DE19849916C1 - Vorrichtung zum Betätigen eines Gaswechselventils mit einem elektromagnetischen Aktuator - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen eines Gaswechselventils für Brennkraftmaschinen, mit einem elektromagnetischen Aktuator, der schwimmend in einem Zylinderkopf gelagert ist und sich durch eine Stelleinheit mit einem hydraulisch beaufschlagbaren Kolben am Zylinderkopf abstützt und der einen Öffnungsmagneten und einen Schließmagneten besitzt, zwischen deren Polflächen ein Anker koaxial zum Gaswechselventil verschiebbar angeordnet ist, der auf einen Ventilschaft wirkt, wobei zwei vorgespannte Ventilfedern, von denen jeweils eine in Öffnungsrichtung und eine in Schließrichtung auf das Gaswechselventil wirken, sich mit einem Ende über einen Federteller am Ventilschaft bzw. einem Ankerstößel abstützen und sich die in Öffnungsrichtung wirkende Ventilfeder mit ihrem freien Ende am Aktuator abstützt. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß der Ventilschaft an dem Anker befestigt ist, daß sich die in Schließrichtung wirkende Ventilfeder mit ihrem freien Ende am Aktuator abstützt und die Stelleinheit in Schließstellung des Gaswechselventils den Aktuator mit einer Restschließkraft beaufschlagt und daß der Aktuator während einer Öffnungsstellung des Gaswechselventils in seiner Lage gehalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen eines Gaswechselventils mit einem elektromagnetischen Aktuator nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Elektromagnetische Aktuatoren zum Betätigen 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 direkt oder über einen Ankerstößel auf einen Ventilschaft des Gaswechselventils. Bei Aktuatoren nach dem Prinzip des Massenschwingers wirkt ein vorgespannter Federmechanismus auf den Anker. Als Federmechanismus dienen meist zwei vorgespannte Ventilfedern, von denen eine obere Ventilfeder das Gaswechselventil in Öffnungsrichtung und eine untere Ventilfeder in Schließrichtung belastet. Bei nicht erregten Magneten wird der Anker durch die Ventilfedern in einer Gleichgewichtslage zwischen den Magneten gehalten. Die Ventilfedern können gemeinsam auf einer Seite oder jeweils getrennt voneinander auf beiden Seiten des Aktuators angeordnet sein.

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 aus der Gleichgewichtslage angezogen zu werden. In geschlossener Stellung des Gaswechselventlis liegt der Anker an der Polfläche des erregten Schließmagneten an und wird von diesem gehalten. Der Schließmagnet spannt die in Öffnungsrichtung wirkende Ventilfeder weiter vor. Um das Gaswechselventil zu öffnen, wird der Schließmagnet ausgeschal­ tet und der Öffnungsmagnet eingeschaltet. Die in Öffnungsrich­ tung wirkende Ventilfeder beschleunigt den Anker über die Gleichgewichtslage hinaus, so daß dieser von dem Öffnungsmagne­ ten 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 festge­ halten. Beide Ventilfedern sind soweit vorgespannt, daß sich der Anker bei stromlosen Schaltmagneten auf eine annähernd mittlere Lage zwischen den Polflächen der Schaltmagnete ein­ stellt und daß gleichzeitig in bzw. kurz vor der Schließstel­ lung des Gaswechselventils eine Restschließkraft von der unteren Ventilfeder auf das Gaswechselventil wirkt.

Von Beginn an nicht berücksichtigte oder sich über der Zeit verändernde Größen, wie beispielsweise Fertigungstoleranzen einzelner Bauteile, Wärmedehnungen unterschiedlicher Materiali­ en, durch Fertigungstoleranzen differierende Federsteifigkeiten der oberen und der unteren Ventilfeder, sowie Setzerscheinungen durch Alterung der Ventilfedern usw., können dazu führen, daß die durch die Ventilfedern bestimmte Gleichgewichtslage nicht mit einer energetischen Mittenlage zwischen den Polflächen übereinstimmt bzw. nicht eine vorbestimmte Position aufweist. Ferner können derartige Größen und Verschleiß an den Ventilsit­ zen dazu führen, daß der Anker an der Polfläche des Schließmag­ neten nicht mit einer konstanten Schließkraft anliegt oder bereits anliegt, bevor das Gaswechselventil vollständig schließt. Heiße Brenngase, die über nicht dicht schließende Ventile abströmen, zerstören die Ventilsitze. Andererseits ist es durch unterschiedliche Wärmedehnungen möglich, daß der Anker bei geschlossenem Gaswechselventil nicht mehr vollständig an der Polfläche des Schließmagneten zum Anliegen kommt, so daß der Energiebedarf des Schließmagneten stark zunimmt. Ferner ist mit diesem Vorgang in der Regel ein reduzierter Öffnungshub des Gaswechselventils verbunden, so daß die Drosselverluste beim Ladungswechsel zunehmen und sich der Wirkungsgrad verschlech­ tert.

In der DE 196 47 305 C1 ist ein Aktuator dargestellt, der schwimmend in einem Zylinderkopf gelagert ist. Er öffnet und schließt ein Gaswechselventil, indem sein Anker zwischen zwei Elektromagneten bewegt wird und dabei auf einen Ventilschaft des Gaswechselventils wirkt. Ein Federmechanismus ist zwischen dem Aktuator und dem Ventilteller des Gaswechsel­ ventils angeordnet, wobei sich oben die Öffnungsfeder am Aktuator und unten die Schließfeder am Zylinderkopf abstützen. Auf der dem Gaswechselventil abgewandten Seite befindet sich zwischen einer mit dem Zylinderkopf verbundenen Deckplatte und dem Aktuator ein Spielausgleichselement, das sowohl positives als auch negatives Ventilspiel ausgleicht.

Das Spielausgleichselement weist einen Kolben in einem Zylinder auf. Der Kolben trennt einen ersten, dem Gaswechselventil abgewandten und brennkraftmaschinenabhängig gesteuerten Druckraum von einem zweiten, dem Gaswechselventil zugewandten Druckraum. Ein Rückschlagventil im Kolben öffnet bei Überdruck im ersten Druckraum entgegen der Kraft einer Rückhaltefeder in Richtung zum zweiten Druckraum. Die Rückhaltefeder ist so ausgelegt, daß das Rückschlagventil nicht öffnet, wenn kein Spiel vorhanden ist.

Über eine Drosselverbindung, die als definiertes Spiel zwischen dem Kolben und dem Zylinder ausgelegt ist, kann bei Belastung Druckmittel vom zweiten in den ersten Druckraum entweichen. Das Spielausgleichselement kann entweder nur Druckkräfte oder in einer anderen Ausführung während des Schließvorgangs Druck- und Zugkräfte übertragen.

Wenn das Gaswechselventil nicht vollständig schließt, weil der Aktuator zu weit in Richtung des Gaswechselventils verschoben ist, d. h. ein negatives Spiel vorliegt, stellt sich eine Druckerhöhung in dem zweiten Druckraum durch eine in Schließ­ richtung wirkende Ventilfeder des Gaswechselventils ein. Dadurch entweicht Druckmittel aus dem zweiten Druckraum über die Drosselverbindung, bis das Gaswechselventil wieder voll­ ständig schließt.

Wenn Spiel zwischen dem Ankerstößel und dem Gaswechselventil vorliegt, wird der zweite Druckraum entlastet. Der Druck im zweiten Druckraum sinkt dadurch unter den des ersten Druck­ raums, so daß das Rückschlagventil gegen die Rückhaltefeder öffnet und Druckmedium vom ersten in den zweiten Druckraum strömt, bis das Spiel ausgeglichen ist. Dieser Vorgang kann mehrere Arbeitsspiele des Ventils dauern. Weil sich beim Spielausgleich die Lage des Aktuators verändert, ändert sich damit auch die Gleichgewichtslage der Ventilfedern, so daß sie nicht mehr mit der energetischen Mittenlage übereinstimmt. Dies verändert das Schwingungsverhalten des Federmechanismus, den Energiebedarf der Magnete und den Öffnungs- und Schließvorgang der Gaswechselventile.

Aus der DE 197 02 458 A1 ist ein elektromagnetischer Aktuator für ein Gaswechselventil mit einem Ventilspielausgleich be­ kannt. Auf den Aktuator, der in einem im Zylinderkopf axial verschiebbaren Gehäuse untergebracht ist, wirkt zu beiden Seiten jeweils eine Ventilfeder, von denen sich eine unmittel­ bar am Zylinderkopf abstützt und über einen Ventilschaft Druckkräfte auf einen Ankerstößel überträgt, während die andere am anderen Ende des Ankerstößels angeordnet ist und sich über das Gehäuse und eine Stelleinrichtung am Zylinderkopf abstützt, die als Ventilspielausgleich dient. Die Stelleinrichtung ist an der Druckölversorgung der Brennkraftmaschine angeschlossen und wird mit einem Öldruck von etwa 0,5 bis 1 bar beaufschlagt. Sie verstellt das Gehäuse des Aktuators während der Schließstellung in Richtung des Gaswechselventils, bis der Ankerstößel spiel­ frei am Ventilschaft anliegt. Dabei wirkt die Stellkraft der Stelleinrichtung der Restschließkraft der unteren Ventilfeder entgegen, so daß diese entsprechend stärker dimensioniert werden muß.

Beim Öffnungshub des Gaswechselventils wird der Zufluß zur Stelleinheit durch ein Rückschlagventil blockiert. Das Aktua­ torgehäuse kann sich dann über die Stelleinheit am Zylinderkopf abstützen. Die Bewegung des Aktuators führt ferner dazu, daß der Anker und als Folge das Gaswechselventil keine exakte, definierte Bewegung mehr ausführen, so daß trotz des Spielaus­ gleichs der Öffnungshub des Gaswechselventils von einer vorge­ gebenen Sollfunktion abweicht. Es ist insbesondere zu befürch­ ten, daß das Gaswechselventil nicht mehr vollständig geöffnet werden kann und der Ventilhub verringert wird. Da sich die Bewegung des Gaswechselventils und die Aktuatorbewegung überla­ gern, setzt das Gaswechselventil mit unkontrollierten Geschwin­ digkeiten auf den Ventilsitz auf. Dadurch entstehen unerwünsch­ te Geräusche und eine höhere Belastung der Bauteile. Diese hat einen vorzeitigen Verschleiß zur Folge, insbesondere durch die hohe Impulsübertragung der aufeinandertreffenden Bauteile.

Es wurde bereits in der DE 197 57 505 A1 vorgeschlagen, das Federsystem in einem Federgehäuse unterzubringen, das mit dem Aktuator fest verbun­ den ist und auf der dem Gaswechselventil zugewandten Seite des Aktuators liegt. Die Bewegung des Ankers wird über einen zwischen den Ventilfedern des Federsystems angeordneten, gemeinsamen Federteller auf den Ventilschaft in beiden Richtun­ gen übertragen. Der schwimmend im Zylinderkopf angeordnete Aktuator stützt sich gegenüber dem Zylinderkopf über eine hydraulische Feder ab, die den Aktuator mit einer gewünschten Kraft, einer sogenannten Restschließkraft, in Schließrichtung drückt. Das Federverhalten der hydraulischen Feder und damit die Bewegungen des Aktuators können durch ein Rückschlagventil gedämpft werden. An der gegenüberliegenden Seite wirkt ein Dämpfer in entgegengesetzter Richtung auf den Aktuator, um seine axialen Bewegungen gegenüber dem Zylinderkopf zu begren­ zen und dafür zu sorgen, daß Axialschwingungen des Aktuators rasch abklingen. Ferner werden störende Geräusche des Ankers reduziert, die beim Aufsetzen entstehen, sowie die Kräfte verringert, die bei Verzögerung des Aktuators im Umkehrpunkt auf den Aktuator wirken.

Ferner ist in der DE 198 01 396 C1 eine Betätigungsvorrichtung für ein Gaswechselventil mit einem elektromagnetischen Aktuator beschrieben, der in einem Zylin­ derkopf schwimmend geführt ist. Ein Anker ist mit einem An­ kerstößel verbunden, der zu beiden Seiten des Aktuators heraus­ ragt und an der oberen Seite durch eine Öffnungsfeder belastet wird, die sich am Zylinderkopf abstützt, während sein unteres Ende auf einen Ventilschaft wirkt, der durch eine Ventilfeder in Schließrichtung des Gaswechselventils belastet ist. Zum Ausgleich von Ventilspiel ist ein Spielausgleichselement vorgesehen, das zwischen dem Aktuator und dem Gaswechselventil im Zylinderkopf angeordnet ist und thermische oder durch Verschleiß bedingte Längenänderungen und Fertigungstoleranzen ausgleicht, um ein sicheres Schließen des Gaswechselventils und die Einhaltung eines vorgegebenen Kurvenverlaufs für den Ventilhub sicherzustellen.

Das Spielausgleichselement besitzt eine Ausgleichsfeder, die sich am Zylinderkopf abstützt und den Aktuator in Schließrich­ tung nach oben drückt. Die Ausgleichsfeder wirkt über einen Verstellkolben auf den Aktuator. Sie dient nur zum Verstellen des Aktuators in Schließrichtung und ist nicht in der Lage und nicht dafür vorgesehen, eine Restschließkraft auf das Gaswech­ selventil auszuüben, da der Ankerstößel und der Ventilschaft nicht miteinander verbunden sind. Der Verstellkolben begrenzt einen Ringraum, dem über ein Rückschlagventil ein Druckmittel zugeführt wird. Über einen definierten Bewegungsspalt des Verstellkolbens kann unter Belastung Druckmittel aus dem Ringraum gedrosselt entweichen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Betätigen von Gaswechselventilen mit einer Stelleinheit zu schaffen, bei der das Gaswechselventil in Schließstellung mit einer konstanten Restschließkraft beaufschlagt wird, ohne in der übrigen Zeit das Betätigungsverhalten des Aktuators zu beeinträchtigen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausge­ staltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprü­ chen entnommen werden können.

Nach der Erfindung ist der Ventilschaft an dem Anker befestigt, und zwar direkt oder indirekt, indem er mit einem Ankerstößel einstückig oder lösbar verbunden ist. Das Federsystem ist in einem Federgehäuse untergebracht, das mit dem Aktuator verbun­ den ist, so daß sich beide Ventilfedern jeweils mit einem Ende in entgegengesetzter Richtung am Aktuator abstützen, während ihr anderes Ende auf den Ventilschaft wirkt. Bei einer Verstel­ lung des Aktuators bewegen sich die Fußpunkte der Ventilfedern mit, so daß die Mittenlage des Ankers zu den Polflächen der Schaltmagnete erhalten bleibt. Ferner können die Ventilfedern ausschließlich auf das zeitliche Schwingungsverhalten ausgelegt werden, das für das Öffnen und Schließen des Gaswechselventils erforderlich ist.

Die Stelleinheit, die das Gaswechselventil in Schließstellung beaufschlagt und sich am Zylinderkopf abstützt, erzeugt unab­ hängig von den Ventilfedern eine vorgegebene Restschließkraft, die über die Lebensdauer konstant bleibt. Die in der Schließ­ stellung durch die Stelleinheit bewirkte Lage des Aktuators wird beibehalten, wenn das Gaswechselventil öffnet. Der Aktua­ tor kann durch eine ansteuerbare Klemmvorrichtung gehalten werden, z. B. indem die Klemmvorrichtung öffnet, sobald der Schließmagnet aktiviert wird, und im übrigen geschlossen ist.

Eine weitere Möglichkeit, den Aktuator während der Zeit in seiner Lage zu halten, wenn das Gaswechselventil geöffnet ist, besteht darin, daß ein durch einen Kolben und einen Arbeitszy­ linder gebildeter Arbeitsraum der Stelleinheit während der Öffnungszeit des Gaswechselventils hydraulisch blockiert ist. Zweckmäßigerweise wird der Zufluß der Druckflüssigkeit zum Arbeitsraum in Abhängigkeit von der Bewegung des Gaswechselven­ tils gesteuert, so daß die Stelleinheit während der Schließ­ stellung des Gaswechselventils mit einem vorgegebenen Druck beaufschlagt wird und den Aktuator mit einer entsprechenden Restschließkraft belastet, im übrigen aber hydraulisch bloc­ kiert ist. Hierzu weist der Ventilschaft des Gaswechselventils nach einer Ausgestaltung der Erfindung eine Ringnut im Bereich einer Ventilführung auf, wobei die Ringnut in Schließstellung des Gaswechselventils beide Zuflußabschnitte miteinander verbindet.

Wird der Arbeitsraum der Stelleinrichtung hydraulisch bloc­ kiert, wirkt das Gewicht des Aktuators auf den Arbeitsraum der Stelleinheit, so daß während des Stillstands der Brennkraftma­ schine über Leckagen Druckmittel aus dem Arbeitsraum entweichen kann und sich der Aktuator soweit verstellt, daß bei einer erneuten Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine der Start erschwert wird oder nicht mehr möglich ist. Es ist daher vorteilhaft, eine Haltefeder vorzusehen, die in Schließrichtung des Gaswechselventils auf den Aktuator wirkt und das Gewicht des Aktuators ausgleicht. Dadurch wird der Aktuator auch.in der Ruhephase der Brennkraftmaschine in seiner Arbeitsposition gehalten und ein heuer Start begünstigt.

Aus baulichen Gründen ist es günstig, beide Ventilfedern in einem Federgehäuse zwischen dem Öffnungsmagneten und dem Gaswechselventil anzuordnen, wobei das Federgehäuse mit dem Öffnungsmagneten verbunden ist und sich am Kolben der Stellein­ heit abstützt. Dieser ist in einem die Ventilführung umgebenden Zylinder dichtend und axial geführt und begrenzt den Arbeits­ raum zu einer Stirnseite hin. Dabei kann der Kolben mit dem Federgehäuse eine Baueinheit bilden, indem das Federgehäuse am äußeren Umfang gegenüber dem Arbeitszylinder und im Bereich eines Federteilers der Ventilfeder gegenüber der Ventilführung abgedichtet ist.

Um die Mittenlage der Ventilfedern justieren zu können, ist es zweckmäßig, daß mindestens ein Fußpunkt der Ventilfedern innerhalb des Federgehäuses axial verstellbar ist. Zweckmäßi­ gerweise wird der dem Gaswechselventil zugewandte Federteller über ein Stellgewinde am äußeren Umfang im Federgehäuse gehal­ ten.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbe­ schreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination.

Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Teilschnitt durch eine erfindungs­ gemäße Vorrichtung,

Fig. 2 eine Variante zu Fig. 1 und

Fig. 3 eine weitere Variante.

Ein elektromagnetischer Aktuator 2 ist in eine Ausnehmung eines Zylinderkopfs 5 eingelassen, die mit einem Zylinderkopfdeckel 4 verschlossen ist. Er betätigt ein Gaswechselventil 1, das mit seinem Ventilschaft 11 mittels einer Ventilführung 15 in dem Zylinderkopf 5 geführt ist. Der Aktuator 2 besitzt zwei Schalt­ magnete, und zwar oben einen Schließmagneten 8 und unten einen Öffnungsmagneten 7. Zwischen den Polflächen der Schalt­ magnete 7 und 8 bewegt sich ein Anker 9, der über einen An­ kerstößel 10 auf den Ventilschaft 11 des Gaswechselventils 1 wirkt.

Zwischen dem Öffnungsmagneten 7 und dem Gaswechselventil 1 besitzt der Aktuator 2 ein Federgehäuse 19, in dem ein Federme­ chanismus, bestehend aus zwei Ventilfedern 16 und 17, unterge­ bracht ist. Die Ventilfedern 16, 17 stützen sich mit einem Ende an einem gemeinsamen Federteller 14 ab, der am Ventilschaft 11 befestigt ist. Dabei wirkt die obere, vorgespannte Ventilfeder 16 in Öffnungsrichtung, indem sie sich mit ihrem freien Ende am Öffnungsmagneten 7 abstützt, während die untere, vorgespannte Ventilfeder 17 in Schließrichtung wirkt, indem sie sich über einen Federteller 18 mit einem Stellgewinde 21 im Federgehäuse 19 und damit ebenfalls am Aktuator 2 axial verstellbar ab­ stützt. Durch die Gleichgewichtslage der Ventilfedern 16, 17 wird die Lage des Ankers 9 bestimmt, wenn die Magnete 7, 8 stromlos geschaltet sind. Diese Lage soll zweckmäßigerweise einer energetischen Mittenlage entsprechen, die durch das Stellgewinde 21 eingestellt werden kann.

Die Darstellungen zeigen den Aktuator 2 in der Schließstellung, in der der Schließmagnet 8 bestromt ist, und der Anker 9 an der Polfläche des Schließmagneten 8 anliegt. Gleichzeitig ist das Gaswechselventil 1 geschlossen, indem sein Ventilteller 12 auf einem Ventilsitzring 13 aufsitzt, der im Zylinderkopf 5 einge­ lassen ist und die Öffnung eines Gaswechselkanals 3 bildet. Werden der Schließmagnet 8 stromlos geschaltet und der Öffnungs­ magnet 7 bestromt, öffnet das Gaswechselventil 1, bis der Anker 9 an der Polfläche des Öffnungsmagneten 7 anliegt. Damit ist der maximale Öffnungshub erreicht.

Auf den Aktuator 2 wirkt als Spielausgleichselement eine Stelleinheit 6, die sich an dem Zylinderkopf 5 abstützt und den schwimmend im Zylinderkopf 5 gelagerten Aktuator 2 axial in Schließrichtung nachstellt und mit einer Restschließkraft belastet, sobald das Gaswechselventil 1 die Schließposition erreicht hat. Da sich die Ventilfedern 16 und 17 in einem Federgehäuse 19 des Aktuators 2 befinden und somit das Federsy­ stem mit diesem eine Baueinheit bildet, wird die Gleichge­ wichtslage und die Mittenlage von der Verstellung des Aktuators 2 durch die Stelleinheit 6 nicht beeinflußt. Außerdem wird das Gaswechselventil 1 stets mit einer konstanten Restschließkraft geschlossen, die vorgegeben und von der Stelleinheit 6 aufge­ bracht wird, so daß die Ventilfedern 16, 17 entsprechend schwächer dimensioniert werden können. Gleichzeitig wird das Ventilspiel in der Schließposition des Gaswechselventils 1 ausgeglichen und die Lage des Aktuators 2 gesichert, solange das Gaswechselventil 1 geöffnet ist.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 wird der Aktuator 2 im Zylinder­ kopf 5 oder in einem mit diesem fest verbundenen Zylinderkopf­ deckel 4 durch eine Klemmvorrichtung 25 gehalten. Diese wird durch Federkraft in Klemmstellung gebracht und durch Magnet­ kräfte gelöst, sobald der Schließmagnet 8 aktiviert wird. Wenn die Klemmvorrichtung 25 gelöst ist, wirkt die Stelleinrichtung 6 in Schließrichtung auf den Aktuator 2, bis der Ventilteller 12 mit einer vorgegebenen Restschließkraft am Ventilsitzring 13 anliegt. Gleichzeitig liegt der Anker 9 an der Polfläche des Schließmagneten 8 an.

Die Stelleinrichtung umfaßt einen Kolben 22, der in einem Arbeitszylinder 20 dichtend geführt ist und einen Arbeitsraum 23 begrenzt. Zu diesem führt ein Druckkanal 24, über den der Kolben 22 mit einem vorgegebenen Druck beaufschlagt wird. Der Kolben 22 stützt sich am Federgehäuse 19 ab, so daß mit dem Kolben 22 das Federgehäuse 19 und der Aktuator 2 axial verscho­ ben werden können. Wird der Öffnungsmagnet 7 aktiviert und der Schließmagnet 8 stromlos, sperrt die Klemmvorrichtung 25 durch Federkraft und hält den Aktuator 2 in seiner Position.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 entfällt die Klemmvorrichtung 25. Statt dessen wird der Arbeitsraum 23 der Stelleinheit 6 hydraulisch blockiert, sobald das Gaswechselventil 1 öffnet. Hierzu besitzt der Ventilschaft 11 eine Ringnut 29, über die zwei Zuflußabschnitte 27, 28 des Druckkanals 24 in der Schließ­ stellung des Gaswechselventils 1 verbunden sind. Wenn das Gaswechselventil 1 öffnet, wird die Verbindung über die Ringnut 29 unterbrochen und der Arbeitsraum 23 ist verschlossen, so daß der Aktuator 2 in der Position der Schließstellung gehalten wird. Damit sich der Arbeitsraum 23 nicht unter dem Gewicht des Aktuators 2 über Leckagen während des Stillstands der Brenn­ kraftmaschine entleeren kann und sich damit die Mittenlage des Ventils 1 ändert, stützt eine Haltefeder 26 das Gewicht des Aktuators 2 gegenüber dem Zylinderkopf 5 ab. Die Haltefeder 26 ist nur für das Gewicht des Aktuators 2 ausgelegt und beein­ flußt im übrigen nicht das Schwingungsverhalten der Vorrichtung zur Betätigung des Gaswechselventils 1.

Wie Fig. 3 zeigt, kann die Haltefeder als Tellerfeder 32 ausgebildet und/oder im Arbeitsraum 23 angeordnet sein und sich über einen Federteller 33 am Zylinderkopf 5 abstützen. Diese Ausführung zeigt ferner, daß das Federgehäuse 19 mit dem Federteller 18 einen Arbeitskolben bildet, indem das Federge­ häuse 19 durch einen Dichtring 31 im Arbeitszylinder 20 abge­ dichtet ist, während der Federteller 18 an der Ventilführung 15 über einen Dichtring 30 dicht anliegt. Im übrigen arbeitet die Ausführung nach Fig. 3 in gleicher Weise wie die Ausführung nach Fig. 2.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Betätigen eines Gaswechselventils (1) für Brennkraftmaschinen, mit einem elektromagnetischen Aktuator (2), der schwimmend in einem Zylinderkopf (5) gelagert ist und sich durch eine Stelleinheit (6) mit einem hydraulisch beaufschlagbaren Kolben (22) am Zylinderkopf (5) abstützt und der einen Öffnungsmagneten (7) und einen Schließmagneten (8) besitzt, zwischen deren Polflächen ein Anker (9) koaxial zum Gaswechselventil (1) verschiebbar angeordnet ist, der auf einen Ventilschaft (11) wirkt, wobei zwei vorgespannte Ventilfedern (16, 17), von denen jeweils eine in Öffnungsrichtung und eine in Schließrichtung auf das Gaswechselventil (1) wirken, sich mit einem Ende über einen Federteller (14) am Ventilschaft (11) bzw. einem Ankerstößel (10) abstützen und sich die in Öffnungsrichtung wirkende Ventilfeder (16) mit ihrem freien Ende am Aktuator (2) abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (11) an dem Anker (9) befestigt ist, daß sich die in Schließrichtung wirkende Ventilfeder (17) mit ihrem freien Ende am Aktuator (2) abstützt, daß die Stelleinheit (6) in Schließstellung des Gaswechselventils (1) den Aktuator (2) mit einer Restschließkraft (24, 23) beaufschlagt und daß der Aktuator (2) während einer Öffnungsstellung des Gaswechselventils (1) in seiner Lage gehalten wird (25).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (2) durch eine ansteuerbare Klemmvorrichtung (25) gehalten wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch den Kolben (22) und einen Arbeitszylinder (20) gebildeter Arbeitsraum (23) der Stelleinheit (6) während der Öffnungszeit des Gaswechselventils (1) hydraulisch blockiert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Gaswechselventils (1) den Zufluß (27, 28) einer Druckflüssigkeit zum Arbeitsraum (23) steuert (29; Fig. 2, 3).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (11) des Gaswechselventils (1) eine Ringnut (29) im Bereich einer Ventilführung (15) aufweist, wobei die Ringnut (29) in Schließstellung des Gaswechselventils (1) zwei Zuflußabschnitte (27, 28) miteinander verbindet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Aktuator (2) in Schließrichtung des Gaswechselventils (1) eine Haltefeder (26, 32) wirkt, die zum Ausgleich des Gewichts des Aktuators (2) ausgelegt ist und sich am Zylinderkopf (5) abstützt (Fig. 2, 3).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltefeder (26, 32) auf den Kolben (22, 18, 19) der Stelleinheit (6) wirkt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltefeder eine Tellerfeder (33) ist (Fig. 3).

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ventilfedern (16, 17) in einem Federgehäuse (19) zwischen dem Öffnungsmagneten (7) und dem Gaswechselventil (1) angeordnet sind, wobei das Federgehäuse (19) mit dem Öffnungsmagneten (7) verbunden ist und sich an dem Kolben (22) der Stelleinheit (6) abstützt, der in einem die Ventilführung (15) umgebenden Arbeitszylinder (20) dichtend und axial geführt ist und den Arbeitsraum (23) begrenzt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Federgehäuse (19) und der Kolben (18, 19) eine Baueinheit bilden, wobei das Federgehäuse (19) am äußeren Umfang gegenüber dem Arbeitszylinder (20) und im Bereich eines Federtellers (18) der unteren Ventilfeder (17) gegenüber der Ventilführung (15) abgedichtet ist (31, 30; Fig. 3).

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Federteller (18) der unteren Ventilfeder (17) innerhalb des Federgehäuses (19) axial verstellbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Federteller (18) über ein Stellgewinde (21) am äußeren Umfang im Federgehäuse (19) gehalten ist.