle für die Feder­ auflage 13 genutzt werden. Die Federauflage 13 mit dem Innenge­ winde 20 besitzt einen kleineren Umfang und kann dadurch leichter mit einem kleineren Volumen ausgeführt werden.

Damit sich das Gaswechselventil 1 und insbesondere der Ventil­ teller 39 gleichmäßig abnutzt, wird häufig eine gezielte Drehbewegung des Gaswechselventils 1 im Betrieb angestrebt.

Um sicher zu stellen, daß dabei die verstellbaren Federauflagen 12, 13, 14, 15 ihre eingestellte Position beibehalten, wird vorgeschlagen, diese mit Sicherungselementen 27, 28, 32, 33, 34 an einer ungewünschten Drehbewegung während des Betriebes zu hindern.

Für die auf dem Ventilschaft 8, 23 angeordneten verstellbaren Federauflagen 14, 15 eignen sich besonders selbsthemmende Klemmvorrichtungen 32, 33, 34, die jedoch auch bei den gehäuse­ festen unteren Federauflagen 12, 13 eingesetzt werden können (Fig. 1 bis 4).

Besonders als Klemmvorrichtung 32, 33, 34 geeignet sind mit der Federauflage 12, 13, 14, 15 fest verbundene Memory-Metalle, die in Form eines Ringes zwischen der Federauflage 12, 13, 14, 15 und dem Gewinde des angrenzenden Bauteils 2, 8, 21, 26 angeord­ net sind und sich ab einer bestimmten Temperatur ausdehnen (Fig. 3) bzw. zusammenziehen (Fig. 1, 2, 4) und dabei die Federauflage 12, 13, 14, 15 mit dem angrenzenden Bauteil 2, 8, 21, 26 verspannen. Es sind verschiedene Metallegierungen mit unterschiedlichen Hysteresen möglich. Zu beachten ist jedoch, daß die Klemmvorrichtungen 32, 33, 34 über den gesamten im Betrieb auftretenden Temperaturbereich geschlossen sein soll­ ten, der in kalten Regionen vor der Startphase von minus 60°C bis über 200°C Betriebstemperatur reichen kann. Beispielsweise könnte man eine Metallegierung mit einer Hyste­ rese einsetzen, die sich nach der Montage bei 50°C zusammen­ zieht und anschließend zumindest in dem Bereich von minus 60°C bis 200°C geschlossen bleibt. Nach der Montage müßte demnach die Federauflage 12, 13, 14, 15 mit der Metallegierung kurzzei­ tig über 50°C erwärmt werden, um die Klemmvorrichtung 32, 33, 34 zu aktivieren. Soll die Gleichgewichtslage eingestellt werden, muß entweder die Spannkraft der Metallegierung über­ dreht oder diese kurzzeitig unter -60°C abgekühlt werden bzw. unter den Temperaturbereich, in dem sich die Klemmvorrichtung 32, 33, 34 wieder ausdehnt und damit löst.

Die unteren Federauflagen 12, 13 können zusätzlich oder aus­ schließlich auch durch Sicherungsstifte 28 oder Sicherungs­ schrauben 27, vorzugsweise Madenschrauben gesichert werden (Fig. 3).

Claims (12)

1. Elektromagnetischer Aktuator zur Betätigung eines Gaswech­ selventils (1), der in einem Bauteil (2, 21) eingesetzt ist und sowohl einen Öffnungsmagneten (3) als auch einen Schließmagne­ ten (4) besitzt, zwischen denen ein Anker (5) axial zur Venti­ lachse (6) verschiebbar angeordnet ist, der über einen An­ kerstößel (7) auf einen Ventilschaft (8, 23) wirkt und mit einer unterhalb des Öffnungsmagneten (3) angeordneten oberen und unteren vorgespannten Ventilfeder (10, 9), die jeweils zwischen einer gehäusefesten Federauflage (2, 3, 11, 12, 13) und einer zur gemeinsamen Bewegung mit dem Ankerstößel (7) bzw. mit dem Ventilschaft (8, 23) verbundenen Federauflage (14, 15, 16, 17) eingespannt sind, wobei zumindest eine Federauflage (12, 13, 14, 15) über ein Gewinde (18, 19, 20) mit einem angrenzenden Bauteil (2, 8, 21, 26) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaswechselventil (1) gemeinsam mit dem Ventilschaft (8, 23) um seine Längsachse (6) drehbar ist und die mit dem Gewinde (18, 19, 20) zusammenwirkende Federauflage (12, 13, 14, 15) durch die Drehbewegung des Ventilschafts (8, 23) in ihrer Position in Längsrichtung (22) zur Ventilachse (6) verstellbar ist.

2. Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur gemeinsamen Bewegung mit dem Ventilschaft (8) verbundene Federauflage (14, 15) der unteren Ventilfeder (9) über ein Gewinde (18) mit dem Ventilschaft (8) verbunden ist (Fig. 1, 2).

3. Aktuator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Ventilschaft (8) verbundene Federauflage (14) (Fig. 1) oder die gehäusefeste Federauflage (12) (Fig. 3) über einen einführbaren Stift (24) oder über eine Schraube (27) in Dreh­ richtung fixierbar sind.

4. Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaswechselventil (1) über seine im Betrieb bestimmte Öffnungsstellung hinaus in die vom Aktuator abgewandte Richtung (25) in einen Einstellbereich verschiebbar ist, in dem die Federauflagen (15, 16) mit einem Bauteil (11, 12, 13) in Eingriff kommen (Fig. 2 bis 4).

5. Aktuator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gehäusefeste Federauflage (11, 12, 13) der unteren Ventilfeder (9) eine in Richtung des Aktuators weisende Erstreckung (29, 30, 44) aufweist, in die die Federauflage (15, 16) im Einstell­ bereich eingreift.

6. Aktuator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Ventilschaft (23) verbundene Federauflage (16) auf dem Ventilschaft (23) fest angeordnet und die untere gehäusefeste Federauflage (12, 13) der unteren Ventilfeder (9) über ein Gewinde (19, 20) mit einem angrenzenden Bauteil (21, 26) verbunden ist (Fig. 3, 4).

7. Aktuator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gehäusefeste Federauflage (12) über ein Außengewinde (19) mit dem angrenzenden Bauteil (21) verbunden ist (Fig. 3).

8. Aktuator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gehäusefeste Federauflage (13) über ein Innengewinde (20) mit dem angrenzenden Bauteil (26) verbunden ist (Fig. 4).

9. Aktuator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gehäusefeste Federauflage (13) mit einer Schaftführung (26) verbunden ist.

10. Aktuator nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die gehäusefeste Federauflage (12, 13) in Dreh­ richtung über eine Schraube (27) oder über einen Stift (28) fixierbar ist.

11. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Federauflage (12, 13, 14, 15) eine selbsthemmende Klemmvorrichtung (32, 33, 34) aufweist.

12. Aktuator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsthemmende Klemmvorrichtung (32, 33, 34) von einem Memory- Metall gebildet ist.