DE69618551T2

DE69618551T2 - Elektromagnetischer Betätiger mit Kern mit niedrigem Seitenverhältnis

Info

Publication number: DE69618551T2
Application number: DE69618551T
Authority: DE
Inventors: Ram Saran Arora; Bryce Allen Buuck; Walter Kenneth O'neil
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1995-12-07
Filing date: 1996-11-19
Publication date: 2002-09-05
Anticipated expiration: 2016-11-20
Also published as: EP0778592B1; EP0778592A3; EP0778592A2; US5617067A; DE69618551D1; JPH09199321A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Betätiger und insbesondere auf einen elektromagnetischen Betätiger mit einem langgestreckten Stator für die Erzeugung von hohen Zugkräften.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Es ist allgemein bekannt einen in eine Drahtspule eingeführten Strom für die Erzeugung einer elektromagnetischen Kraft zu nutzen, die lokalisiert wird durch die Zufügung eines Eisenkerns oder Stators, der genutzt wird für eine Anziehung eines angelenkt gelagerten, magnetisch aktiven Ankers auf irgendeine Weise zum Vorsehen von Bewegung. Traditionell ist die Spule von zylindrischer Form und über ein Bein des Stators gepasst. Für viele Anwendungen hat sich diese besondere Konfiguration als zufriedenstellend erwiesen. Jedoch ist es wünschenswert eine unterschiedliche Spulen- und Statorform für Betätiger zu nutzen, um eine Erhöhung der Anziehkraft am beweglichen Anker für die Durchführung von einer Vielzahl von Aufgaben vorzusehen. Im Stand der Technik wird ein Relais gebildet mit einem Anker und einer magnetischen Anordnung, wobei der Anker mit einem oder mehreren elektrischen Kontakten verbunden ist, die eine relativ geringe Kraft erfordern, um eine Verbindung zu unterbrechen. Jedoch sind für Nutzungen in anderen Anwendungen, die sich von zylindrischen Relais unterscheiden, viel höhere Kraftpegel und/oder ein erhöhter Bewegungsweg erforderlich, um die nötige Bewegung durchzuführen.
Der im US-Patent Nr. 4,099,151 beschriebene elektromagnetische Betätiger offenbart eine stationäre Statorstruktur und eine bewegliche Ankerstruktur, wobei der Anker in Richtung auf den Stator gezogen wird unter Nutzung einer einzigen Spule aus elektrischem Draht, der um eine Seite des Stators gewickelt ist. Die Spule ist in einer zylindrischen Form ausgebildet, und zwar mit einem Ankerangelpunkt an einer Trage- bzw. Unterstützungsstruktur. Auf eine ähnliche Weise offenbart US-Patent Nr. 4,447,794 eine Statorkonstruktion, bei der ein Anker angelenkt für eine Drehung auf einem zweiten Bein eines Stators eines elektromagnetischen Betätigers gelagert ist, wobei eine Spule um ein erstes Bein gewickelt ist, und zwar mit dem ersten Bein und dem zweiten Bein zusammengefügt zur Bildung eines elektromagnetisch-leitenden Weges. Diese besonderen Spulen- und Statorkonstruktionen eignen sich nicht für bestimmte Anwendungen, in denen hohe Kräfte und lange Bewegungswege für den Betätiger erforderlich sind.
EP-A-0216943 beschreibt eine Spule und einen Betätiger, der in einer Druckmaschine verwendet wird, wobei die Spule in einem Paar von Kanälen angeordnet ist, die von Statorelementen umgeben sind. Das Betätigungselement wird um eine Achse geschwenkt, die entfernt von der Spule und parallel zu einer der kurzen Seiten der Spule ist.
US-A-3,895,330 offenbart eine Solenoid- bzw. Elektromagnetvorrichtung für die Aufhängung oder Unterstützung einer Last, wobei die Spule eine kreisförmige Form hat und eingebettet ist in eine Basisplatte, die eng um die Spule gepasst ist zur Minimierung von Luftspalten und einen daraus resultierenden Flussverlust.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der elektromagnetische Betätiger gemäß der vorliegenden Erfindung weist folgendes auf: einen Stator mit zwei darin gebildeten parallelen Kanälen, wobei der Stator eine Länge (L) und eine Breite (W) und eine Höhe (H) besitzt, wobei die Länge (L) zumindest 1,6 Mal die Breite (W) ist, und wobei die Breite (W) mindestens 2,0 Mal die Höhe (H) ist, wobei die Kanäle koaxial mit der Länge (L) sind; eine Spule angepasst für einen Eingriff mit den Kanälen zur Induktion bzw. zum Einleiten eines magnetischen Feldes im Stator beim Anlegen eines elektrischen Stromes in der Spule; einen Anker angelenkt am Stator, so dass er sich um eine Achse dreht, die mit einer Kante des Stators ausgerichtet ist und sich entlang der Länge des Stators erstreckt, wobei der Anker beim Anlegen des elektrischen Stromes den Stator kontaktiert und beim Entfernen bzw. Abschalten des elektrischen Stromes weg vom Stator schwingt.
Der Anker wird an beiden Enden des Stators an einer Seite geschwenkt und erstreckt sich über die Stirnseite des Stators zum Bilden eines betriebsmäßigen Luftspalts über beide Beine der Spule und über sowohl einen ersten als auch einen zweiten Pol gegenüberliegend zu der Seite, die für die angelenkte Unterstützung des Ankers verwendet wird. Dieser Typ eines elektromagnetischen Betätigers ist insbesondere geeignet zur Verwendung bei der Betätigung eines verriegelbaren Kipphebelarms, wie er in den Patenten US-A- 5529033, US-A-5660153 und US-A-5619958 offenbart ist, wobei all diese Vorrichtungen einen relativ hohen Kraftpegel und Bewegungsweg erfordern zum Aktivieren und Deaktivieren des Motorkipphebelarms, wodurch das Motorventil aktiviert oder deaktiviert wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektromagnetischen Betätiger mit einem hohen Kraftpegel und einem erhöhten Bewegungsweg vorzusehen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektromagnetischen Betätiger mit einem hohen Kraftpegel und erhöhtem Bewegungsweg vorzusehen unter Nutzung eines Statorelements mit einer Länge, die zumindest 1,6 Mal die Dimension seiner Breite hat.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektromagnetischen Betätiger mit einem hohen Kraftpegel und erhöhtem Bewegungsweg vorzusehen, wobei die Breite zumindest zweimal die Höhe ist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektromagnetischen Betätiger mit einem hohen Kraftpegel und erhöhtem Bewegungsweg vorzusehen, wobei sein Stator doppelt parallele Spuren darin gebildet hat für das Haften einer elektromagnetischen Spule.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektromagnetischen Betätiger mit einem hohen Kraftpegel und erhöhtem Bewegungsweg vorzusehen unter Nutzung eines Ankers, der am Stator angelenkt ist, und zwar derart konfiguriert, dass eine Bewegung des Ankers in der Richtung auf und weg vom Stator möglich ist.
Noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektromagnetischen Betätiger mit einem hohen Kraftpegel und erhöhtem Bewegungsweg für die Betätigung eines verriegelbaren Kipphebelarms zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor vorzusehen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf einen elektromagnetischen Betätiger der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht des elektromagnetischen Betätigers der vorliegenden Erfindung, und zwar entlang der Linie II-II in Fig. 1 in einem nicht erregten Zustand;
Fig. 3 ist eine Seitenansicht des elektromagnetischen Betätigers der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist eine teilweise geschnittene Ansicht des elektromagnetischen Betätigers der vorliegenden Erfindung mit einem alternativen Ausführungsbeispiel einer Ankeranlenkung;
Fig. 5 ist ein Graph für die Wegziehkraft gegen den Spulenstrom für den elektromagnetischen Betätiger der vorliegenden Erfindung;
und
Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht des elektromagnetischen Betätigers der vorliegenden Erfindung montiert an einer verriegelbaren Kipphebelarmmotoranordnung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGS- BEISPIELS

Eine bestimmte Terminologie wird in der folgenden Beschreibung nur aus praktischen Gründen für die Bezugnahme verwendet, und ist nicht als einschränkend gedacht. Die Worte "aufwärts", "abwärts", "nach rechts" und "nach links" sollen Richtungen in den Zeichnungen bezeichnen, auf die sich bezogen wird. Diese Terminologie umfaßt die zuvor spezifisch erwähnten Worte, Ableitungen davon und Worte mit ähnlicher Bedeutung.
Nun bezugnehmend auf Fig. 1 der Zeichnungen ist eine Draufsicht des elektromagnetischen Betätigers 10 der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Stator 12 ist aus einem magnetisch aktiven Material, wie beispielsweise Eisen, gefertigt, das zum Leiten und Fokussieren der Stärke des elektromagnetischen Feldes dient, das durch Einleiten eines elektrischen Stromes in die Spule 14 durch elektrische Leitungen 15 gebildet wird, wobei die Spule 14 gefertigt ist aus einer Vielzahl von Wicklungen aus isolierten Draht und an Ort und Stelle durch einen Epoxykleber in zwei parallelen Kanälen 13A und 13B gesichert ist, die wiederum im Stator 12 gebildet sind. Vorzugsweise ist der Stator 12 gebildet unter Nutzung eines Herstellungsprozesses, der im Stand der Technik als Extrusion bekannt ist, und zwar aus Gründen der niedrigen Kosten und der hohen Produktivität. Wenn nicht ein Extrusionsformungsprozess verwendet wird, dann können die Enden des Stators 12 geschlossen werden unter Nutzung eines Metallabschnittes zum Abdecken der Enden der Spule 14. Ein Anker 16 ist drehbar mit dem Stator 12 durch Schwenkstifte 18A und 18B verbunden, so dass der Anker 16 in Richtung auf und weg von der elektromagnetisch aktiven Oberfläche des Stators 12 schwenken kann, wie deutlicher unter Bezugnahme auf Fig. 2 ersichtlich ist. Ankererweiterungen 20 sind als Teil des Ankers 16 gebildet und werden genutzt, um einen Kontakt mit einer anderen Vorrichtung herzustellen, die durch den elektromagnetischen Betätiger 10 der vorliegenden Erfindung zu bewegen ist, wie beispielsweise ein Türschloss oder ein verriegelbarer Kipphebelarm. Eine Rückstellfeder 11, die eine Feder vom Spulentyp sein kann, ist in den Stator 12 eingepasst, und zwar erstreckt sie sich für einen Kontakt mit dem Anker 16, so dass sie den Anker 16 weg vom Stator 12 zwingt, wenn der elektromagnetische Betätiger 10 nicht erregt ist. Diese Feder 11 kann auch dazu dienen, dass ein Rütteln bzw. Klappern des Ankers vermieden wird, wenn eine Vibration vorliegt.
Bezugnehmend auf Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht des elektromagnetischen Betätigers 10 entlang der Linie II-II der Fig. 1 gezeigt. In Fig. 2 sind die Kanäle 13A und 13B, die einen Einschub für die Spule 14 vorsehen, deutlicher gezeigt. Während sie mit einem rechteckigen Querschnitt gezeigt sind, könnten die Kanäle 13A und 13B von irgendeiner ausgewählten Form sein, um beispielsweise eine Spule 14 mit einem kreisförmigen Querschnitt vorzusehen. Der Anker 16 mit Ankererweiterungen 20 ist am Stator 12 an Schwenkstiften 18A und 18B angelenkt gezeigt, und zwar derart, dass der Anker 16 auf den Schwenkstiften 18A und 18B sich so drehen kann, dass er sich in Richtung auf den Stator 12 zu bewegt und diesen kontaktiert ansprechend auf die elektromagnetischen Kräfte, die erzeugt werden, wenn ein Strom an die Spule 14 geliefert wird. Somit wird der Anker 16 in seinem nichtangeregten Zustand, wie in Fig. 2 gezeigt, weg von den Statorpolen 24, 26 und 28 bewegt durch entweder eine Rückstellfeder auf der Vorrichtung, die durch den elektromagnetischen Betätiger 10 zu bewegen ist und/oder durch Nutzung einer Rückstellfeder 11, die derart wirkt, dass sie den Anker 16 weg vom Stator 12 zwingt. Wenn elektrischer Strom in die Spule 14 eingeführt wird, wird ein elektromagnetisches Feld im Stator 12 und insbesondere bei den Statorpolen 24, 26 und 28 erzeugt, das magnetisch den Anker 16 anzieht und bewirkt, dass er sich schnell in Kontakt mit dem Stator 12 bewegt. Die Ankererweiterungen 20 können genutzt werden für das Aktivieren einer Bewegungstransfervorrichtung, wie beispielsweise einen Glocken- bzw. Kniehebelarm, oder sie können direkt gegen eine andere Vorrichtung wirken, wie beispielsweise einen verriegelbaren Kipparm in einem Verbrennungsmotor. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Anker 16 mit Chrom plattiert bzw. beschichtet, und zwar mit einer Dicke von ungefähr 0,005 Zoll bzw. 0,0127 cm zur Verbesserung der Abnutzungswiderstandsfähigkeit der Ankererweiterungen 20, und noch wichtiger zum Vorsehen einer nichtmagnetischen Beschichtung auf der Oberfläche des Ankers 16 zur Verhinderung eines direkten magnetischen Kontakts zwischen dem Anker 16 und dem Stator 12, wenn der elektromagnetische Betätiger 10 angeregt wird. Dieser kleine Luftspalt zwischen dem Anker 16 und dem Stator 12 verhindert den Aufbau von Wirbelstromkräften, die das Öffnen des elektromagnetischen Betätigers 10 verzögern, wenn der elektrische Strom in der Spule 14 unterbrochen wird. Andere bekannte Techniken, wie beispielsweise eine nichtmagnetische Beilagscheibe, können zum Vorsehen dieses minimalen Luftspalts zwischen dem Anker 16 und dem Stator 12 genutzt werden.
Nun bezugnehmend auf Fig. 3 der Zeichnungen ist eine Seitenansicht des elektromagnetischen Betätigers 10 der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Stator 12, der aus einer Vielzahl von elektromagnetischen Materialien hergestellt sein kann, wird genutzt für das drehbare Tragen des Ankers 16, der ebenso aus einem elektromagnetischen aktiven Material hergestellt ist, und zwar mittels Schwenkstiften 18A und 18B jeweils an einem entsprechenden Ende des Stators 12. Die Spule 14 im Stator 12 ist zentriert, und zwar in den Kanälen 18A und 18B liegend, wie zuvor unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben wurde. Die Ankererweiterungen 20 sind entlang der Länge des Ankers 16 beabstandet und sehen die notwendige Geometrie zum Betätigen von zweien der verriegelbaren Kipphebelarmen (siehe Fig. 6) in einem Verbrennungsmotor vor, und zwar unter Verwendung von nur einer einzigen Spule 14. Dieser Konfigurationstyp der Spule 14, des Stators 12 und des Ankers 16 sieht einen elektromagnetischen Betätiger mit hoher Kraft und schnellem Ansprechverhalten vor, der die nötige Geometrie besitzt, um eine geeignete bzw. praktische Packung für die Betätigung von zwei verriegelbaren Kipphebelarmen zu erlauben, wenn er für solch eine Vorrichtung angewandt wird, die in einem Verbrennungsmotor (siehe Fig. 6) montiert ist. Diese besondere Geometrie hat ihren Eisenkreis vorgespannt in Richtung auf den Statorpol 28 zur Optimierung der Anziehungskraft pro Ampereeingabe des Stromes, für einen niedrigen Haltestrom, für Energieeffizienz und schnelles Ansprechverhalten. Ebenso eignet sich diese besondere Konfiguration für eine kostengünstige Herstellung, da ein Design mit offenem Ende mit doppelten Parallelkanälen 13A und 138 eine erfolgreiche Extrusion des Stators 12 vorsieht.
Die Länge L des Stators 12 ist zumindest 1,6 Mal die Breite W des Stators, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Zusätzlich ist die Breite W des Stators 12 zumindest das zweifache der Höhe H. Diese besondere Konfiguration sieht eine deutlich höhere Anziehungskraft für den Anker 16 in Richtung auf den Stator 12 beim Anlegen eines elektrischen Stromes an die Spule 14 vor. Entsprechend ist der Anker 16 ähnlich aufgebaut, wobei seine Länge zumindest 1,6 Mal seine Breite ist.
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht ähnlich zur Fig. 2, wobei ein alternatives Ausführungsbeispiel der Ankeranlenkung 17 gezeigt ist. Eine halbkreisförmige Nut 23 ist im ersten Ende des Stators 12' koaxial entlang der Länge des Stators 12' ausgebildet zur Aufnahme eines vorspringenden Teils 21, der als Teil des Ankers 16' gebildet ist. Dies Ankeranlenkung 17 ersetzt die Schwenkstifte 18A und 18B und sieht eine verbesserte magnetische Leistungsfähigkeit vor durch Reduzieren des Gesamtpegels und durch Variation der magnetischen Reluktanz des elektromagnetischen Betätigers 10', wenn der Anker 16' in Richtung auf den Stator 12' und weg davon bewegt wird. Auch ist die Ankeranlenkung 17 robuster dahingehend, dass sie hohen Schwingungspegeln widerstehen kann, wie sie beim Montieren auf einem Verbrennungsmotor auftreten bzw. erfahren werden können. Der Nachteil der Ankeranlenkung 17 liegt in den erhöhten Herstellungsknoten aufgrund der erhöhten Bearbeitung, die zum Bilden der Nut 23 und des vorragenden Abschnitts 21 erforderlich ist, die sich beide entlang der Länge des Stators 12' bzw. des Ankers 16' erstrecken.
Nun bezugnehmend auf Fig. 5 ist ein Graph gezeigt, der die Wegziehkraft auf dem Betätigungsanker 16 gegenüber dem elektrischen Eingabestrom der Spule 14 für verschiedene Luftspalte zwischen dem Anker 16 und dem Stator 12 darstellt. Der getestete Betätiger hatte eine Länge von 95 mm, eine Breite von 50 mm und eine Höhe von 16 mm, wobei eine Spule 14 mit 190 Wicklungen eines 23-AWG-elektrischen Drahtes genutzt wurde. Fig. 5 stellt die Leistungsfähigkeit des elektromagnetischen Betätigers 10 der vorliegenden Erfindung dar, wenn die Spule 14 mit Energie durch einen elektrischen Strom bei ausgewählten Amperepegeln versorgt wird, die auf der Abszisse gezeigt sind, und die Wegziehkraft in Pounds-force bzw. Kraft-Pfund ist auf der Ordinate gezeigt. Kurve 30 zeigt die Beziehung zwischen dem Spulenstrom und der Wegziehkraft, wenn der Anker 16 in Kontakt mit dem Stator 12 ist. Der maximale Spulenstrom bei 300º F bzw. ungefähr 150ºC ist 3,37 Ampere bei 12 Volt. Die Kurve 32 stellt die Wegziehkraft des Ankers 16 des elektromagnetischen Betätigers 10 bei verschiedenen elektrischen Strömen mit einem Ankerluftspalt zwischen dem Anker 16 und dem Stator 12 von 0,030 Zoll bzw. 0,076 cm dar. Die Kurve 34 zeigt die Wegziehkraft gegenüber dem Spulenstrom bei einem betriebsmäßigen Luftspalt zwischen dem Anker 16 und dem Stator 12 von 0,085 Zoll bzw. ungefähr 0,216 cm. Diese Leistungskurve 30, 32 und 34 zeigen deutlich die betriebsmäßigen Vorteile des elektromagnetischen Betätigers 10 der vorliegenden Erfindung, und zwar dadurch, dass eine deutlich höhere Wegziehkraft bei einem gegebenen Spulenkreislauf bzw. Spulenstrom im Vergleich zu bekannten Betätigern erzeugt wird.
Für diese besondere Geometrie des elektromagnetischen Betätigers ist die Breite W ungefähr dreimal die Höhe H und die Länge L ist ungefähr 1,9 Mal die Breite. Ähnliche betriebsmäßige Vorteile können realisiert werden mit einer Länge L von 1,6 Mal der Breite W und mit der Breite W das Zweifache der Höhe H.
Nun bezugnehmend auf Figur fi der Zeichnungen ist eine Querschnittsansicht eines Motortellerventilsteuersystems 102 mit einem elektromagnetischen Betätiger 10 der vorliegenden Erfindung installiert als Teil des Ventilantriebsstrangs auf dem Verbrennungsmotor gezeigt. Ein Teil eines Motorzylinderkopfes 100 eines Verbrennungsmotors vom Typ mit darüber angeordneter Nocke ist zusammen mit der Nockenwelle 104, dem hydraulischen Spieleinsteller 105, dem Motortellerventil 106, der Ventilfeder 107 und der Ventilabdeckung 108 gezeigt. Es wird Bezug genommen auf US-A-5619958 "Engine Valve Control System Using A Latchable Rocker Arm".
Wie hier dargestellt, ist das Motortellerventilsteuersystem 102 vom Typ, der besonders angepasst ist für eine selektive Aktivierung oder Deaktivierung des Motortellerventils 106 und weist eine Kipphebelarmanordnung 114, die zwischen einem aktiven Modus, in dem sie zum Öffnen des Motortellerventils 106 betreibbar ist, und einem inaktiven Modus, in dem das Ventil nicht geöffnet ist, verschiebbar ist; und eine Betätigeranordnung 116, die betreibbar ist für das Verschieben der Kipphebelarmanordnung 114 zwischen ihrem aktiven und ihrem inaktiven Modus über die Aktivierung und Deaktivierung des elektromagnetischen Betätigers 10.
Die Kipphebelarmanordnung 114 weist einen inneren Ventilarm 118 auf, der in Eingriff bringbar ist mit einer Ventilbetätigungsnockenwelle 104 an der Nocke bzw. Nockenoberfläche 120, die auf einer Nockenbasiswelle 23 und dem Zylinderkopf 110 des Motors getragen ist, und einen äußeren Kipphebelarm 122, der in Eingriff bringbar ist mit dem Motortellerventil 106, das normalerweise durch eine Ventilfeder 101 geschlossen gehalten wird, wobei eine Vorspannfeder 126 zwischen den inneren und äußeren Kipphebelarmen 118 und 122 zum Vorspannen des inneren Kipphebelarms 118 in Eingriff mit der Nockenwelle 104 über den Rollen- bzw. Walzenfolger 124 und des äußeren Kipphebelarms 122 in Eingriff mit den Kolben 130 wirkt, der im Hauptkörper 132 der Spieleinstellung 105 läuft. Die Konstruktion und die Funktion des Spieleinstellers 105 sind gut bekannt und werden hier nicht im Detail beschrieben. Die Vorspannfeder 126 legt ausreichend Kraft an den Kolben 130 an, um den Spieleinsteller 105 für einen Betrieb in seinem normalen Betriebsbereich zu allen Zeiten zu halten.
1 Ein Verriegelungsglied 128 ist gleitbar auf dem äußeren Kipphebelarm 122 aufgenommen und vorgespannt in einen "verriegelten" Zustand durch eine Verriegelungsfeder 129, wobei das Verriegelungsglied 128 wirksam ist für das Verriegeln der inneren und äußeren Kipphebelarme 118 und 122, so dass sie sich zusammen drehen zum Definieren eines aktiven Modus des Motortellerventilsteuersystems der vorliegenden Erfindung, wenn der elektromagnetische Betätiger 10 nicht angeregt ist, oder zu ihren Endriegeln, wobei die inneren und äußeren Kipphebelarme 118 und 122 frei für eine relative Drehung zueinander zum Definieren des inaktiven Modus sind, wenn der elektromagnetische Betätiger 10 angeregt ist. Ein Verbindungsstift 133 geht durch koaxiale Öffnungen hindurch, die in den inneren und äußeren Kipphebelarmen 118 und 122 gebildet sind und durch eine langgestreckte Öffnung, die im Verrriegelungsglied 128 gebildet ist, und sieht eine schwenkbare Unterstützung des äußeren Kipphebelarms 122 vor, wobei der innere Kipphebelarm 118 auf dem Spieleinsteller 105 schwenkt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der innere Kipphebelarm 118 auf dem Kolben 130 schwenkbar montiert und der äußere Kipphebelarm 122 ist schwenkbar montiert auf dem Verbindungsstift 133, der durch den inneren Kipphebelarm 118 getragen ist, und indirekt durch den Kolben 130 des Spieleinstellers 105.
Eine nicht-erregte elektromagnetische Betätigeranordnung 10 der vorliegenden Erfindung erlaubt, dass die Verriegelungsfeder 129 das Verriegelungsglied 128 in eine Position zwingt, um eine Betätigung des Motortellerventils 105 durch die Nockenwelle 104 über die Kipphebelanordnung 114 vorzusehen, was als der aktive Modus bekannt ist. Wenn der elektromagnetische Betätiger 10 erregt bzw. angeregt ist, drücken die Ankererweiterungen 20 gegen Verriegelungsschuhe 131, wodurch das Verriegelungsglied 128 in eine Position gezwungen wird, um einen Bewegungsverlust bzw. eine Bewegungsentkopplung zwischen dem inneren und dem äußeren Kipphebelarm 118 und 122 vorzusehen, so dass keine mechanische Betätigung des Motortellerventils 105 durch die Nockenwelle 104 vorliegt, was als der in Fig. 5 gezeigte inaktive Modus bekannt ist.
Der Anker 16 bewegt sich für einen Kontakt mit dem Stator 12 und die Ankererweiterungen 20 bewegen sich, um eine Kraft gegen die Verriegelungsschuhe 131 anzulegen. Sobald das Verriegelungsglied 128 nicht mehr beaufschiagt ist, zwingt der elektromagnetische Betätiger 10 es in eine Position, so dass sich die Kipphebelarmanordnung 114 in einem inaktiven Modus befindet. Die Ankererweiterungen 20 kontaktieren das Verriegelungsglied 128 an den Verriegelungsschuhen 131, die als Teil des Verriegelungsglieds 128 gebildet sind, wobei der Kontaktmechanismus in Richtung auf eine Position zum Aktivieren des Motortellerventils 106 (aktiver Modus) durch die Verriegelungsfeder 129 beaufschlagt ist, die auf die Verriegelungsschuhe 131 wirkt und an einem Ende über im Verbindungsstift 133 gebildete Löcher gesichert ist.
Die Vorspannfeder 126 ist vorgespannt bzw. beaufschlagt, um eine Last bzw. Beaufschlagung zwischen dem Walzenfolger 124, der sich auf einem Walzenstift 125 dreht, und der Nockenwelle 104 beizubehalten, die ausreichend ist, um den Spieleinsteller 105 in seinem normalen Einstellbereich betriebsfähig zu halten. Änderungen der Beaufschlagung auf der Vorspannfeder 26 können durch Änderung der Position des Vorspannungs- bzw. Beaufschlagungseinstellers 147 durchgeführt werden.
Fig. 6 stellt das Ventilsteuersystem 102 in einer inaktiven Position dar, wobei die elektromagnetische Betätigeranordnung 10 angeregt ist und der Anker 16 magnetisch angezogen wird und sich in Kontakt bewegt hat mit dem Stator 12. Wenn sich die Kipphebelarmanordnung in einem nicht-beaufschlagten Zustand befindet, in dem die Nockenoberfläche 120 den Walzenfolger 124 auf dem Basiskreis kontaktiert, dann wird das Verriegelungsglied 128 gegen die Verriegelungsfeder 129 bewegt, um so zu bewirken, dass die innere Kipphebelarmanordnung 118 gelöst wird von der äußeren Kipphebelarmanordnung 122, so dass das Motortellerventil 106 geschlossen bleibt (d. h. der inaktive Modus).

Claims

1. Elektromagnetischer Betätiger (10) mit:

einem Stator (12), in dem zwei parallele Kanäle (13A, 13B) gebildet sind, wobei der Stator (12) eine Länge (L) und eine Breite (W) und eine Höhe (H) besitzt, wobei die Länge (L) mindestens 1,6 mal der Breite (W) ist, und wobei die Breite (W) mindestens 2,0 mal der Höhe (H) ist, wobei die Kanäle (13A, 13B) koaxial mit der Länge (L) sind;

einer Spule (14), die geeignet ist zum Eingriff mit den Kanälen (13A, 13B), zum Induzieren eines Magnetfelds in dem Stator (12) bei Einleiten eines elektrischen Stroms in die Spule (14);

einen Anker (16), der an dem Stator (12) angelenkt ist, um sich um eine Achse zu drehen, die mit einer Kante des Stators (12) ausgerichtet ist und sich entlang der Länge des Stators (12) erstreckt, wobei der Anker bei Anlegen des elektrischen Stroms den Stator (12) kontaktiert und beim Abschalten bzw. Entfernen des elektrischen Stroms vom Stator (12) weg schwingt.

2. Elektromagnetischer Betätiger (10) nach Anspruch 1, wobei der Anker (16) an einem ersten Ende und an einem zweiten Ende an dem Stator (12) angelenkt ist.

3. Elektromagnetischer Betätiger (10) nach Anspruch 2, ferner mit einem Paar von Gelenk- oder Scharnierstiften (18A, 18B), wobei ein erster Scharnierstift (15A) an dem ersten Ende in dem Stator (12) angeordnet ist, und wobei ein zweiter Scharnierstift (18B) an dem zweiten Ende in dem Stator (12) angeordnet ist, wobei jeder der Scharnierstifte (18A, 18B) den Anker (16) drehbar trägt.

4. Elektrischer Betätigter (10) nach Anspruch 2, wobei eine halbkreisförmige Nut (23) in dem Stator (12) gebildet ist, die geeignet ist, einen auf dem Anker (16) gebildeten, vorspringenden Teil (21) drehbar aufzunehmen.

5. Elektromagnetischer Betätiger (10) nach Anspruch 1, wobei der Anker (16) eine Länge (L) und eine Breite (W) besitzt, wobei die Länge (L) mindestens 1,6 mal der Breite (W) ist.

6. Elektromagnetischer Betätiger (10) nach Anspruch 1, wobei sich der Anker (16) über den Stator (12) hinaus erstreckt und einen Ankerfortsatz (20) bildet zum Kontaktieren und Betätigen eines rast- oder verriegelbaren Kipphebels (102) eines Verbrennungsmotors.