DE19824475A1

DE19824475A1 - Electromagnetic actuator for operating gas exchange valve in IC engine

Info

Publication number: DE19824475A1
Application number: DE19824475A
Authority: DE
Inventors: Hagen Mueller; Jens Kortenbach
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 1998-05-30
Filing date: 1998-05-30
Publication date: 1999-12-02

Abstract

An electromagnetic actuator for operating a gas exchange valve in an IC engine has a closing magnet (2) and an opening magnet (3) between which an axially sliding armature (4) is located. The armature is connected to a valve shaft (6) of the gas exchange valve (5). There are two valve springs (7,8) acting upon the gas exchange valve in opposite senses in the opening and closing directions, by which the armature is held in an equilibrium position between the magnets when they are in a current-free state. There is a device to adjust the equilibrium position of the armature into a midway position between the magnets. The device influencing the midway position and/or the valve play comprises an adjusting mechanism (9) with an axially adjustable component (11,12) which is acted upon by a thermo-mechanical final control element (10).

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils in einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an electromagnetic actuator for Actuation of a gas exchange valve in an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Ein derartiger Aktuator zur variablen Öffnung und Schließung eines Gaswechselventils ist aus der DE 39 20 976 A1 bekannt. Der Aktuator umfaßt einen Öffnungs- und einen Schließmagneten, zwischen denen ein verschieblicher Anker gehalten ist, der mit dem Ventilschaft des Gaswechselventils verbunden ist. Je nach Bestromung wird entweder der Öffnungs- oder der Schließmagnet aktiviert und der Anker in Richtung des aktivierten Magneten gezogen. Die Bewegung des Ankers wird als Stellbewegung auf das Gaswechselventil übertragen, das dementsprechend von seiner Schließstellung in seine Öffnungsstellung bzw. in Gegenrichtung überführt wird.Such an actuator for variable opening and closing a gas exchange valve is known from DE 39 20 976 A1. The actuator includes an opening and a closing magnet, between which a movable anchor is held, with the valve stem of the gas exchange valve is connected. Depending on Current is either the opening or the closing magnet activated and the armature in the direction of the activated magnet drawn. The movement of the armature is called an actuating movement on the Gas exchange valve transferred accordingly from his Closed position in its open position or in the opposite direction is transferred.

Der Anker ist über zwei gegensinnige Ventilfedern bei stromlo sen Magneten in einer Gleichgewichtslage gehalten, die der geo metrischen Mittenlage zwischen den Polflächen der beiden Magne te entspricht, so daß von den Magneten lediglich die zur Schwingungsanregung des aus dem Anker und den Federn bestehen den Feder-Masse-Systems und die zur Überwindung der Reibungs kräfte erforderliche Energie aufzubringen ist.The armature is connected to Stromlo via two opposing valve springs magnet held in an equilibrium position that the geo metric middle position between the pole faces of the two magnets te corresponds, so that of the magnets only for Vibration excitation consists of the armature and the springs the spring-mass system and the one to overcome the friction forces required energy must be applied.

In Schließstellung des Gaswechselventils liegt der Anker an der Polfläche des erregten Schließmagneten an und wird von diesem gehalten, wobei die in Öffnungsrichtung wirkende Ventilfeder gespannt wird. Soll das Gaswechselventil in Öffnungsstellung versetzt werden, wird der Schließmagnet stromlos geschaltet und der Öffnungsmagnet erregt, woraufhin der Anker durch die Kraft der in Öffnungsrichtung wirkenden Ventilfeder über seine Gleichgewichtslage hinaus beschleunigt und von der Polfläche des erregten Öffnungsmagneten eingefangen und festgesetzt wird. Zur Schließung des Gaswechselventils läuft der Vorgang entspre chend in umgekehrter Richtung ab.In the closed position of the gas exchange valve, the armature lies on the Pole surface of the energized closing magnet and from this held, the valve spring acting in the opening direction is excited. If the gas exchange valve is in the open position are set, the closing magnet is switched off and the opening magnet excites, whereupon the armature by the force the valve spring acting in the opening direction via its Equilibrium position accelerated and from the pole face of the excited opening magnet is captured and fixed. To close the gas exchange valve, the process runs accordingly in the opposite direction.

Thermisch bedingte Ausdehnungen, Setzungserscheinungen infolge Verschleiß oder unterschiedliche Federkennlinien können dazu führen, daß die Gleichgewichtslage des Ankers nicht mehr mit der geometrischen Mittenlage zwischen den Polflächen der Magne te übereinstimmt, so daß zur Verstellung des Ankers aus seiner Gleichgewichtslage unterschiedlich hohe Kräfte vom Öffnungsma gneten und vom Schließmagneten aufgebracht werden müssen. Dies kann im ungünstigsten Fall dazu führen, daß der Anker beim Start der Brennkraftmaschine aus der verschobenen, außermitti gen Lage nicht an die Polfläche des entfernteren Magneten gezo gen werden kann und das Gaswechselventil nicht wie vorgesehen öffnet und schließt.Thermal expansion, settlement phenomena as a result Wear or different spring characteristics can do this cause that the position of equilibrium of the anchor no longer with the geometric center position between the pole faces of the magne te matches, so that to adjust the anchor from its Equilibrium position different forces from the opening dimension and must be applied by the closing magnet. This can lead in the worst case that the anchor when Start of the internal combustion engine from the shifted, off center not at the pole face of the more distant magnet conditions and the gas exchange valve is not as intended opens and closes.

Die Anziehungskräfte hängen stark nichtlinear vom Abstand zwi schen Anker und Polfläche ab, mit der Folge, daß bei einer au ßermittigen Gleichgewichtslage des Ankers im laufenden Betrieb zusätzlich Energie aufgewandt werden muß, um ausreichend hohe Anziehungskräfte zu erzeugen. Derjenige Magnet mit größerem Ab stand zur Gleichgewichtslage des Ankers muß überproportional stark bestromt werden, wobei der hierfür erforderliche Energie aufwand nicht durch die Energieeinsparung des gegenüberliegen den Magneten mit geringerem Abstand zur Gleichgewichtslage kom pensiert werden kann. Verschiebt sich die Gleichgewichtslage zu weit von der optimalen Mittenlage zwischen den Polflächen, kann der Magnet mit größerem Abstand den Anker überhaupt nicht mehr einfangen und das System wird funktionsunfähig.The attractive forces depend strongly on the distance between the two rule anchor and pole face, with the result that in an au Centered equilibrium position of the armature during operation additional energy must be expended to be sufficiently high Generating attraction. The magnet with a larger Ab stood to the equilibrium position of the anchor disproportionately be energized, using the energy required for this effort due to the energy saving of the opposite the magnet with a closer distance to the equilibrium position can be penalized. The equilibrium shifts far from the optimal center position between the pole faces the magnet at a greater distance no longer anchors capture and the system becomes inoperable.

Um den Anker in seiner geometrischen Mittenlage justieren zu können, ist eine Stellschraube vorgesehen, über die der Fuß punkt einer der beiden Ventilfedern axial verstellt werden kann, wodurch die Gleichgewichtslage mit der Mittenlage in Übereinstimmung gebracht werden kann. Die Mittenlage des Ankers kann nur bei der Montage der Brennkraftmaschine oder im Ser vicefall und nur manuell eingestellt werden. Neben der mühsamen Einstellung von Hand hat die Stellschraube auch den Nachteil, daß während des laufenden Betriebs sich einstellende Verände rungen, insbesondere thermische Ausdehnungen, nicht berücksich tigt werden können, so daß sich bei längerem Betrieb und star ker Erwärmung der Brennkraftmaschine eine außermittige Ankerla ge mit den beschriebenen Nachteilen einstellen kann.To adjust the anchor in its geometric center position can, an adjustment screw is provided, over which the foot point of one of the two valve springs can be adjusted axially can, whereby the equilibrium position with the center position in Agreement can be brought. The center position of the anchor can only be used when installing the internal combustion engine or in the Ser vicefall and can only be set manually. In addition to the tedious Manual adjustment also has the disadvantage that that changes occur during operation rations, especially thermal expansions, are not taken into account can be taken so that during long operation and star ker heating the engine an off-center anchorage can set with the disadvantages described.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, Verschiebungen des Ankers aus der Mittenlage bzw. Ventilspiel mit geringem Aufwand und hoher Funktionssicherheit auszugleichen.The invention is based on the problem, shifts in Anchor from the center position or valve clearance with little effort and high functional reliability.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An spruches 1 gelöst.This problem is solved according to the invention with the features of the Proverb 1 solved.

Das thermomechanische Stellglied ermöglicht ein selbsttätiges Justieren der Gleichgewichtslage des Ankers in die geometrische Mittenlage zwischen den Polflächen der Magnete, so daß bei entregten Magneten der Abstand zwischen dem Anker und den Polflächen beider Magnete etwa gleich ist und von beiden Magne ten im wesentlichen die gleiche Energie zur Anziehung des An kers aufgebracht wird. Eine dauerhaft außermittige Lage des An kers infolge thermischer Längungen wird verhindert, die Funkti onssicherheit und die Standzeit ist erhöht. Die Justierung in die Mittenlage kann selbsttätig ohne manuellen äußeren Eingriff erfolgen. Das thermomechanische Stellglied wird über die Tempe ratur eingestellt, die gezielt beeinflußt werden kann, um eine gewünschte Lageverstellung des Ankers zu erreichen.The thermomechanical actuator enables an automatic Adjust the equilibrium position of the anchor in the geometric Center position between the pole faces of the magnets, so that at de-energized magnets the distance between the armature and the Pole surfaces of both magnets are approximately the same and of both magnets essentially the same energy to attract the attraction kers is applied. A permanent off-center position of the An kers due to thermal elongation is prevented, the functi onsafety and service life is increased. The adjustment in the middle position can work automatically without manual external intervention respectively. The thermomechanical actuator is controlled by the tempe rature set, which can be influenced specifically to a to achieve the desired position adjustment of the anchor.

Der die Mittenlage bestimmende Stellmechanismus wird unmittel bar durch das thermomechanische Stellglied beaufschlagt, das von hohen, dynamischen Reaktionskräften entlastet ist, welche durch die Anker- und Ventilbewegung hervorgerufen werden. Diese Kräfte belasten nur den Stellmechanismus, der durch eine ent sprechende konstruktive Auslegung zur Aufnahme hoher Kräfte konzipiert werden kann. Das thermomechanische Stellglied beein flußt bei Temperaturänderungen den Steilmechanismus und ist im übrigen nicht durch Reaktionskräfte belastet.The adjusting mechanism determining the central position becomes immediate bar acted upon by the thermomechanical actuator that is relieved of high, dynamic reaction forces, which caused by the armature and valve movement. This Forces only burden the actuating mechanism, which is ent talking constructive design to absorb high forces can be designed. The thermomechanical actuator affects flows with temperature changes the steep mechanism and is in other not burdened by reaction forces.

Zweckmäßig sind dem Steilmechanismus zwei Bauteile zugeordnet, von denen das erste Bauteil durch die Stellbewegung des thermo mechanischen Stellglieds und das zweite Bauteil durch die Bewe gung des ersten Bauteils beaufschlagt wird, wobei die Bewegung des zweiten Bauteils auf den Anker übertragen wird. Durch die gestufte Bewegungsübertragung vom thermomechanischen Stellglied über die zwei Bauteile auf den Anker wird neben der Abkopplung der dynamischen Reaktionskräfte vom Stellglied auch eine den konstruktiven Gegebenheiten angepaßte Umwandlung der Bewegungs richtungen ermöglicht.Two components are expediently assigned to the steep mechanism, of which the first component by the actuating movement of the thermo mechanical actuator and the second component by the movement tion of the first component is applied, the movement of the second component is transferred to the anchor. Through the stepped motion transmission from the thermomechanical actuator The two components on the anchor next to the decoupling of the dynamic reaction forces from the actuator also one Constructive conditions adapted conversion of the movement possible directions.

So ist es insbesondere möglich, als erstes Bauteil ein Rotati onselement zu verwenden, das durch das thermomechanische Stell glied verdreht wird, und als zweites Bauteil ein Gewindeteil einzusetzen, das verdrehbar in das Rotationselement einge schraubt und zweckmäßig drehfest gelagert ist. Eine durch das thermomechanische Stellglied ausgelöste Drehbewegung des Rota tionselements kann in dieser Ausführung in eine translatorische Bewegung des Gewindeteils und in der Folge in eine Korrekturbe wegung des Ankers umgesetzt werden. Das Rotationselement und das Gewindeteil können koaxial zum Ankerstößel angeordnet wer den, wodurch eine sehr platzsparende Ausführung erreicht wird. Das Maß der Korrekturbewegung wird durch die das thermomechani sche Stellglied beaufschlagende Temperatur bestimmt.In particular, it is possible to use a Rotati as the first component to use onselement by the thermomechanical Stell member is rotated, and a threaded part as a second component insert that rotatably inserted into the rotary element screws and is appropriately rotatably mounted. One through that thermomechanical actuator triggered rotary movement of the Rota tion element can in this embodiment in a translational Movement of the threaded part and subsequently in a correction area movement of the anchor. The rotation element and the threaded part can be arranged coaxially to the anchor plunger the, whereby a very space-saving execution is achieved. The measure of the corrective movement is determined by the thermomechani cal actuator temperature determined.

Der Stellmechanismus wird bevorzugt zwischen den Stößeln des Ankers und des Gaswechselventils plaziert, wo eine Stellbewe gung eines Bauteils des Stellmechanismus unmittelbar in eine Korrekturbewegung umgesetzt wird.The adjusting mechanism is preferred between the plungers of the The anchor and the gas exchange valve are placed where there is an actuator a component of the adjusting mechanism directly into a Corrective movement is implemented.

In einer anderen bevorzugten Ausführung wird der Stellmechanis mus im Fußpunkt einer Ventilfeder bzw. in den Fußpunkten beider Ventilfedern angeordnet.In another preferred embodiment, the adjusting mechanism at the base of one valve spring or at the base of both Valve springs arranged.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungsformen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnun gen zu entnehmen. Es zeigen:Further advantages and practical embodiments are the further claims, the description of the figures and the drawing conditions. Show it:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen elektromagnetischen Aktua tor in einer Brennkraftmaschine, Fig. 1 shows a section through an electromagnetic Aktua tor in an internal combustion engine,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Stellmechanismus, Fig. 2 is a perspective view of a locking mechanism,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Rotationselements mit thermomechanischem Stellglied in dem Stellmecha nismus, Fig. 3 is a perspective view of a rotary element with thermo-mechanical actuator in the Stellmecha mechanism,

Fig. 4 das Rotationselement mit einem Gewindeteil, Fig. 4, the rotary member having a threaded portion,

Fig. 5 einen Schnitt quer durch den Stellmechanismus, Fig. 5 shows a cross section through the adjusting mechanism,

Fig. 6 einen Längsschnitt des Steilmechanismus, Fig. 6 shows a longitudinal section of the ball mechanism,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen Stellmechanismus in einer weiteren Ausführung, Fig. 7 is a longitudinal section through a locking mechanism in a further embodiment,

Fig. 8 einen Steilmechanismus mit Gehäuse, Fig. 8 the ball mechanism housing,

Fig. 9 einen Längsschnitt durch einen Steilmechanismus in einer weiteren Ausführung, Fig. 9 is a longitudinal section through the ball mechanism in a further embodiment,

Fig. 10 einen Stellmechanismus in einer weiteren Ausführung. Fig. 10 shows an actuating mechanism in a further embodiment.

Der in Fig. 1 dargestellte, elektromagnetisch zu betätigende Aktuator 1 steuert den Hub eines Gaswechselventils 5, über das ein Einlaßkanal oder ein Auslaßkanal eines Zylinders in einer Brennkraftmaschine geöffnet und geschlossen wird. Der Aktuator 1 ist im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnet und be steht aus zwei Elektromagneten, die als Schließmagnet 2 und als Öffnungsmagnet 3 ausgebildet und koaxial zur Längsachse 13 des Gaswechselventils 5 übereinanderliegend angeordnet sind. Zwi schen den Polflächen der Magnete 2, 3 ist eine Ankerplatte 15 eines ebenfalls koaxial zur Längsachse 13 angeordneten Ankers 4 vorgesehen, dessen Ankerstößel 14 mit dem Ventilschaft 6 des Gaswechselventils 5 verbunden ist, so daß eine Bewegung des An kers 4 auf das Gaswechselventil 5 übertragen wird. Je nach Be stromung wird die Ankerplatte 15 von einem der Magnete 2, 3 an gezogen, wodurch das Gaswechselventil 5 aus der in der Figur gezeigten Schließstellung mit fest im Ventilsitz anliegendem Ventilteller in seine den Strömungseinlaß bzw. -auslaß freige bende Öffnungsstellung versetzt wird.The illustrated in Fig. 1, electromagnetically operated actuator 1 controls the stroke of a gas exchange valve 5, via an inlet channel or an outlet channel is opened in a cylinder of an internal combustion engine and closed. The actuator 1 is arranged in the cylinder head of the internal combustion engine and be consists of two electromagnets which are designed as a closing magnet 2 and an opening magnet 3 and are arranged one above the other coaxially to the longitudinal axis 13 of the gas exchange valve 5 . Between the pole faces of the magnets 2 , 3 , an armature plate 15 of an armature 4 , also arranged coaxially to the longitudinal axis 13 , is provided, the armature tappet 14 of which is connected to the valve stem 6 of the gas exchange valve 5 , so that a movement of the core 4 is transmitted to the gas exchange valve 5 becomes. Depending on the current, the armature plate 15 is pulled by one of the magnets 2 , 3 , whereby the gas exchange valve 5 is moved from the closed position shown in the figure with the valve disc firmly seated in the valve seat in its flow opening or outlet opening position.

Das Gaswechselventil 5 wird über zwei gegensinnige Ventilfedern kraftbeaufschlagt, eine in Schließrichtung wirkende, untenlie gende Schließfeder 8 und eine in Öffnungsrichtung wirkende, obenliegende Öffnungsfeder 7. Die Federn 7, 8 sind so angeord net, daß bei stromlosen Magneten 2, 3 der Anker 4 zwischen den Polflächen der Magnete 2, 3 in einer Gleichgewichtslage liegt, die der geometrischen und energetischen Mittenlage entspricht. Die Öffnungsfeder 7 und die Schließfeder 8 sind als Druckfedern ausgebildet.The gas exchange valve 5 is acted upon by two opposing valve springs, a closing spring 8 acting in the closing direction, lying below, and an opening spring 7 acting in the opening direction. The springs 7 , 8 are angeord net that in the case of de-energized magnets 2 , 3, the armature 4 lies between the pole faces of the magnets 2 , 3 in an equilibrium position, which corresponds to the geometric and energetic central position. The opening spring 7 and the closing spring 8 are designed as compression springs.

Zur Aktivierung wird beim Start entweder einer der Magnete 2, 3 kurzzeitig übererregt, um die Ankerplatte 15 aus der Gleichge wichtslage an die Polfläche anzuziehen, oder die Magnete 2, 3 werden wechselweise in der Frequenz des aus Ventilfedern, Anker und Gaswechselventil bestehenden Feder-Masse-Schwingers erregt, bis die Ankerplatte 15 von einem der Magnete 2, 3 eingefangen werden kann.To activate either one of the magnets 2 , 3 is briefly overexcited to attract the anchor plate 15 from the equilibrium position to the pole face, or the magnets 2 , 3 are alternately in the frequency of the spring mass consisting of valve springs, armature and gas exchange valve -Schwingers excited until the anchor plate 15 can be captured by one of the magnets 2 , 3 .

Um Verschiebungen des Ankers 4 aus der Mittenlage und/oder ein Ventilspiel ausgleichen zu können, ist ein Steilmechanismus 9 vorgesehen, der in einer ersten Ausführung zwischen den benach barten Stirnseiten von Ankerstößel 14 und Ventilschaft 6 ange ordnet ist. Der Stellmechanismus 9 kann in Richtung der Längs achse 13 ausgedehnt oder verkürzt werden, wodurch unmittelbar die gewünschte axiale Verschiebung der Ankerplatte 15 in die geometrische Mittenlage erzielt wird und/oder zur Einstellung des Ventilspiels der Ventilschaft 6 bewegt werden kann und/oder der Abstand der Ventilfedern 7, 8 verändert werden kann. In ei ner zweiten Ausführung ist der Stellmechanismus 9 am Fußpunkt der Öffnungsfeder 7 und/oder am Fußpunkt der Schließfeder 8 an geordnet; bei einer Verstellung des Stellmechanismus 9 ändert sich die axiale Position des Fußpunktes der betreffenden Ven tilfeder 7, 8, wodurch eine mittelbare Einstellung der axialen Position des Ankers 4 und der Ankerplatte 15 auf die geometri sche Mittenlage erreicht werden kann.In order to be able to compensate for displacements of the armature 4 from the central position and / or a valve clearance, a steep mechanism 9 is provided which, in a first embodiment, is arranged between the adjacent end faces of the armature tappet 14 and valve stem 6 . The adjusting mechanism 9 can be extended or shortened in the direction of the longitudinal axis 13 , whereby the desired axial displacement of the anchor plate 15 is achieved in the geometric center position and / or can be moved to adjust the valve clearance of the valve stem 6 and / or the distance of the valve springs 7 , 8 can be changed. In egg ner second embodiment, the adjusting mechanism 9 is arranged at the base of the opening spring 7 and / or at the base of the closing spring 8 ; with an adjustment of the adjusting mechanism 9 , the axial position of the base point of the relevant Ven tilfeder 7 , 8 changes , whereby an indirect adjustment of the axial position of the armature 4 and the armature plate 15 can be achieved on the geometrical center position.

Fig. 2 zeigt einen rotationssymmetrisch zur Längsachse 13 des Gaswechselventils angeordneten Stellmechanismus 9, der kon struktiv auf eine Einbaulage zwischen Ventilschaft 6 und An kerstößel 14 ausgelegt ist. Der Stellmechanismus 9 umfaßt eine Auflagescheibe 16, die fest mit dem Ankerstößel 14 verbunden ist, und ein Bauteil 12, das fest mit dem Ventilschaft 6 ver bunden und als Gewindeteil 18 ausgeführt ist, wobei die Aufla gescheibe 16 und das Gewindeteil 18 axial in Richtung der Längsachse 13 relativ zueinander bewegt werden können. In der Auflagescheibe 16 ist ein nachfolgend in Fig. 3 beschriebenes thermomechanisches Stellglied sowie ein von dem thermomechani schem Stellglied beaufschlagtes Rotationselement aufgenommen, das eine Bewegung des Gewindeteils 18 auslöst, wodurch die axiale Lage zwischen der Auflagescheibe 16 und dem Gewindeteil 18 verändert und die axiale Lage des Ankers beeinflußt wird. Die obere, dem Anker zugewandte Seite der Auflagescheibe 16 dient als Auflagefläche 19 zur Abstützung der Ventilfeder 7, die untere, dem Gaswechselventil zugewandte Seite dient als Auflagefläche 20 zur Abstützung der Ventilfeder 8. Drehfest mit der Auflagescheibe 16 ist eine Abdeckscheibe 31 verbunden. Fig. 2 shows a rotationally symmetrical to the longitudinal axis 13 of the gas exchange valve arranged adjusting mechanism 9 , which is designed con structively for an installation position between the valve stem 6 and to the tappet 14 . The actuating mechanism 9 comprises a washer 16 , which is fixedly connected to the armature plunger 14 , and a component 12 , which is firmly connected to the valve stem 6 and is designed as a threaded part 18 , the Aufla washer 16 and the threaded part 18 axially in the direction of Longitudinal axis 13 can be moved relative to each other. In the washer 16 , a thermomechanical actuator described below in FIG. 3 and a rotating element acted upon by the thermomechanical actuator, which triggers a movement of the threaded part 18, are accommodated, as a result of which the axial position between the washer 16 and the threaded part 18 changes and the axial position the anchor is affected. The upper side of the support disk 16 facing the armature serves as a support surface 19 for supporting the valve spring 7 , the lower side facing the gas exchange valve serves as a support surface 20 for supporting the valve spring 8 . A cover disk 31 is connected in a rotationally fixed manner to the support disk 16 .

Fig. 3 zeigt eine Ansicht von oben auf die Auflagescheibe 16. Die Auflagescheibe 16 weist eine zentrale Ausnehmung 21 auf, in die ein bewegliches Bauteil 11 eingesetzt ist, das als Rotati onselement 17 ausgeführt ist. Radial das Rotationselement 17 umgreifend ist in einer Nut in der Auflagescheibe 16 das als eigenständiges Bauteil ausgebildete, thermomechanische Stell glied 10 aufgenommen, dessen eines Ende 22 die radiale Außen seite des Rotationselements 17 beaufschlagt, welche eine Säge zahnstruktur mit Zähnen 23 aufweist, wobei das erste Ende 22 des thermomechanischen Stellglieds 10 zwischen zwei benachbarte Zähne 23 eingreift. Das zweite Ende 24 des thermomechanischen Stellglieds 10 stützt sich am Nutende in der Auflagescheibe 16 ab, so daß bei einer thermisch bedingten Längenänderung des thermomechanischen Stellglieds 10 das erste Ende 22 gegen einen Zahn 23 des Rotationselements 17 gedrückt wird und das Rotati onselement 17 um seine Rotationsachse relativ zur Auflageschei be 16 verdreht wird. Das thermomechanische Stellglied 10 um greift das Rotationselement 17 über etwa 2/3 seines Umfanges. Fig. 3 shows a top view of the support disk 16. The support plate 16 has a central recess 21 into which a movable component 11 is inserted, which is designed as a rotary element 17 . Radial the rotating member 17 is engaging around the formed in a groove in the support disk 16 as an independent component, thermo-mechanical actuator was added to 10 having one end 22, the radial outer side of the rotating member 17 loaded having a saw tooth structure with teeth 23, the first End 22 of the thermomechanical actuator 10 engages between two adjacent teeth 23 . The second end 24 of the thermomechanical actuator 10 is supported on the groove end in the support plate 16, so that the first end 22 against a tooth 23 of the rotating member 17 is pressed with a thermally induced change in length of the thermo-mechanical actuator 10 and the Rotati onselement 17 about its rotational axis be 16 is rotated relative to the support disk. The thermomechanical actuator 10 engages around the rotary element 17 over about 2/3 of its circumference.

Das thermomechanische Stellglied 10 ist bevorzugt als elek trisch beheizbares Wärmedehnelement ausgeführt, das beispiels weise eine elektrische Heizwendel aufweist. Die Stromstärke zur Beheizung der Heizwendel kann über eine Motorsteuerung in Ab hängigkeit von Motor- bzw. Betriebsparametern der Brennkraftma schine gesteuert werden. The thermomechanical actuator 10 is preferably designed as an electrically heatable thermal expansion element which, for example, has an electric heating coil. The current intensity for heating the heating coil can be controlled by a motor control in dependence on motor or operating parameters of the internal combustion engine.

In einer anderen vorteilhaften Ausführung ist das thermomecha nische Stellglied 10 ein Bimetallelement, das oberhalb und un terhalb einer Schalttemperatur unterschiedliche Stellungen ein nimmt. Gegebenenfalls können auch andere temperaturempfindliche Materialien wie zum Beispiel Formgedächtnislegierungen einge setzt werden.In another advantageous embodiment, the thermomechanical actuator 10 is a bimetal element which takes different positions above and below a switching temperature. If necessary, other temperature-sensitive materials such as shape memory alloys can be used.

Um zu verhindern, daß das Rotationselement 17 im Anschluß an eine durch das thermomechanische Stellglied 10 ausgelöste Ver drehung wieder in seine ursprüngliche Position zurückgesetzt wird, kann die aktuelle Drehlage des Rotationselements 17 durch eine Sperrklinke 25 arretiert werden, die sich an der Auflage scheibe 16 abstützt und die benachbart zum thermomechanischen Stellglied 10 zwischen zwei Zähne 23 des Rotationselements 17 eingreift. Die Sperrklinke 25, die durch eine Blattfeder 26 in Arretierstellung beaufschlagt wird, erlaubt bei Längenänderun gen des thermomechanischen Stellglieds 10 durch elastisches Nachgeben der Blattfeder 26 ein Weiterdrehen des Rotationsele ments 17, verhindert jedoch ein Zurückdrehen.In order to prevent the rotary element 17 from being reset to its original position following a rotation triggered by the thermomechanical actuator 10 , the current rotational position of the rotary element 17 can be locked by a pawl 25 which is supported on the support disk 16 and which engages adjacent to the thermomechanical actuator 10 between two teeth 23 of the rotary element 17 . The pawl 25 , which is acted upon by a leaf spring 26 in the locking position, allows for length changes of the thermomechanical actuator 10 by elastic yielding of the leaf spring 26, a further rotation of the Rotationsele element 17 , but prevents turning back.

Das Rotationselement 17 weist eine zentrale Ausnehmung auf, in die drehfest mit dem Rotationselement ein Gewindering 27 zur Aufnahme eines Gewindebolzens oder ähnliches eingesetzt ist, der gehäusefest im Gewindering 27 gehalten ist. Bei einer Dre hung des Rotationselements 17 und des Gewinderings 27 bewegt sich der Gewindebolzen axial in Richtung der Längsachse des Gaswechselventils. In Fig. 3 ist die Stirnseite des rückseitig eingreifenden Ventilschafts 6 zu erkennen.The rotary element 17 has a central recess into which a threaded ring 27 for receiving a threaded bolt or the like is inserted in a rotationally fixed manner with the rotary element and is held in the threaded ring 27 in a manner fixed to the housing. When the rotation element 17 and the threaded ring 27 are rotated, the threaded bolt moves axially in the direction of the longitudinal axis of the gas exchange valve. The front side of the valve stem 6 engaging on the rear side can be seen in FIG. 3.

Fig. 4 zeigt in der gleichen Perspektive wie Fig. 3 die Aufla gescheibe 16 mit dem darin aufgenommenen Rotationselement 17, in das das als Gewindeteil 18 ausgeführte Bauteil 12 verdrehbar eingeschraubt ist. Das Gewindeteil 18 weist radial gegenüber liegende Eingriffsöffnungen 29 auf, in die gehäusefeste An schläge einragen können, damit das Gewindeteil 18 drehfest ge sichert ist und bei einer Drehung des Rotationselements 17 das Gewindeteil 18 eine axiale Stellbewegung ausführt. Fig. 4 shows in the same perspective as Fig. 3, the Aufla disc 16 with the rotary element 17 received therein, into which the component 12 designed as a threaded part 18 is rotatably screwed. The threaded part 18 has radially opposing engaging holes 29, can protrude beats in the housing-fixed, so the threaded portion 18 rotatably ge is guaranteed and the threaded part 18 performs an axial adjusting movement during a rotation of the rotating member 17th

Die Auflagescheibe 16 ist mit vier Befestigungsaugen 28 ausge stattet, über die der Stellmechanismus am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigt werden kann.The washer 16 is equipped with four mounting eyes 28 , through which the adjusting mechanism can be attached to the cylinder head of the internal combustion engine.

Fig. 5 zeigt einen Arretiermechanismus für das Rotationselement 17 in einer anderen Ausführung. Das Rotationselement 17 wird über die an der Auflagescheibe 16 abgestützte Sperrklinke 25 arretiert, um bei einer Verkürzung des thermomechanischen Stellglieds 10 ein Zurückdrehen des Rotationselements 17 zu verhindern. Die Sperrklinke 25 wird durch eine Spiralfeder 30 in Arretierstellung beaufschlagt, wobei durch die Nachgiebig keit der Spiralfeder 30 und die Form der Zähne 23 gewährleistet ist, daß bei einer thermischen Verlängerung des Stellglieds 10 das Rotationselement 17 weiterdrehen kann. Fig. 5 shows a locking mechanism for the rotary element 17 in another embodiment. The rotary element 17 is locked via the pawl 25 supported on the support disk 16 in order to prevent the rotary element 17 from turning back when the thermomechanical actuator 10 is shortened. The pawl 25 is acted upon by a coil spring 30 in the locking position, the resilient speed of the coil spring 30 and the shape of the teeth 23 ensuring that the rotary element 17 can continue to rotate during a thermal extension of the actuator 10 .

Wie in Fig. 6 dargestellt, ist der Aufnahmeraum mit dem Rotati onselement 17 und dem thermomechanischen Stellglied 10 von der Abdeckscheibe 31 verschlossen. Das in ein Gewinde des Rotations elements 17 eingreifende Gewindeteil 18 ragt durch den nach unten offenen Aufnahmeraum hindurch und beaufschlagt den Ven tilschaft des Gaswechselventils.As shown in Fig. 6, the receiving space with the rotary element 17 and the thermomechanical actuator 10 is closed by the cover plate 31 . The engaging in a thread of the rotary element 17 threaded part 18 protrudes through the downwardly open receiving space and acts on the Ven tilschaft the gas exchange valve.

Es kann zweckmäßig sein, das Gewindeteil 18 axial und rotato risch ortsfest zu fixieren und das Rotationselement 17 axial verschieblich sowie drehbar zu lagern. In diesem Fall bewirkt eine Längenänderung des thermomechanischen Stellglieds 10 so wohl eine Drehung des Rotationselements 17 als auch eine axiale Verschiebung des Rotationselements in Richtung der Pfeile 32, wobei die axiale Verschiebung des Rotationselements auf den An kerstößel übertragen wird. It may be expedient to fix the threaded part 18 axially and rotatably in a stationary manner and to mount the rotary element 17 axially displaceably and rotatably. In this case, a change in length of the thermomechanical actuator 10 causes a rotation of the rotary element 17 as well as an axial displacement of the rotary element in the direction of the arrows 32 , the axial displacement of the rotary element being transmitted to the kerstößel.

Die Fig. 7 und 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem zwei Stellmechanismen 9, 9' in einem Gehäuse 33 axial hin tereinander geschaltet sind, um eine axiale Bewegung in beide Richtungen zu realisieren. In dieser Ausführung kann die Anker platte des Ankers sowohl in Richtung des Schließmagneten als auch in Richtung des Öffnungsmagneten verschoben werden. Der obere Steilmechanismus 9 ist axial beweglich im Gehäuse 33 ge halten und wird durch eine Feder 34 in den Sitz im Gehäuse 33 gedrückt. Der untere Stellmechanismus 9' ist so angeordnet, daß das untere Gewindeteil 18' auf eine Bodenplatte 35 des oberen Stellmechanismus drückt. Durch eine Bewegung des unteren Rota tionselements 17' wird das untere Gewindeteil 18' nach unten bewegt und der obere Stellmechanismus durch die Kraft der Feder 34 in seinen Sitz im Gehäuse 33 hineingeschoben, wodurch sich der Abstand zwischen der Unterseite des unteren Stellmechanis mus 9' und der Oberseite des oberen Stellmechanismus 9 verrin gert. FIGS. 7 and 8 show a further embodiment in which two adjusting mechanisms 9, 9 are connected 'in a housing 33 axially to behind the other, in order to realize an axial movement in both directions. In this embodiment, the armature plate of the armature can be moved both in the direction of the closing magnet and in the direction of the opening magnet. The upper steep mechanism 9 is axially movable in the housing 33 and is pressed by a spring 34 into the seat in the housing 33 . The lower adjusting mechanism 9 'is arranged such that the lower threaded part 18 ' presses on a bottom plate 35 of the upper adjusting mechanism. By movement of the lower Rota tion element 17 ', the lower threaded part 18 ' is moved down and the upper adjusting mechanism is pushed into its seat in the housing 33 by the force of the spring 34 , whereby the distance between the underside of the lower adjusting mechanism 9 'and the top of the upper adjusting mechanism 9 is reduced.

Durch eine Bewegung des oberen Rotationselements 17 wird das obere Gewindeteil 18 nach oben geschoben, wodurch sich der Ab stand zwischen der Unterseite des unteren Steilmechanismus 9' und der Oberseite des oberen Stellmechanismus 9 vergrößert.By a movement of the upper rotary member 17 , the upper threaded part 18 is pushed up, whereby the Ab stood between the bottom of the lower steep mechanism 9 'and the top of the upper adjusting mechanism 9 increases.

Gemäß Fig. 8 sind an dem die beiden Stellmechanismen umschlie ßenden Gehäuse 33 Befestigungsaugen 28 angeordnet.According to Fig. 8 33 fastening bosses 28 are arranged on the two actuating mechanisms encloses sequent housing.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ist in das Innengewinde des Rotationselements 17 das mit einem Außengewinde versehene Gewindeteil 18 eingeschraubt, das eine konusförmige Aufnahme aufweist, in die ein komplementär geformter Einsatz 36 einge setzt ist. Der Einsatz 36 verbindet den Ventilschaft 6 des Gas wechselventils unverlierbar mit dem Steilmechanismus. Auf der dem Ventilschaft 6 gegenüberliegenden Seite ist der Ankerstößel 14 fest mit der Auflagescheibe 16 verbunden, wobei der An kerstößel 14 eine radiale Erweiterung 37 aufweist, mit der das Gewindeteil 18 mit dem Einsatz 36 glockenförmig überdeckt wird. Zwischen der Erweiterung 37 und dem Einsatz 36 ist eine Feder 34 eingesetzt, die den Einsatz in die konusförmige Aufnahme im Gewindeteil 18 drückt.In the exemplary embodiment according to FIG. 9, the threaded part 18 , which is provided with an external thread, is screwed into the internal thread of the rotary element 17 and has a conical receptacle into which a complementarily shaped insert 36 is inserted. The insert 36 captively connects the valve stem 6 of the gas exchange valve with the steep mechanism. On the opposite side of the valve stem 6 , the armature tappet 14 is fixedly connected to the support disk 16 , with the tappet 14 having a radial extension 37 with which the threaded part 18 is covered in a bell shape with the insert 36 . Between the extension 37 and the insert 36 , a spring 34 is inserted, which presses the insert into the conical receptacle in the threaded part 18 .

Die Lage des Rotationselements 17 ist axial fixiert. Wird das Rotationselement 17 durch das thermomechanische Stellglied 10 verdreht, so bewegt sich das Gewindeteil 18 axial in Richtung der Längsachse 13. Durch die Kraft der Feder 34 wird der den Ventilschaft 6 festklemmende Einsatz 36 in die Aufnahme im Ge windeteil 18 gepreßt und vollführt die gleiche axiale Stellbe wegung wie das Gewindeteil 18.The position of the rotating element 17 is fixed axially. If the rotary element 17 is rotated by the thermomechanical actuator 10 , the threaded part 18 moves axially in the direction of the longitudinal axis 13 . By the force of the spring 34 , the valve stem 6 clamping insert 36 is pressed into the receptacle in Ge threaded part 18 and performs the same axial Stellbe movement as the threaded part 18th

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 ist nur ein einziges, axial in Richtung der Längsachse 13 verstellbares Bauteil 11 vorgese hen, das unmittelbar durch das thermomechanische Stellglied 10 beaufschlagt wird. Das axial verstellbare Bauteil 11 ist als zylindrische Stell- bzw. Zahnstange 38 mit Zähnen 23 ausgebil det. Auf der Außenseite der Zahnstange 38 sind thermomechani sche Stellglieder 10 vorgesehen, die als geradlinige Stell streifen ausgebildet sind und sich koaxial entlang der Außen seite erstrecken. Bei einer Ausdehnung der thermomechanischen Stellglieder 10 schiebt deren freies, in die Zähne 23 eingrei fendes Ende 22 die Zahnstange 38 in Richtung des Pfeiles 39 nach oben. Sperrklinken 25 verhindern, daß die Zahnstange 38 bei einer thermischen Verkürzung der Stellglieder 10 entgegen der Richtung des Pfeiles 39 axial zurückweicht, wobei die Sperrklinken 25 durch Blattfedern 26 an die Zähne 23 der Zahn stange 38 gedrückt werden. In the exemplary embodiment according to FIG. 10, only a single component 11 which is axially adjustable in the direction of the longitudinal axis 13 is hen, which is acted upon directly by the thermomechanical actuator 10 . The axially adjustable component 11 is ausgebil det as a cylindrical actuator or rack 38 with teeth 23 . On the outside of the rack 38 thermomechanical actuators 10 are provided, which are formed as a linear actuating strip and extend coaxially along the outer side. When the thermomechanical actuators 10 expand, their free end 22, inserted into the teeth 23, pushes the rack 38 in the direction of arrow 39 upwards. Prevent pawls 25 so that the rack 38 recedes at a thermal contraction of the actuators 10 against the direction of arrow 39 axially, the pawls 25 of the rack by leaf springs 26 to the teeth 23 are pressed 38th

Es sind sowohl zwei radial gegenüberliegende thermomechanische Stellglieder 10 als auch zwei radial gegenüberliegende Sperr klinken 25 vorgesehen.There are two radially opposite thermomechanical actuators 10 and two radially opposite pawls 25 are provided.

Claims

1. An electromagnetic actuator for actuating a gas Wech selventils in an internal combustion engine, ten with a closing Magne (2) and an opening magnet (3), between which an on ker is arranged axially displaceably (4), wherein the armature (4) having a valve stem ( 6 ) of the gas exchange valve ( 5 ) is connected to two opposing Ven tilfedern ( 7 , 8 ) acting on the gas exchange valve ( 5 ) in the open position and in the closed position ( 13 ), through which the armature ( 4 ) in the de-energized state of the magnets ( 2 , 3 ) is held in an equilibrium position between the magnets ( 2 , 3 ), and with a device for adjusting the equilibrium position of the armature ( 4 ) in a central position between the magnets ( 2 , 3 ), characterized in that the device comprises an adjusting mechanism ( 9 ) influencing the central position of the armature and / or the valve clearance with an axially adjustable component ( 11 , 12 ) which is actuated by a thermomechanical actuator song ( 10 ) can be acted upon.

2. Actuator according to claim 1, characterized in that the adjusting mechanism ( 9 ) comprises a first and a second component ( 11 , 12 ), the actuating movement of the thermomechanical actuator ( 10 ) being transferable to the first component ( 11 ), the movement of the first component ( 11 ) triggers a movement of the second component ( 12 ) and the movement of the second component ( 12 ) can be transferred to the armature ( 4 ).

3. Actuator according to claim 2, characterized in that the first component ( 11 ) is rotatable and the second component ( 12 ) axially in the direction of the longitudinal axis ( 13 ) of the armature ( 4 ) is adjustable ver.

4. Actuator according to claim 3, characterized in that the axially adjustable second component ( 12 ) is rotatably gela gert.

5. Actuator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the steep mechanism ( 9 ) is adjustable in discrete steps by the thermomechanical actuator ( 10 ).

6. Actuator according to claim 5, characterized in that the adjusting mechanism ( 9 ) comprises a component ( 11 ) with sawtooth structure and the thermomechanical actuator ( 10 ) between two adjacent teeth ( 23 ) of the sawtooth structure engages.

7. Actuator according to one of claims 1 to 6, characterized in that the component ( 11 ) on the radially outer side of the thermomechanical actuator ( 10 ) is acted upon.

8. Actuator according to claim 7, characterized in that the thermomechanical actuator ( 10 ) engages around the component ( 11 ) at least over part of its circumference.

9. Actuator according to one of claims 1 to 8, characterized in that the adjusting mechanism ( 9 ) has a member actuated by the thermomechanical actuator ( 10 ) has a rotating element ( 17 ) with a thread in which an armature ( 4 ) axially adjusting threaded part ( 18 ) engages.

10. Actuator according to claim 9, characterized in that the rotary element ( 17 ) has an axial recess with an internal thread for receiving the threaded part ( 18 ).

11. Actuator according to claim 9 or 10, characterized in that a rotation lock is provided for fixing the threaded part ( 18 ).

12. Actuator according to one of claims 1 to 8, characterized in that the adjusting mechanism ( 9 ) comprises an actuated by the thermomechanical actuator actuator rod ( 38 ).

13. Actuator according to one of claims 1 to 12, characterized in that the thermomechanical actuator ( 10 ) is a thermal expansion element.

14. Actuator according to one of claims 1 to 12, characterized in that the thermomechanical actuator ( 10 ) is a bimetallic element.

15. Actuator according to one of claims 1 to 14, characterized in that the adjusting mechanism ( 9 ) between the armature tappet ( 14 ) of the armature ( 4 ) and the valve stem ( 6 ) of the gas exchange valve ( 5 ) is arranged.

16. Actuator according to claim 15, characterized in that the armature plunger ( 14 ) with the first, from the thermomechanical actuator ( 10 ) acted upon component ( 11 ) and the valve stem ( 6 ) with the second component ( 12 ) of the Stellme mechanism ( 9 ) is connected.

17. Actuator according to one of claims 1 to 16, characterized in that the adjusting mechanism ( 9 ) is arranged at the base of a valve spring ( 7 , 8 ).