DE19947848A1 - Aktuator zur Betätigung eines Stellgliedes, insbesondere eines Gaswechselventils mit einseitiger Federanordnung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Aktuator zur Betätigung eines Stellgliedes (1), insbesondere eines Gaswechselventils an einer Kolbenbrennkraftmaschine, mit zwei in einem Gehäuse (20) angeordneten Elektromagneten (14, 15), deren Polflächen (13) einander zugekehrt sind, zwischen denen ein Anker (12) hin und her bewegbar gegen die Kraft einer Federanordnung (4) geführt ist, die bei einer Mittelstellung des Ankers (12) zwischen den beiden Polflächen (13) ungespannt ist, und mit einem mit dem Anker (12) fest verbundenen Stellmittel (11), sowie mit einem zwischen den durch Stellmittel (11) und Stellglied (1) gebildeten Stellelementen angeordneten und mit diesem jeweils endseitig verbundenen Koppelelement (10) mit Längenausgleich.

Description

Aus DE-A-33 07 070 ist ein Aktuator zur Betätigung eines Stellgliedes, insbesondere eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem ein Anker zwischen den Polflächen zweier Elektromagneten gegen die Kraft von zwei in ihrer Kraftwirkung gegeneinander gerichtete Rückstellfe­ dern hin- und herbewegbar geführt ist. Das System ist so aus­ gebildet, das bei stromlos gesetzten Elektromagneten der An­ ker durch die beiden gegeneinander wirkenden Rückstellfedern in der Mittelstellung zwischen den beiden Polflächen gehal­ ten wird. Dieses bekannte System setzt voraus, daß die bei­ den Rückstellfedern in ihrer Geometrie, insbesondere in der ungespannten Federlänge, und in ihrer Federkennlinie prak­ tisch identisch sind, um möglichst gleiche Magnetkräfte je­ weils zum Anziehen und Halten des Ankers an den Polflächen und möglichst gleiche Federkräfte jeweils zum Beschleunigen des Ankers beim Lösen von den Polflächen und beim Bremsen des Ankers bei der Annäherung an die Polflächen darstellen zu können. Derartige Federn sind üblicherweise als Schrauben­ druckfedern ausgebildet. Bei einer industriellen Massenher­ stellung derartiger Schraubendruckfedern ist es jedoch nicht möglich, in genügender Stückzahl und zu vertretbaren Kosten identische Federn zur Verfügung zu stellen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Aktuator der vorstehend beschriebenen Art zu konzipieren, der größere Toleranzen für die Federn sowohl hinsichtlich der Federgeome­ trie als auch hinsichtlich der Federkennlinie zuläßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Aktua­ tor zur Betätigung eines Stellgliedes, insbesondere eines Gaswechselventils an einer Kolbenbrennkraftmaschine, mit zwei in einem Gehäuse angeordneten Elektromagneten, deren Polflä­ chen einander zugekehrt sind und zwischen denen ein Anker hin und her bewegbar gegen die Kraft einer Federanordnung geführt ist, die bei einer Mittelstellung des Ankers zwischen den beiden Polflächen ungespannt ist, und mit einem mit dem Anker fest verbundenen Stellmittel, sowie mit einem zwischen Stell­ mittel und Stellglied angeordneten und mit diesen jeweils endseitig verbundenen Koppelelement mit Längenausgleich. Stellmittel und Stellglied werden nachstehend jeweils auch als "Stellelement" bezeichnet.

Ein derartiger Aktuator bietet den Vorteil, daß die Federan­ ordnung durch auf Zug und Druck oder auch auf Biegung bean­ spruchbare Federn gebildet werden kann, insbesondere auch durch eine einzelne Feder verwirklicht werden kann. Die unge­ spannte Federanordnung ist so konzipiert, daß sie jeweils aus der Mittelstellung des Ankers zwischen den beiden Polflächen heraus in die eine bzw. die andere Richtung gespannt wird und dann als Rückstellkraft gegen die auf den Anker wirkende Ma­ gnetkraft wirksam wird, wobei in beiden Bewegungsrichtungen praktisch das gleiche Federverhalten gegeben ist. Durch das Koppelelement, das beispielsweise und bevorzugt zwischen dem mit dem Anker fest verbundenen Stellmittel und dem Stell­ glied, beispielsweise dem Schaft eines Gaswechselventils an­ geordnet ist, wird der erforderliche Formschluß zwischen den beiden Stellelementen gewährleistet, so daß sich der Anker und das Stellglied als eine Einheit auf Zug und Druck hin- und herbewegt und durch den Längenausgleich jeweils eine zuver­ lässige Endlage von Anker und Stellglied gewährleistet ist.

Bei einer derartigen Federanordnung wird beispielsweise für die Anwendung als Aktuator zur Betätigung eines Gaswechsel­ ventils im stromlos gesetzten Zustand das Gaswechselventil im halben Hub geöffnet gehalten, so daß bei Bestromung des einen Elektromagneten das Gaswechselventil in die Schließstellung bewegt wird und bei Bestromung des anderen Elektromagneten das Gaswechselventil in die volle Öffnungsstellung bewegt wird. Um bei Gaswechselventilen störenden äußeren Einflüssen entgegenwirken zu können, wie sie beispielsweise durch wech­ selnde Temperaturen gegeben sind, die zu wechselnden Längen der beiden Stellelemente führen oder auch zum Ausgleich von Bauteilverschleiß, der ebenfalls zu Längenänderungen führen kann, ist das den Formschluß zwischen den beiden Stellelemen­ ten bewirkende Koppelelement so ausgebildet, daß ein automa­ tischer Längenausgleich gegeben ist. Insbesondere bei der Verwendung als Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselven­ tils kommt es darauf an, daß in der Schließstellung des Gas­ wechselventils der Ventilteller dichtend an Ventilsitz an­ liegt und gleichzeitig der Anker auch an der Polfläche des Schließmagneten anliegt, da nur dann gewährleistet ist, daß die Schließstellung mit einem minimalen Haltestrom und damit mit einem geringen Energieaufwand gehalten werden kann. Bei Erhöhung der Betriebstemperatur erfährt das mit dem Anker verbundene bolzenförmig ausgebildete Stellmittel ebenso wie der Schaft des Ventils als Stellglied einen Längenzuwachs, so daß bei einer starren Kopplung der Stellelemente, d. h. An­ kerbolzen und Ventilschaft, der Ventilteller nicht mehr am Ventilsitz anliegen würde, wenn der Anker an der Polfläche des Schließmagneten anliegt. Das Koppelelement ist erfin­ dungsgemäß so ausgelegt, daß diese Längenänderung kompensiert wird, und zwar so, daß in kaltem Zustand mit Verminderung der Gesamtlänge, wenn der Ventilteller schon am Ventilsitz an­ liegt, der Anker noch an der Polfläche des Schließmagneten ebenso zur Anlage kommen kann, wie bei einer Längenänderung infolge Erwärmung der Ventilsitze erreicht wird, wenn der An­ ker schon an der Polfläche anliegt. Damit ergibt sich selbst­ tätig ein Ausgleich, so daß in der Schließstellung sowohl der Ventilteller als auch der Anker an der Polfläche des Schließ­ magneten immer zuverlässig anliegt.

In der einfachsten Ausgestaltung ist das Koppelelement zumin­ dest in Bewegungsrichtung der beiden Stellelemente federnd nachgiebig ausgebildet. Bei der Anwendung für ein Gaswechsel­ ventil an einer Kolbenbrennkraftmaschine ist die Ausbildung so vorgesehen, daß selbst bei der größten denkbaren Längenän­ derung der als Einheit anzusehenden, über das Koppelelement miteinander verbundenen, durch den Ankerbolzen gebildeten Stellmittels einerseits und durch den Schaft des das Stell­ glied darstellenden Ventilkörpers andererseits, in der die Schließstellung definierenden Endstellung das Koppelelement zumindest noch geringfügig auf Zug belastet ist, wenn der Ventilkörper am Ventilsitz anliegt und der Anker an der zuge­ hörigen Polfläche des als Schließmagneten dienenden Elektro­ magneten anliegt, so daß eine einwandfreie Schließstellung gewährleistet ist. In der einfachsten Ausführungsform kann hierbei das Koppelelement als Federelement ausgebildet sein.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Koppelelement ein geschlossenes Gehäuse aufweist. Die Ausbil­ dung als Gehäuse erlaubt eine Reihe unterschiedlicher kon­ struktiver Weiterbildungen der Erfindung.

In einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Ge­ häuse elastisch ausgebildete Wandungen aufweist. Damit ist ein Koppelelement möglich, das aus einem gummielastischen Werkstoff, beispielsweise einem Elastomer mit Faser- oder Me­ talleinlagen als Verstärkung gebildet sein kann und eine im wesentlichen schlauchförmige Form aufweist. Dieses schlauch­ artige Gehäuse wird jeweils endseitig mit den beiden Stelle­ lementen fest verbunden, wobei der Gehäuseinnenraum gegenüber der Übergebung abgedichtet ist. Die erforderliche Elastizität zur Überbrückung des zwischen den beiden Stellelementen vor­ gegebenen Spiels wird bei einem Gaswechselventil durch das verwendete Material und auch ggf. durch die Formgebung des schlauchartigen Gehäuses erzielt. Bei Zugbeaufschlagung des Gehäuses öffnet sich der Spalt zwischen den beiden Stellele­ menten, während bei der Kraftbeaufschlagung in der anderen Richtung, bei einem Gaswechselventil in Öffnungsrichtung, die beiden Stellelemente unmittelbar aneinander zur Anlage kom­ men.

Um insbesondere im letzten Fall zu einer Dämpfung zu gelan­ gen, ist es zweckmäßig, wenn der Gehäuseinnenraum mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Wird das System so bewegt, daß das Koppelelement auf Druck beaufschlagt wird und dementsprechend das mit dem Anker verbundene Stellmittel nach Überwindung des Spaltes am Stellglied zur Anlage kommt, muß bei einer Füllung mit Flüssigkeit zunächst die Flüssigkeit aus dem Spaltzwi­ schenraum verdrängt werden, so daß sich hier eine Dämpfung beim Auftreffen des Stellmittels auf dem Stellglied ergibt. Das Maß der Dämpfung kann über die Viskosität der eingefüll­ ten Flüssigkeit, aber auch durch die Geometrie des mit Öl ge­ füllten Innenraums des Gehäuses beeinflußt werden, so daß nicht nur die Flüssigkeit verdrängt werden muß, sondern gleichzeitig auch durch die verdrängte Flüssigkeit die Gehäu­ sewandung aufgeweitet werden muß.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Gehäuse starre Wandungen aufweist und mit einem der beiden Stellelemente verbunden ist und daß im Gehäuse ein Schiebekörper angeordnet ist, der mit dem anderen Stellele­ ment verbunden ist und der über eine Feder mit dem Gehäuse verbunden ist. Je nach der Zuordnung von Gehäuse und Schiebe­ körper kann die Feder als Druckfeder oder als Zugfeder ausge­ bildet sein. Die Anordnung muß hierbei so getroffen sein, daß in einer Bewegungsrichtung, bei Gaswechselventilen in Rich­ tung der Schließbewegung, zwischen den beiden Stellelementen eine elastische Kopplung vorhanden sein muß, während in der anderen Bewegungsrichtung zwischen dem Schiebekörper und dem Gehäuse ein ggf. einstellbares Spiel vorhanden sein muß, so daß nach Überwindung des Spiels beide Teile aneinander zur Anlage kommen und sich als Einheit in die Gegenrichtung bewe­ gen können.

Auch durch die Ausbildung des Koppelelementes in Form eines Gehäuses mit starren Wandungen und darin geführtem Schiebe­ körper ist eine Füllung mit Flüssigkeit und damit die Vorgabe einer Dämpfungswirkung für wenigstens eine Bewegungsrichtung möglich. Hierzu ist entsprechend einer Ausgestaltung der Er­ findung vorgesehen, daß der Schiebekörper zumindest in bezug auf eine Bewegungsrichtung als Kolben ausgebildet ist und mit wenigstens einem als Zylinder ausgebildeten Teil des Gehäuses zusammenwirkt, wobei der Spalt zwischen Zylinderwandung und Kolbenwandung als Durchtrittsspalt für die Flüssigkeit mit Drosselwirkung ausgestaltet ist, der sich in den Gehäusein­ nenraum im Gehäuse öffnet, und daß dem Gehäuse ein Flüssig­ keitsaufnahmeraum zugeordnet ist, der einerseits mit dem Ge­ häuseinnenraum und andererseits über ein Rückschlagventil mit dem Zylinderraum in Verbindung steht. Damit ist auch bei ei­ nem Gehäuse mit starren Wandungen, Schiebekörper und zwi­ schengeschalteter mechanischer Feder, für zumindest eine Be­ wegungsrichtung eine Dämpfungsmöglichkeit gegeben.

Um eine Dämpfungswirkung in beide Bewegungsrichtungen zu er­ zielen, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgese­ hen, daß im Gehäuse zwei Zylinder vorgesehen sind, mit denen der Schiebekörper als doppelt wirkender Kolben zusammenwirkt und daß der zweite Zylinder über ein Rückschlagventil mit dem Gehäuseinnenraum in Verbindung steht.

In zweckmäßiger weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß der Flüssigkeitsaufnahmeraum mit federnd nach­ giebigen Wandungen versehen ist. Damit besteht die Möglich­ keit, ein federndes Koppelelement mit hydraulischer Dämpfung als geschlossenes System auszubilden, da die sich jeweils beim Dämpfungsvorgang durch den Flüssigkeitsaustausch zwi­ schen den einzelnen Räumen ergebenden Volumenveränderungen, für die Flüssigkeit im Flüssigkeitsaufnahmeraum ausgleichen können.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von Aus­ führungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Grundanordnung eines elektromagnetischen Aktuators zur Betätigung eines Gaswechselventils, mit einseitiger Federanordnung,

Fig. 2 Eine Ausführungsform eines Koppelelementes in Form eines Gehäuses mit elastischen Gehäuse­ wandungen,

Fig. 3 eine Ausführungsform eines Koppelelementes in Form eines Gehäuse mit starren Gehäusewandungen ohne Dämpfung,

Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform gem. Fig. 3 mit einseitiger Dämpfung,

Fig. 5 die Ausführungsform gem. Fig. 4 in Öffnungsstellung des Gaswechselventils,

Fig. 6 eine abgewandelte Ausführungsform gem. Fig. 4 mit zweiseitiger Dämpfung.

Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch den Zylinderkopf ei­ ner Kolbenbrennkraftmaschine im Bereich eines mit einem Ven­ tilschaft 2 versehenen Gaswechselventils 1. Der Ventilschaft 2 ist an einer Führung 3 des Zylinderkopfes abgedichtet ge­ führt und steht mit einer als Schraubenfeder gewickelten Fe­ deranordnung 4 in Verbindung. Die Verbindung ist hierbei so vorgesehen, daß die Federanordnung 4 sowohl auf Zug als auch auf Druck beansprucht werden kann. In der (dargestellten Stel­ lung befindet sich die Federanordnung in ungespanntem Zu­ stand. Das freie Ende 9 des Ventilschaftes 2 ist über ein Koppelelement 10 mit einem Stellmittel 11 in Form eines Füh­ rungsbolzens mit einem Anker 12 verbunden. Über eine Ver­ stellmöglichkeit der oberen Federbefestigung kann die Mittel­ lage des Ankers 12 zwischen den beiden Elektromagneten 14 und 15 eingestellt werden.

Die Federanordnung 4 ist hierbei in ihrer Länge so bemessen, daß der Ventilteller 6 sich im ungespannten Zustand auf der halben Hubhöhe befindet. Die durch einen Ventilsitz 7 be­ grenzte Gasdurchtrittsöffnung 8 ist somit halb geöffnet. Wird der Anker 12 nach oben bewegt und die Federanordnung 4 auf Druck beansprucht, kommt der Ventilteller 6 am Ventilsitz 7 zur Anlage und die Gasdurchtrittsöffnung 8 ist geschlossen. Wird die Federanordnung 4 bei einer Bewegung in Gegenrichtung auf Zug beansprucht, wird die Gasdurchtrittsöffnung 8 voll freigegeben. Das Gaswechselventil 1 mit seinem Ventilteller 6 und mit dem Ventilschaft 2 bildet hierbei ein Stellglied.

Der Anker 12 ist zwischen zwei mit Abstand zueinander ange­ ordneten und einander zugekehrten Polflächen 13 von zwei Elektromagneten 14 und 15 hin- und herbewegbar angeordnet. Die Abmessungen sind so getroffen, daß sich bei ungespannter Federanordnung 4 der Anker 12 in der Mittellage zwischen den beiden Polflächen 13 befindet. Wird der als Schließmagnet dienende Elektromagnet 14 bestromt, dann wird der Anker 12 angezogen und kommt an der Polfläche 13 des Schließmagneten 14 zur Anlage. Das Gaswechselventil ist geschlossen.

Wird der Schließmagnet 14 stromlos gesetzt, dann löst sich der Anker 12 von der Polfläche 13 des Schließmagneten 14. Dann wird der als Öffnermagnet dienende Elektromagnet 15 be­ stromt, und der Anker wird an der Polfläche 13 des Öffnerma­ gneten 15 zur Anlage gebracht, so daß das Gaswechselventil voll öffnet. In beiden Bewegungsrichtungen erfolgt die Bewe­ gung des Ankers 12 zunächst unter der Kraftwirkung der ge­ spannten Federanordnung 4 und dann unter dem Einfluß der je­ weiligen Magnetkraft gegen die rückstellende Kraft der Feder­ anordnung 4.

Das Koppelelement 10 ist nun so gestaltet, daß zum einen ein Formschluß zwischen den beiden aus Stellmittel 11 und Stell­ glied, d. h dem Ventilschaft 2 gebildeten Stellelementen ge­ geben ist, so daß zwangsweise Anker 12 und Ventilteller 6 als Einheit hin- und herbewegbar sind. Das Koppelelement 10 über­ brückt ein vorgegebenes Ventilspiel S, das durch einen Spalt zwischen den beiden Stellelementen definiert ist. Das Koppe­ lelement 10 ist jedoch in axialer Richtung um ein geringes Maß nachgiebig ausgebildet, so daß Längenänderungen (Verkür­ zungen oder Verlängerungen) des Ventilschaftes 2 so ausgegli­ chen werden, daß bei Anlage des Ankers 12 an der Polfläche 13 des Schließmagneten 14 der Ventilteller 6 immer dicht am Ven­ tilsitz 7 anliegt.

Der Ausgleich dieser Längenänderungen wird durch federnd nachgiebige Mittel bewirkt, für die nachfolgend Ausführungs­ formen beschrieben werden. Diese können bevorzugt als feder­ elastisch-mechanische Mittel, oder als hydraulische Län­ genausgleichsmittel ausgebildet sein.

In Fig. 2 ist in größerem Maßstab ein Ausführungsbeispiel für das in Fig. 1 nur schematisch dargestellte Koppelelement 10 im Schnitt gezeigt. Bei dieser Ausführungsform besteht das Koppelelement 10 im wesentlichen aus einem geschlossenen Ge­ häuse 16 aus einem federnd elastischen Material, beispiels­ weise einem Elastomer, das durch Faser- oder Metalleinlagen verstärkt ist. Das Gehäuse 16 ist jeweils endseitig mit schlauchförmigen Ansätzen 16.a und 16.b versehen, in die einenends das freie Ende des Ventilschaftes 2 eingesteckt ist und anderenends das zugeordnete freie Ende des Stellmittels 11, d. h. des mit dem Anker 12 verbundenen Führungsbolzens eingesteckt ist. Über entsprechende Klemmittel 17 ist das Ge­ häuse 16 mit dem Ventilschaft 2 und dem Stellmittel 11 fest verbunden.

Wird der Anker 12 in Schließrichtung bewegt (Pfeil 18 in Fig. 2), dann wird über das Stellmittel 11 der Ventilschaft 2 mitgenommen. Sobald dann der Ventilteller 6 am Ventilsitz 7 zur Anlage kommt, kann sich je nach der unterschiedlichen Längenänderung des Gesamtsystems der Anker 12 unter gleich­ zeitiger elastischer Verformung des Gehäuses 16 bis zur Anla­ ge an die Polfläche 13 des Schließmagneten 14 weiterbewegen. Hierbei wird die Federanordnung 4 gespannt, d. h. sie wirkt der Ankerbewegung entgegen.

Soll nun das Ventil aus seiner Schließstellung in Öffnungsrichtung (Pfeil 19 in Fig. 2) bewegt werden, dann wird der Schließmagnet 14 stromlos gesetzt, so daß die in Richtung des Pfeiles 19 wirksame Federkraft den Anker 12 in Öffnungsrich­ tung bewegt. Hierbei bewegt sich der Anker 12 mit dem Stell­ mittel 11 zunächst allein, bis er auf das freie Ende 9 des Ventilschaftes 2 auftrifft und somit auch das Ventil in Öff­ nungsrichtung bewegt. Der zwischenzeitlich bestromte Öffner­ magnet 15 fängt dann den Anker ein, bis dieser an der Polflä­ che 13 des Öffnermagneten 14 zur Anlage kommt und hier für die vorgesehene Öffnungszeit gehalten wird. Für den darauf­ folgenden Schließvorgang erfolgt der Bewegungsablauf in umge­ kehrter Richtung. Auch hierbei wird die nunmehr in Gegenrich­ tung gespannte Federanordnung 4 nach dem Abschalten des Stro­ mes zum Öffnen des Magneten 14 auf den Anker wirksam, so daß dann der Bewegungsvorgang in umgekehrter Richtung ablaufen kann.

Um das Auftreffen des Stellmittels 11 auf das freie Ende 9 des Ventilschaftes 2 zu dämpfen, ist es zweckmäßig, wenn der allseitig geschlossene Innenraum 20 des Gehäuses mit einer Dämpferflüssigkeit, beispielsweise einem Öl, gefüllt ist. Die Dampfungswirkung kann durch Bemessung der Viskosität der Dämpferflüssigkeit aber auch durch Variieren der Geometrie des Gehäuseinnenraumes 20 beeinflußt werden, so daß bei ent­ sprechender Gestaltung das bei Überwindung des Ventilspiels S verdrängte Öl nur unter gleichzeitiger Verformung der elasti­ schen Gehäusewandungen verdrängt werden kann.

In Fig. 3 ist eine Abwandlung des vorstehend beschriebenen Koppelelementes dargestellt. Bei dieser Ausführungsform weist das Gehäuse 16.1 starre Wandungen auf und ist mit einem der beiden Stellelemente, hier mit dem Stellmittel 11, fest ver­ bunden. Im Gehäuse ist ein Schiebekörper 21 axial verschieb­ bar angeordnet, der fest mit dem anderen Stellelement, hier dem Ventilschaft 2, verbunden ist. Zwischen dem Schiebekörper 21 und der ventilseitigen Gehäusewandung 22 ist als elasti­ sches Element beispielsweise eine Schraubendruckfeder 23 an­ geordnet, so daß bei der anhand von Fig. 2 beschriebenen Schließbewegung der mit dem Stellmittel 11 verbundene Anker sich auch dann noch weiterbewegen kann, wenn der Ventilteller 6 bereits am Ventilsitz 7 zur Anlage gekommen ist. Bei der Öffnungsbewegung trifft entsprechend der mit dem Gehäuse 16.1 verbundene Teil des Stellmittels 11 nach Überwindung des Ven­ tilspiels S zunächst auf den Schiebekörper 21 auf, bevor der Ventilschaft 2 in Öffnungsrichtung bewegt wird. Diese Ausfüh­ rungsform des Koppelelementes arbeitet ungedämpft. Anstelle der hier dargestellten Schraubendruckfeder kann auch eine Tellerfederanordnung eingesetzt werden. Es ist bei entspre­ chender Änderung der Ankopplung beider Stellelemente auch möglich, statt einer auf Druck belastbaren Feder eine Zugfe­ der zu verwenden.

In Fig. 4 ist eine Abwandlung der Ausführungsform gem. Fig. 3 dargestellt, die als gedämpftes System ausgebildet ist.

Bei dieser Ausführungsform ist das Gehäuse 16.2 fest mit dem Ventilschaft 2 verbunden. Dem Stellmittel 11 ist im Ge­ häuseinnenraum 16.0 ein napfartig ausgebildeter Schiebekörper 21 zugeordnet, der mit Verbindungsstegen 21.1 über ein An­ schlußstück 24 fest mit dem Stellmittel 11 verbunden ist. Die Verbindungsstege 21.1 sind hierbei durch entsprechende Öff­ nungen der Gehäusewandung 22.1 hindurchgeführt.

Die Gehäusewandung 22.1 ist mit einem nach innen gerichteten Kragen 25 versehen, der in den als Zylinder wirkenden Schie­ bekörper 21 kolbenartig hineinragt, wobei der Spalt zwischen der Innenwandung des napfförmigen Schiebekörpers 21 einer­ seits und der Außenwandung des Steges 25 andererseits so be­ messen ist, daß ein Flüssigkeitsdurchtritt möglich ist und daß er bei Flüssigkeitsdurchtritt als Drosselspalt wirkt.

Der napfförmige Schiebekörper 21 ist wiederum über eine Schraubendruckfeder 23 gegenüber der Gehäusewandung 22.1 ab­ gestützt. Der vom Schiebekörper 21 und dem Steg 25 umschlos­ sene Raum 26 steht sowohl über einen Durchtrittskanal 27, dem ein Rückschlagventil 28 zugeordnet ist, als auch über den Drosselspalt 25.1 mit einem Flüssigkeitsvorratsraum 29 in Verbindung, der federnd nachgiebige Wandungen 30 aufweist. Der Flüssigkeitsvorratsraum 29, der Gehäuseinnenraum 16.0 so­ wie der Raum 26 sind vollständig mit einer Dämpfungsflüssig­ keit, beispielsweise einem Öl, gefüllt.

Wird nun das in Fig. 4 für die Mittelstellung des Ankers 12 dargestellte Stellmittel 11 in der eingangs beschriebenen Weise in Richtung des Pfeiles 19 bewegt, dann wird die Bewe­ gung unmittelbar vom Stellmittel 11 über den Schiebekörper 21.1 nach Überwindung des Ventilspiels S und Verdrängung des Ölvolumens aus diesem Teil des Gehäuseinnenraums 16.0. Hier­ bei wird unter Öffnung des Rückschlagventils 28 in den Raum 26 entsprechend Dämpfungsflüssigkeit aus dem Aufnahmeraum 29 eingezogen, die Bewegung auf den unteren Teil des Gehäuses 16.2 übertragen und das Ventil in Öffnungsrichtung bewegt.

Wird, wie in Fig. 5 dargestellt, das Stellmittel 11 in Gegen­ richtung, d. h. in Richtung des Pfeiles 18 bewegt, dann wird der Schiebekörper 21 in Richtung auf die Gehäusewandung 22.1 gezogen. Da das Rückschlagventil 28 den Abfluß der Dämpfungs­ flüssigkeit aus dem Raum 26 unterbindet, wird die Dämpfungs­ flüssigkeit durch den Spalt 25.1 zwischen dem Schiebekörper 21 und dem Steg 25 hindurchgepreßt, so daß sich der Schiebe­ körper 21 gedämpft in Richtung auf die Gehäusewandung 22.1 bewegen kann und nach Anlage des Ventiltellers 6 am Ventil­ sitz 7 der Anker entsprechend gedämpft an der Polfläche 13 des Schließmagneten 14 zur Anlage kommt. Die durch den Spalt 25.1 gepreßte Dämpfungsflüssigkeit kann über den Gehäuse­ innenraum 16.0, die Öffnungen in der Gehäusewand 22.1, durch die die Stege 21.1 hindurchgeführt sind, in den Flüssig­ keitsaufnahmeraum 29 abströmen.

Die Ausführungsform gem. Fig. 4 und 5 ist praktisch nur bei einer Bewegung in Richtung des Pfeiles 18 gedämpft.

Die Ausführungsform gem. Fig. 6 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform gem. Fig. 4, die doppelt wirkend gedämpft ist. Der Grundaufbau entspricht der Ausführungsform gem. Fig. 4, so daß hier gleiche Bauelemente mit gleichen Bezugs­ zeichen versehen sind und auch hinsichtlich der Funktion auf die Beschreibung zu Fig. 4 und Fig. 5 verwiesen werden kann.

Bei der Ausführungsform gem. Fig. 6 ist der Schiebekörper 21.2 auf seiner dem Gehäuseboden 16.3 zugekehrten Seite mit einem kolbenartigen Kragen 31 versehen, der einen Dämpfungs­ raum 32 im Zusammenwirken mit den zugeordneten Wandungen des Gehäuses 16.2 in diesem Bereich umschließt. . Der Spalt 31.1 zwischen der Innenwandung des Gehäuses 16.2 in diesem Bereich und der zugeordneten Außenwandung des Steges 31 ist wiederum als Drosselspalt ausgebildet. Der Raum 32 steht über ein Rückschlagventil 33 und einem Zulaufkanal 34 mit dem Ge­ häuseinnenraum 16.0 in Verbindung, der mit dem Flüssigkeits­ aufnahmeraum 29 in Verbindung steht. Bei einer Bewegung in Richtung des Pfeiles 18 wird dann analog der vorbeschriebenen Funktionsweise für den Raum 23 der Raum 32 aus dem Gehäusein­ nenraum 16.0 über den Kanal 34 und das Rückschlagventil 33 mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllt, während aus dem Raum 26 die Dämpfungsflüssigkeit über den Spalt 25.1 ausgepreßt wird. Bei einer Bewegung in Richtung des Pfeiles 19 wird umgekehrt die Dämpfungsflüssigkeit aus dem Raum 32 über den Drossel­ spalt 31.1 in den Gehäuseinnenraum 16.0 ausgepreßt, während der Raum 26 gefüllt wird.

Die Anordnung des anhand von Fig. 6 beschriebenen doppelt wirkenden Koppelelementes 10 im Gesamtsystem gewährleistet, daß bei einer Bewegung in Richtung des Pfeiles 19 das Gehäuse 16.3 kurz vor Beendigung des Öffnungshubes beispielsweise an der Führung 3 anschlägt, so daß der letzte Teil der Ankerbe­ wegung in Richtung auf die Polfläche 13 des Öffnermagneten 14 gedämpft erfolgt und der Anker somit "sanft" auf der Polflä­ che des Öffnermagnaten 14 zur Anlage kommt.

Zweckmäßig ist es, eine Dämpfungsflüssigkeit vorzusehen, die durch Einwirkung von außen, beispielsweise durch Einwirkung einer elektrischen Spannung in ihrer Viskosität verändert werden kann, so daß eine Anpassung an sich ändernde Betriebs­ bedingungen möglich ist.

Claims (10)

1. Aktuator zur Betätigung eines Stellgliedes (1), insbeson­ dere eines Gaswechselventils an einer Kolbenbrennkraftmaschi­ ne, mit zwei in einem Gehäuse (20) angeordneten Elektromagne­ ten (14, 15), deren Polflächen (13) einander zugekehrt sind, zwischen denen ein Anker (12) hin- und herbewegbar gegen die Kraft einer Federanordnung (4) geführt ist, die bei einer Mittelstellung des Ankers (12) zwischen den beiden Polflächen (13) ungespannt ist, und mit einem mit dem Anker (12) fest verbundenen Stellmittel (11), sowie mit einem zwischen den durch Stellmittel (11) und Stellglied (1) gebildeten Stell­ elementen angeordneten und mit diesem jeweils endseitig ver­ bundenen Koppelelement (10) mit Längenausgleich.

2. Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelelement (10) zumindest in einer Bewegungsrichtung (18, 19) der Stellelemente (1, 11) federnd-nachgiebig ausgebildet ist.

3. Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelelement (10) ein geschlossenes Gehäuse (16) aufweist.

4. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (16) elastisch ausgebildete Wandun­ gen aufweist.

5. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (16) mit einer Flüssigkeit gefüllt ist.

6. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (16.1) starre Wandungen aufweist und mit einem der Stellelemente (1, 11) verbunden ist und daß im Gehäuse (16.1) ein Schiebekörper (21) angeordnet ist, der mit dem anderen Stellelement (1, 11) verbunden ist und der über eine Feder (23) gegenüber dem Gehäuse (16.1) abgestützt ist.

7. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schiebekörper (21) im Gehäuseinnenraum (16.0) zumindest in bezug auf eine Bewegungsrichtung (18, 19) als Zylinder wirkend ausgebildet ist und mit wenigstens ei­ nem als Kolben wirkenden Teil (25) des Gehäuses (16.2) zusam­ menwirkt und einen Zylinderraum (26) begrenzt, wobei der Spalt (25.1) zwischen Zylinderwandung und Kolbenwandung als Durchtrittsspalt mit Drosselwirkung für die Flüssigkeit aus­ gebildet ist, der sich in den Gehäuseinnenraum (16.0) öffnet, und daß dem Gehäuse (16.2) ein Flüssigkeitsaufnahmeraum (29) zugeordnet ist, der einerseits mit dem Gehäuseinnenraum (16.0) und andererseits über ein Rückschlagventil (28) mit dem Zylinderraum (26) in Verbindung steht.

8. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Gehäuse (16.2) zwei Zylinderräume (26, 32) vorgegeben sind, mit dem der Schiebekörper (21.2) als doppelt wirkender Kolben zusammenwirkt und daß der zweite Zylinder­ raum (32) über ein Rückschlagventil (33) mit dem Gehäusein­ nenraum (16.0) in Verbindung steht.

9. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Flüssigkeitsaufnahmeraum (29) mit federnd nachgiebigen Wandungen versehen ist.

10. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Dämpfungsflüssigkeit verwendet wird, die durch äußere direkte oder indirekte Einwirkung in ihren Dampfungseigenschaften veränderbar ist.