EP0814238B1 - Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen-Hubventile - Google Patents

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EP0814238B1
EP0814238B1 EP97106783A EP97106783A EP0814238B1 EP 0814238 B1 EP0814238 B1 EP 0814238B1 EP 97106783 A EP97106783 A EP 97106783A EP 97106783 A EP97106783 A EP 97106783A EP 0814238 B1 EP0814238 B1 EP 0814238B1
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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
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/20—Adjusting or compensating clearance
    • F01L1/22—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically
    • F01L1/24—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic actuator for Internal combustion engine lift valves with one in the actuator housing of the actuating device guided valve actuating plunger, which interacts a hydraulic valve lash compensation element on the stem acts on the globe valve.
  • EP-A-405 189 referenced.
  • An electromagnetic lift valve actuator has immense Advantages because the so-called valve timing, d. H. the opening time and the Closing time of the globe valves, as well as the valve lift and valve lift curve are freely adjustable.
  • valve timing d. H. the opening time and the Closing time of the globe valves, as well as the valve lift and valve lift curve are freely adjustable.
  • any way to Compensation for the valve clearance may be provided, especially in cooperation with a known valve lash compensation element.
  • a possible construction for this is shown in the above-mentioned document, whereby the valve clearance compensation element in the interior of the actuator housing, more precisely in the armature provided in it, between the two electromagnetic coils of the actuator housing is guided to be longitudinally displaceable is.
  • valve lash adjuster hides a number of disadvantages. So a usually hydraulic valve lash compensation element with a suitable hydraulic medium - usually the lubricating oil of the internal combustion engine is used for this - supplied become what is extremely problematic in the interior of the actuator housing is because the solenoids and the armature moving between them are not may be charged with the internal combustion engine lubricating oil. Further causes the valve lash adjuster located in the armature one Malfunction of the magnetic flux in the armature or generally a malfunction of the magnetic field lines. Furthermore, the anchor is made of soft iron and thus allows not the direct installation of a simple one, just from a piston as well a spring element existing (in itself common) valve lash compensation element, since this cannot be moved lengthways directly in the anchor can be stored.
  • the object of the present invention is to show an improved arrangement of a known hydraulic valve lash compensation element.
  • the valve lash compensation element is inserted in a cup tappet arranged between the valve actuating tappet and the lifting valve stem, which in turn is guided displaceably in the valve axis direction in a base plate of the actuator housing, the outside diameter of the cup tappet being small compared to that of the actuator housing and is essentially only twice the wall thickness of the tappet wall larger than the outer diameter of the common valve lash compensation element.
  • valve clearance compensating element no longer arranged within the actuator housing no interference with the magnetic field lines between the armature and the solenoids.
  • the proposed tappet now allows direct installation of the simplest, only from a piston and a Spring element of existing (per se common) valve lash compensation element, and the moving masses - as desirable - so To keep it as small as possible, the diameter of the tappet is like specified minimized.
  • FIG. 3 shows an enlarged view of the area around the valve lash compensation element from Fig. 2.
  • an internal combustion engine lift valve 1 which is known in the art Way is arranged in the engine cylinder head 2, one in it Set of 3 designated electromagnetic actuator intended.
  • This consists of a so-called actuator housing 4, inside whose two magnetic coils 5 are arranged, between which an armature plate 6 is mounted for longitudinal displacement in the valve axis direction 7.
  • This anchor plate 6 is moved by the correspondingly excited magnet coils 5 and ultimately transmits its movement via a valve actuation tappet 8 the stem 1 'of the lift valve 1.
  • a cup tappet 9 which carries a common, common valve lash compensation element 10, the two ends of this compensating element 10 on the inside of the tappet 9 on the one hand and at the free end of the shaft 1 ' support on the other.
  • the tappet 9 is in a so-called base plate 4 'of the actuator housing 4 out and also longitudinally displaceable in the valve axis direction 7 to the movement of the valve actuating tappet 8 can be transferred to the globe valve 1.
  • FIG. 1 it is actually plate-shaped Base plate 4 'with a corresponding circular cylindrical receptacle 11 provided, in which the tappet 9 is directly slidably mounted.
  • the tappet 9 is secured against falling out during assembly by means of a snap ring 12, a groove 13 in the outer wall of the Bucket 9 the free movement compared to the snap ring 12 in ensures the required scope.
  • 2 is the Cup tappet 9 guided in a sleeve 14, which is in the receptacle 11 here thicker designed base plate 4 '- this takes the additional lower magnetic coil 5 on - is inserted.
  • the tappet 9 again against falling out via a snap ring 12 secured.
  • the outer diameter is in both exemplary embodiments the cup tappet 9 is small compared to that of the actuator housing 4, d. H. the outer diameter of the tappet 9 is essentially only the one that is twice the wall thickness of the tappet wall Outside diameter of the common valve lash adjustment element 10. In this respect this differs in terms of a minimal dead weight Optimized tappets 9 significantly from common tappets, which are usually are stored directly in the engine cylinder head Take up the compensating element and be actuated directly by cams.
  • the detailed structure of the actuator housing 4 as well the storage of the electromagnetic actuator 3 in the cylinder head 2 is not described in more detail here and can be designed be as in unpublished patent application 196 11 547, however this and a number of other details may vary be designed by the exemplary embodiments shown, without the content of To leave claims.

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Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen-Hubventile mit einem im Aktuatorgehäuse der Betätigungsvorrichtung geführten Ventilbetätigungsstößel, der unter Zwischenwirkung eines hydraulischen Ventilspiel-Ausgleichselementes auf den Schaft des Hubventiles einwirkt. Zum bekannten Stand der Technik wird auf die EP-A-405 189 verwiesen.
Eine elektromagnetische Hubventil-Betätigungsvorrichtung hat immense Vorteile, da die sog. Ventilsteuerzeiten, d. h. der Öffnungszeitpunkt und der Schließzeitpunkt der Hubventile, sowie der Ventilhub und Ventilhubverlauf frei einstellbar sind. Dabei sollte jedoch auch an einer derartigen elektromagnetischen Hubventil-Betätigungsvorrichtung irgendeine Möglichkeit zum Ausgleich des Ventilspieles vorgesehen sein, insbesondere in Zusammenwirkung mit einem an sich bekannten Ventilspiel-Ausgleichselement. Eine mögliche Konstruktion hierfür ist in der oben genannten Schrift gezeigt, wobei das Ventilspiel-Ausgleichselement im Innenraum des Aktuatorgehäuses, genauer im darin vorgesehenen Anker, der zwischen den beiden Elektromagnetspulen des Aktuatorgehäuses längsverschiebbar geführt ist, angeordnet ist.
Eine derartige Anordnung des Ventilspielausgleichselementes birgt jedoch eine Reihe von Nachteilen. So muß ein üblicherweise hydraulisches Ventilspiel-Ausgleichselement mit einem geeigneten Hydraulikmedium - üblicherweise wird hierfür das Schmieröl der Brennkraftmaschine verwendet - versorgt werden, was im Innenraum des Aktuatorgehäuses äußerst problematisch ist, da die Magnetspulen und der zwischen diesen bewegte Anker nicht mit dem Brennkraftmaschinen-Schmieröl beaufschlagt werden dürfen. Ferner verursacht das im Anker angeordnete Ventilspiel-Ausgleichselement eine Störung des Magnetflusses im Anker bzw. allgemein eine Störung der Magnetfeldlinien. Ferner besteht der Anker aus Weicheisen und erlaubt somit nicht den direkten Einbau eines einfachsten, lediglich aus einem Kolben sowie einem Federelement bestehenden (an sich gängigen) Ventilspiel-Ausgleichselementes, da dieses nicht längsverschiebbar direkt im Anker gelagert sein kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine demgegenüber verbesserte Anordnung eines an sich bekannten hydraulischen Ventilspiel-Ausgleichselementes aufzuzeigen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß das Ventilspiel-Ausgleichselement in einem zwischen dem Ventilbetätigungsstößel und dem Hubventil-Schaft angeordneten Tassenstößel eingesetzt ist, der seinerseits in Ventilachsrichtung verschiebbar in einer Bodenplatte des Aktuatorgehäuses geführt ist, wobei der Außendurchmesser des Tassenstößels klein gegenüber demjenigen des Aktuatorgehäuses und im wesentlichen nur um die doppelte Wandstärke der Tassenstößel-Wand größer als der Außendurchmesser des gängigen Ventilspiel-Ausgleichselementes ist.
Mit diesen Merkmalen ist es zunächst einmal möglich, ein hydraulisches Ventilspiel-Ausgleichselement mit einem geeigneten Hydraulikmedium zu versorgen, ohne daß dieses Hydraulikmedium in den Innenraum des Aktuatorgehäuses gelangt, wobei eine vorteilhafte Anordnung des entsprechenden Versorgungskanales in Anspruch 2 angegeben ist. Ferner verursacht das nun nicht mehr innerhalb des Aktuatorgehäuses angeordnete Ventilspiel-Ausgleichselement keine Störung der Magnetfeldlinien zwischen dem Anker und den Magnetspulen. Der vorgeschlagene Tassenstößel erlaubt nun den direkten Einbau eines einfachsten, lediglich aus einem Kolben sowie einem Federelement bestehenden (an sich gängigen) Ventilspiel-Ausgleichselementes, und um dabei die bewegten Massen - wie wünschenswert - so gering als möglich zu halten, ist der Durchmesser des Tassenstößels wie angegeben minimiert.
Näher erläutert wird die Erfindung anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele, wobei in den beiden Figuren 1, 2 jeweils ein Längsschnitt durch eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung mit zu betätigendem Hubventil dargestellt ist und gleiche Bauelemente stets mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Fig. 3 zeigt vergrößert die Umgebung des Ventilspiel-Ausgleichselementes aus Fig. 2.
Zur Betätigung eines Brennkraftmaschinen-Hubventiles 1, das in bekannter Weise im Brennkraftmaschinen-Zylinderkopf 2 angeordnet ist, ist eine in ihrer Gesamtheit mit 3 bezeichnete elektromagnetische Betätigungsvorrichtung vorgesehen. Diese besteht aus einem sog. Aktuatorgehäuse 4, innerhalb dessen zwei Magnetspulen 5 angeordnet sind, zwischen denen eine Ankerplatte 6 in Ventilachsrichtung 7 längsverschiebbar gelagert ist. Diese Ankerplatte 6 wird durch die entsprechend erregten Magnetspulen 5 bewegt und überträgt ihre Bewegung über einen Ventilbetätigungsstößel 8 letztlich auf den Schaft 1' des Hubventiles 1.
Zwischen dem dem Schaft 1' zugewandten Ende des Ventilbetätigungsstößels 8 sowie dem freien Ende des Schaftes 1' ist ein Tassenstößel 9 vorgesehen, der ein übliches, gängiges Ventilspiel-Ausgleichselement 10 trägt, wobei sich die beiden Enden dieses Ausgleichselementes 10 an der Innenseite des Tassenstößels 9 einerseits und am freien Ende des Schaftes 1' andererseits abstützen. Der Tassenstößel 9 ist dabei in einer sog. Bodenplatte 4' des Aktuatorgehäuses 4 geführt und zwar ebenfalls längsverschiebbar in Ventilachsrichtung 7, um die Bewegung des Ventilbetätigungsstößels 8 auf das Hubventil 1 übertragen zu können.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist die tatsächlich plattenförmig gestaltete Bodenplatte 4' mit einer entprechenden kreiszylindrischen Aufnahme 11 versehen, in welcher der Tassenstößel 9 direkt verschiebbar gelagert ist. Gegen Herausfallen bei der Montage gesichert ist der Tassenstößel 9 dabei mittels eines Sprengringes 12, wobei eine Nut 13 in der Außenwand des Tassenstößels 9 die freie Verschiebbarkeit gegenüber dem Sprengring 12 im benötigten Umfang sicherstellt. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Tassenstößel 9 in einer Büchse 14 geführt, die in die Aufnahme 11 der hier dicker gestalteten Bodenplatte 4' - diese nimmt zusätzliche die untere Magnetspule 5 auf - eingesetzt ist. Auch beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Tassenstößel 9 über einen Sprengring 12 wieder gegen Herausfallen gesichert.
Wie ersichtlich ist bei beiden Ausführungsbeispielen der Außendurchmesser des Tassenstößels 9 klein gegenüber demjenigen des Aktuatorgehäuses 4, d. h. der Außendurchmesser des Tassenstößels 9 beträgt im wesentlichen nur den um die doppelte Wandstärke der Tassenstößel-Wand vergrößerten Außendurchmesser des gängigen Ventilspiel-Ausgleichselementes 10. Insofern unterscheidet sich dieser im Hinblick auf ein minimales Eigengewicht optimierte Tassenstößel 9 wesentlich von gängigen Tassenstößeln, die üblicherweise direkt im Brennkraftmaschinen-Zylinderkopf gelagert sind, ein Ausgleichselement aufnehmen und dabei direkt von Nocken betätigt werden.
In der Bodenplatte 4' verläuft ein Ölversorgungskanal 15 für das hydraulische Ventilspiel-Ausgleichselement 10, der einerseits über einen Stichkanal 16' mit einem Ölkanal 16 im Zylinderkopf 2 in Verbindung steht und andererseits an der Außenwand des Tassenstößels 9 mündet. Von hier gelangt das Hydraulikmedium bzw. Schmieröl wie üblich zum hydraulischen Ventilspiel-Ausgleichselement 10. Der detaillierte Aufbau des Aktuatorgehäuses 4 sowie die Lagerung der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung 3 im Zylinderkopf 2 ist an dieser Stelle nicht näher beschrieben und kann gestaltet sein wie in der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung 196 11 547, jedoch kann dies sowie eine Vielzahl weiterer Details durchaus abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims (2)

  1. Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen-Hubventile (1) mit einem im Aktuatorgehäuse (4) der Betätigungsvorrichtung (3) geführten Ventilbetätigungsstößel (8), der unter Zwischenwirkung eines hydraulischen Ventilspiel-Ausgleichselementes (10) auf den Schaft (1') des Hubventiles (1) einwirkt,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilspiel-Ausgleichselement (10) in einen zwischen dem Ventilbetätigungsstößel (8) und dem Hubventil-Schaft (1') angeordneten Tassenstößel (9) eingesetzt ist, der seinerseits in Ventilachsrichtung (7) verschiebbar in einer Bodenplatte (4') des Aktuatorgehäuses (4) geführt ist, wobei der Außendurchmesser des Tassenstößels (9) klein gegenüber demjenigen des Aktuatorgehäuses (4) und im wesentlichen nur um die doppelte Wandstärke der Tassenstößel-Wand größer als der Außendurchmesser des gängigen Ventilspiel-Ausgleichselementes (9) ist.
  2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß durch die Bodenplatte (4') ein Ölversorgungskanal (15) für das hydraulische Ventilspiel-Ausgleichselement (10) verläuft.
EP97106783A 1996-06-18 1997-04-24 Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen-Hubventile Expired - Lifetime EP0814238B1 (de)

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