DE19840578A1 - Elektromagnetischer Aktuator zur Hubbetätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Elektromagnetischer Aktuator zur Hubbetätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine

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DE19840578A1
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Adelbert Grudno
Wolfgang Hundt
Herbert Klausnitzer
Andreas Luedtke
Michael Scholler
Dieter Zink
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/10—Connecting springs to valve members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

Für einen elektromagnetischen Aktuator zur Hubbetätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine wird zur beweglichen Anordnung eines Federtellers einer Öffnungsfeder am Aktuator-Stößel vorgeschlagen, daß der Federteller eine zum Stößel koaxiale Ausnehmung aufweist zur Aufnahme von mit dem Stößel formschlüssig zusammenwirkenden Verriegelungselementen, wobei die Kontaktflächen von Ausnehmungen und Verriegelungselementen sphärische/sphärische oder kegelförmige/sphärische oder sphärische/kegelförmige Paarungen bilden.

Description

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf einen elektromagnetischen Aktuator zur Hubbetätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine, mit einem zwischen hubbeabstandeten Schaltmagneten stößelgeführten Anker zur Ventilbetätigung in Verbindung mit einer Schließfeder und einer Öffnungsfeder, wobei die Öffnungsfeder ankerfern am ventilfernen Schließ- Schaltmagnet vorgespannt abgestützt auf den stößelgeführten Anker einwirkt und der Anker mit einem einteilig ausgeführten, beide Schaltmagnete durchsetzenden Stößel in antriebsfester Verbindung steht, und ferner der einteilige Stößel lediglich über zwei in einem Schaltmagnet oder in beiden Schaltmagneten vorgesehene Füh­ rungsbuchsen geführt angeordnet ist, wobei der Stößel über seinen freien End­ bereich mit einem beweglich angeordneten Federteller der Öffnungsfeder zusam­ menwirkt gemäß der DE 197 55 271.
Ziel der weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es, bezüglich der beweglichen Anordnung des Federtellers am Aktuator-Stößel zusätzliche Ausgestaltungen auf­ zuzeigen, die hinsichtlich der Anordnung der Öffnungsfeder relativ am Aktuator mehr Wahlmöglichkeiten eröffnen.
Dieses Ziel ist gemäß dem Patentanspruch 1 dadurch erreicht, daß der Federteller eine zum Stößel koaxiale Ausnehmung aufweist zur Aufnahme von mit dem Stößel formschlüssig zusammenwirkenden Verriegelungselementen, wobei die Kontakt­ flächen von Ausnehmung und Verriegelungselementen sphärische/sphärische oder sphärische/kegelförmige oder kegelförmige/sphärische Paarungen bilden.
Der Vorteil dieser Weiterbildung ist insbesondere in einer gesicherten Anordnung des Federtellers am Aktuatur-Stößel zu sehen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben. Insbe­ sondere ist mit der Ausgestaltung nach dem Anspruch 5 erreicht, daß der Feder­ teller mit einer zwischen diesem und dem Schließ-Schaltmagneten angeordneten Öffnungsfeder zusammenwirkt. Diese vorteilhafte Anordnung verringert wesentlich die Bauhöhe des Aktuators.
Die Erfindung ist anhand einer Zeichnung beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Aktuator,
Fig. 2 eine sphärisch/sphärische Paarung von Verriegelungselement und Innenkontur des Federtellers,
Fig. 3 eine kegelförmig/sphärische Paarung von Verriegelungselement und Innenkontur des Federtellers und
Fig. 4 eine sphärisch/kegelige Paarung von Verriegelungselement und In­ nenkontur des Federtellers.
Ein elektromagnetischer Aktuator 1 zur Hubbetätigung eines Gaswechselventils 2 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine 3 ist mit einem zwischen hub­ beabstandeten Schaltmagneten 4 und 5 stößelgeführten Anker 6 zur Ventilbetäti­ gung in Verbindung mit einer Schließfeder 7 und einer Öffnungsfeder 8 ausgerüstet.
Die Öffnungsfeder 8 wirkt ankerfern am ventilfernen Schließ-Schaltmagneten 4 vor­ gespannt abgestützt auf den stößelgeführten Anker 6 ein.
Zur Ausbildung des Aktuators 1 mit einer reibungsarmen Stößelführung ist vor­ gesehen, daß der Anker 6 mit einem einteilig ausgeführten, beide Schaltmagnete 4 und 5 durchsetzenden Stößel 9 in antriebsfester Verbindung steht, wobei der eintei­ lige Stößel 9 vorzugsweise im ventilnahen Öffnungs-Schaltmagneten 5 über zwei Führungsbuchsen 10 und 10' geführt angeordnet ist.
Zusätzlich ist zur Vermeidung ungünstiger Verspannungen durch die Öffnungsfeder 8 der den ventilfernen Schließ-Schaltmagneten 4 führungsfreie durchsetzende Stößel 9 über sein freies Ende 11 mit einem beweglichen angeordneten Federteller 12 zur Einwirkung der Öffnungsfeder 8 ausgerüstet.
Die bewegliche Verbindung zwischen dem Stößel 9 und dem Federteller 12 ist da­ durch erzielt, daß der Federteller 12 eine zum Stößel 9 koaxiale Ausnehmung 13 aufweist zur Aufnahme von mit dem Stößel 9 formschlüssig zusammenwirkenden Verriegelungselementen 14, wobei die Kontaktflächen von Ausnehmung 13 und Verriegelungselementen 14 sphärisch/sphärische oder kegelförmig/sphärische oder sphärisch/kegelförmige Paarungen bilden.
Wie aus Fig. 2 näher hervorgeht, weist der Federteller 12 einen koaxialen Kragen 15 mit konkav balliger Innenkontur 16 auf, die mit einer konvex balligen/sphärischen Außenkontur 17 der Verriegelungselemente bzw. der Ventilkeile 14 zusammenwirkt. Eine derartige bewegliche Verbindung zwischen Federteller und einem Ventilschaft ist per se beispielsweise aus der US 4 527 774 bekannt.
Eine weitere Ausgestaltung unterscheidet sich davon dadurch, daß der Federteller 12 einen koaxialen Kragen 15 mit einer konvex balligen/sphärischen Innenkontur 18 aufweist, die mit einer kegelförmigen Außenkontur 19 der Verriegelungselemente bzw. der Ventilkeile 14 zusammenwirkt.
Schließlich kann die bewegliche Verbindung auch derart gestaltet sein, daß der Fe­ derteller 12 einen koaxialen Kragen 15 mit einer kegelförmigen Innenkontur 20 auf­ weist, die mit einer konvex balligen/sphärischen Außenkontur 21 der Verriege­ lungselemente bzw. der Ventilkeile 14 zusammenwirkt.
Jede der vorgenannten beweglichen Verbindungen des Federtellers 12 mit dem Aktuator-Stößel 9 ermöglicht in vorteilhafter Weise eine bauhöhenreduzierende An­ ordnung der Öffnungsfeder 8 derart, daß der Federteller 12 mit einer zwischen die­ sem und dem Schließ-Schaltmagneten 4 angeordneten Öffnungsfeder 8 zusam­ menwirkt.
Durch die Kombination der Paarungen von vorbeschriebenen Kontaktflächen gemäß einer gelenkigen Anordnung der Fig. 2 mit 4 erhält die Federteller-Befestigung am Aktuator-Stößel zusätzliche Bewegungsfreiheitsgrade. Dadurch kann die Schief­ stellung der Feder ausgeglichen werden und die Belastung der Stößelführungen, da die Querkräfte deutlich reduziert sind. Dies macht sich in einer ebenso deutlichen Reduktion der Reibkräfte sowie des Verschleißes bemerkbar.
Darüber hinaus bewirkt die Verbindung über Ventilkeile eine um die Stößelachse frei verdrehbare Befestigung. Infolge der Kompression der Öffnungsfeder auftretende Drehmomente um diese Achse können sich dadurch nicht nachteilig auf den Aktua­ tor-Stößel auswirken. Damit sind alle Momente am Federteller reaktionsfrei.

Claims (5)

1. Elektromagnetischer Aktuator zur Hubbetätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine,
  • - mit einem zwischen hubbeabstandeten Schaltmagneten (4, 5) stößel­ geführten Anker (6) zur Ventilbetätigung in Verbindung mit einer Schließfeder (7) und einer Öffnungsfeder (8), wobei
  • - die Öffnungsfeder (8) ankerfern am ventilfernen Schließ-Schalt­ magnet (4) vorgespannt abgestützt auf den stößelgeführten Anker (6) einwirkt und
  • - der Anker (6) mit einem einteilig ausgeführten, beide Schaltmagnete (4, 5) durchsetzenden Stößel (9) in antriebsfester Verbindung steht, und ferner
  • - der einteilige Stößel (9) lediglich über zwei in einem Schaltmagnet (5) oder in beiden Schaltmagneten (4, 5) vorgesehene Führungsbuchsen (10, 10') geführt angeordnet ist, wobei
  • - der Stößel (9) über sein freies Ende (11) mit einem beweglich ange­ ordneten Federteller (12) der Öffnungsfeder (8) zusammenwirkt (. . . gemäß DE 197 55 271.4) dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der Federteller (12) eine zum Stößel (9) koaxiale Ausnehmung (13) aufweist zur Aufnahme von mit dem Stößel (9) formschlüssig zu­ sammenwirkenden Verriegelungselementen (14), wobei
  • - die Kontaktflächen von Ausnehmung (13) und Verriegelungselemen­ ten (14) sphärische/sphärische oder sphärische/kegelförmige oder kegelförmige/sphärische Paarungen bilden.
2. Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der Federteller (12) einen koaxialen Kragen (15) mit konkav bal­ liger/sphärischer Innenkontur (16) aufweist, die
  • - mit einer konvex balligen/sphärischen Außenkontur (17) der Ver­ riegelungselemente bzw. der Ventilkeile (14) zusammenwirkt (Fig. 2).
3. Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der Federteller (12) einen koaxialen Kragen (15) mit einer konvex balligen/sphärischen Innenkontur (18) aufweist, die
  • - mit einer kegelförmigen Außenkontur (19) der Verriegelungselemente bzw. der Ventilkeile (14) zusammenwirkt (Fig. 3).
4. Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der Federteller (12) einen koaxialen Kragen (15) mit einer kegel­ förmigen Innenkontur (20) aufweist, die
  • - mit einer konvex balligen/sphärischen Außenkontur (21) der Ver­ riegelungselemente bzw. der Ventilkeile (14) zusammenwirkt (Fig. 4).
5. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Federteller (12) mit einer zwischen diesem und dem Schließ-Schalt­ magneten (4) angeordneten Öffnungsfeder (8) zusammenwirkt.
DE19840578A 1998-09-05 1998-09-05 Elektromagnetischer Aktuator zur Hubbetätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine Withdrawn DE19840578A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2796200A1 (fr) * 1999-07-06 2001-01-12 Siemens Ag Commande electromagnetique, notamment pour une soupape de distribution d'un moteur a combustion interne
WO2001086123A1 (fr) 2000-05-09 2001-11-15 Johnson Controls Automotive Electronics Actionneur electromagnetique de soupape

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JP 4-287814 A.,In: Patent Abstracts of Japan *

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