DE19829858A1 - Kombinierter elektromagnetischer/pneumatischer Aktuator zur Steuerung eines Hubventils, insbesondere Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Kombinierter elektromagnetischer/pneumatischer Aktuator zur Steuerung eines Hubventils, insbesondere Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine

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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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    • F01L1/46—Component parts, details, or accessories, not provided for in preceding subgroups
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

Für einen kombinierten elektromagnetischen/pneumatischen Aktuator zur Steuerung eines Hubventils, insbesondere Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine, mit einem zwischen hubbeabstandet angeordneten Schaltmagneten vorgesehenen Anker, der zugleich als Kolben in einer Kammer diametrale Luftfedern voneinander trennt, wird zur Erzielung eines einfachen Aufbaus des Aktuators mit Ventilhub-Verstellung vorgeschlagen, daß zur Steuerung der Luftfedern vorgesehene Elektromagnetventile als elektromagnetisch gesteuerte Koaxialventile dienen.

Description

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf einen kombinierten elektromagnetischen/pneumatischen Aktuator zur Steuerung eines Hubventils, insbesondere Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine, bei dem ein mit einem Schaft des Hubventils in Antriebsverbindung stehender Anker zwischen hubbeabstandet angeordneten Schaltmagneten gegen diametral wirkende pneuma­ tische Federn gesteuert oszillierend angeordnet ist, wobei ferner ein mit dem Schaft antriebsfest verbundener Kolben eine dem Aktuator zugeordnete Kammer in diame­ trale Luftfederräume unterteilt, die zum jeweiligen Füllen und Entleeren mittels Elek­ tromagnetventile angesteuert sind.
Ein derartiger Aktuator ist beispielsweise aus der EP-A 0 328 192 bekannt. Weiter ist aus der US-A 5 611 303 ein Aktuator bekannt, wobei dem oberen, starr angeord­ neten Schließ-Schaltmagnet ein in axialer Richtung beweglich angeordneter, unterer Öffnungs-Schaltmagnet zugeordnet ist zur Erzielung eines variablen Ventilhubes. Die Verstellung des Schließ-Magneten erfolgt hydraulisch, so daß bei diesem Ak­ tuator unterschiedliche Strömungsmittel zur Erzielung pneumatischer Federn einer­ seits und einer hydraulischen Ventilhub-Verstellung andererseits erforderlich sind.
Der Einsatz unterschiedlicher Strömungsmittel an einem elektromagnetisch gesteu­ erten Aktuator zur Betätigung eines Hubventils einer Brennkraftmaschine ist in nachteiliger Weise bau- und funktionsaufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Aktuator mit variabler Ventilhub-Verstellung mit einem im Aufbau geringeren Aufwand aufzuzei­ gen.
Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 dadurch gelöst, daß als Elektro­ magnetventile elektromagnetisch gesteuerte Koaxialventile dienen.
Der Vorteil der Erfindung ist in der Auswahl besonders flinker bzw. schnell arbeiten­ der Ventile zu sehen, so daß in weiterer vorteilhafter Weise über die pneumatischen Federn die gewünschte Ventilhub-Verstellung eingesteuert werden kann, wie dies in weiterer Ausgestaltung der Erfindung im Anspruch 2 vorgeschlagen ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die kammerseiti­ gen Mündungen der pneumatischen Steuerleitungen im jeweiligen Hubendbereich des als Kolben dienenden Ankers zur Erzielung pneumatischer Anschläge jeweils durch den Anker bzw. Kolben abgesteuert sind. Damit ist in vorteilhafter Weise zwi­ schen dem Anker und dem jeweiligen Schaltmagneten ein Luftpolster erzeugt, das ein Aufschlagen des Ankers auf den jeweiligen Magneten verhindert und somit ein akustisch vorteilhaft ruhig arbeitender Aktuator erzielt ist.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen kombinierten Aktuator im Längsschnitt mit einem elektro­ magnetischen Koaxialventil für die pneumatische Öffnungsfeder und in
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein elektromagnetisches Koaxialventil für die pneumatische Schließfeder.
Ein kombinierter elektromagnetischer/pneumatischer Aktuator 1 dient zur Steuerung eines Hubventils 2 einer lediglich angedeuteten Brennkraftmaschine 3. Bei diesem Aktuator 1 ist ein mit einem Schaft 2' des Hubventils 2 in Antriebsverbindung stehender Anker 4 zwischen hubbeabstandet angeordneten Schaltmagneten 5 und 5, gegen diametral wirkende pneumatische Federn 6 und 7 gesteuert oszillierend angeordnet.
Weiter weist dieser Aktuator 1 einen mit dem Schaft 2' antriebsfest verbundenen Kolben 8 auf, der zugleich als Anker 4 dient und eine dem Aktuator 1 zugeordnete Kammer 9 in diametrale Räume 10, 11 für die Luftfedern 6, 7 unterteilt. Die Luft­ federn 6, 7 sind zum jeweiligen Füllen und Entleeren mittels Elektromagnetventilen 12 und 13 angesteuert.
Zur aufgabengemäßen Erzielung eines im Aufbau einfachen kombinierten Aktuators 1 mit variabler Ventilhub-Verstellung sind die Elektromagnetventile 12 und 13 erfin­ dungsgemäß als elektromagnetisch gesteuerte Koaxialventile 14 und 15 ausgebil­ det. Beide Koaxialventile 14 und 15 sind über den Anschluß 22 jeweils mit Druckluft versorgt. In der gezeigten Stellung des Koaxialventils 14 wird die pneumatische Schließfeder 7 im Raum 11 der Kammer 9 entspannt über die Leitungen 20,17 und 16, wogegen die pneumatische Öffnungsfeder 6 im Raum 10 der Luftkammer 9 durch Druckluftzufuhr über das Koaxialventil 15 und die Leitung 21 mit Druckluft beaufschlagt wird.
Mit den vorteilhaft schnell schaltenden elektromagnetischen Koaxialventilen 14 und 15 ist es in weiterer vorteilhafter Weise möglich, daß die der Steuerung der pneu­ matischen Federn 6 und 7 dienenden Koaxialventile 14 und 15 relativ zu den hub­ wirksamen Schaltmagneten 5 und 5, derart steuerbar sind, daß ein variabler Hub des Hubventils 2 erzielt ist.
Zur Bewirkung einer schließ- und öffnungsseitigen Anschlagdämpfung des als Kol­ ben 8 gestalteten Ankers 4 ist der Aktuator 1 weiter derart ausgebildet, daß kam­ merseitige Mündungen 18, 19 der pneumatischen Steuerleitungen 20 und 21 im jeweiligen Hubendbereich des kolbenartigen Ankers 4 zur Erzielung der pneumati­ schen Anschläge jeweils durch den Anker 4 zusätzlich abgesteuert sind.
Im Rahmen der Erfindung kann der Anker 4 auch als Doppelkegel gestaltet sein zur vorteilhaft besseren Abstimmung der Schaltmagneten 5 und 5, einerseits und der elektromagnetischen Koaxialventile 14 und 15 andererseits für eine feinfühlig an­ sprechende Hubverstellung des Hubventils 2.

Claims (3)

1. Kombinierter elektromagnetischer/pneumatischer Aktuator zur Steuerung eines Hubventils, insbesondere Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine,
  • - bei dem ein mit einem Schaft (2') des Hubventils (2) in Antriebs­ verbindung stehender Anker (4) zwischen hubbeabstandet angeord­ neten Schaltmagneten (5, 5') gegen diametral wirkende pneumati­ sche Federn (6, 7) gesteuert oszillierend angeordnet ist, wobei
  • - ferner ein mit dem Schaft (2') antriebsfest verbundener Kolben (8) eine dem Aktuator (4) zugeordnete Kammer (9) in diametrale Räume (10,11) für die Luftfedern (6,7) unterteilt, die
  • - zum jeweiligen Füllen und Entleeren mittels Elektromagnetventile (12, 13) angesteuert sind, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß als Elektromagnetventile (12, 13) elektromagnetisch gesteuerte Koaxialventile (14, 15) dienen.
2. Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die der Steuerung der pneumatischen Federn (6, 7) dienenden Koaxialventile (14, 15) relativ zu den hubwirksamen Schaltmagneten (5, 5') derart steuerbar sind, daß
  • - ein variabler Hub des Hubventils (2) erzielt ist.
3. Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß kammer­ seitige Mündungen (18, 19) der pneumatischen Steuerleitungen (20, 21) im jeweiligen Hubendbereich des als Kolben (8) dienenden Ankers (4) zur Er­ zielung pneumatischer Anschläge jeweils durch den Anker (4) bzw. den Kol­ ben (8) abgesteuert sind.
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