EP1179121B1 - Mecanisme de commande multiple electromagnetique - Google Patents

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EP1179121B1
EP1179121B1 EP00943573A EP00943573A EP1179121B1 EP 1179121 B1 EP1179121 B1 EP 1179121B1 EP 00943573 A EP00943573 A EP 00943573A EP 00943573 A EP00943573 A EP 00943573A EP 1179121 B1 EP1179121 B1 EP 1179121B1
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armature
multiple actuator
actuator according
electromagnets
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Erwin Bauer
Albert Hörl-Liegl
Ferdinand Löbbering
Stefan Loidl
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Bayerische Motoren Werke AG
Siemens AG
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Bayerische Motoren Werke AG
Siemens AG
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/121—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position
    • H01F7/123—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position by ancillary coil
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1638—Armatures not entering the winding

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic multiple actuator, especially for two gas exchange valves one Internal combustion engine.
  • Actuators for gas exchange valves of internal combustion engines are known.
  • camshaft operated valves are electromagnetically driven valves for opening and Closing depending on the rotational position of the crankshaft driven.
  • the actuator must be capable of high Apply forces, especially when opening an exhaust valve, and the respective end position of the gas exchange valve when opening and closing must be reached with certainty become.
  • This stroke must be measured to around 1/100 mm to enable effective valve control.
  • At least two individual actuators are used combined into a multiple actuator.
  • On such multiple actuator has a housing through which at least two anchor shafts run, each with an anchor is attached, which lies between two electromagnets and from two springs is held in a rest position.
  • the housing also takes over the longitudinal guidance of the anchors the axis of the anchor shaft, so that one at the state of Technology necessary separate anti-rotation lock can be omitted, because due to the longitudinal guidance, the anchor is no longer that of the Springs caused rotation can follow.
  • the structure according to the invention further reduces the parts of the Actuator, which considerably simplifies assembly becomes.
  • the housing is preferably first manufactured in one piece and then broken at predetermined breaking points, so that after the Assemble the housing parts by bolts that pass through run at least one side wall, are held together, an optimal fit is achieved.
  • the principle according to the invention applies to entire actuator strips applicable, for example, all actuators of the Inlet or outlet side of an internal combustion engine in one Actuator strip are united. Then to take the lead The anchor can be secured using vertical partition walls be provided in the housing.
  • Fig. 1 is a section through an electromagnetic Multiple actuator shown, the at least two poppet valves drives the gas exchange valves of an internal combustion engine are.
  • the multiple actuator drives two intake valves of a cylinder.
  • the section of Fig. 1st however shows only one of these valves with the associated Actuator part.
  • the electromagnetic multiple actuator of Fig. 1 is on Cylinder head 60 attached and drives an internal combustion engine a gas exchange valve.
  • the multiple actuator in one housing for each gas exchange valve to be driven plate-shaped anchor 10 on an anchor shaft 9 sits, which in turn rests on a valve stem 64.
  • the armature shaft 9 projects into a recess 63 of the cylinder head 60, in which the gas exchange valve sits, one Has valve plate 62 with valve seat 61.
  • the spring 68 also acts on the armature shaft 9 and Anchor 10. Your counteracting is between one at anchor attached anchor spring plate 13 and one on the housing a spring 12 clamped on the washer 11, which pushes the anchor shaft 9 down.
  • the armature 10 is located in the housing, which consists of a lower Housing part 3, an upper housing part 1 and a middle housing part 2 is built between two electromagnets.
  • the lower electromagnet consists of a lower coil core 6 and a lower winding 8, the upper electromagnet an upper coil core 5 and an upper winding 7. Die Housing parts are screwed together.
  • the windings 7, 8 are made by suitable driver circuits energized, which are controlled by a control circuit (not shown).
  • the end faces of the coil cores are stops for the armature 10 and define its end positions.
  • the springs 12, 68 keep the armature 10 in a de-energized windings 7, 8 in one Resting position between these end positions, from which he the electromagnet can be deflected.
  • the three-part housing is made of die-cast aluminum.
  • the housing parts 1, 2, 3 are made of four stud bolts 58 held together by the top 14 of the housing to the bottom 15 run and screwed to the cylinder head 60 are.
  • Figs. 2 and 3 is the lower housing part 3 with the Coil core 6 and the windings 8 shown in more detail.
  • the upper housing part 1 is analogous to that in FIGS. 2 and 3 assembled lower housing part 3 built. Between these the two housing parts 1, 3, the housing middle part 2 is arranged, the guide elements 19a, the longitudinal guide take over the anchor 10 (see FIG. 1). Through this A separate anti-twist device is not required because the Anchor 10 no longer that caused by the springs 12, 68 Rotation follows, which occurs when they are compressed.
  • the studs with which the housing parts 1, 2 and 3 with each other and these are attached to the cylinder head 60 move the outermost edge of the housing so that the armature 10 make optimal use of the available space.
  • the gas exchange valves can be driven with maximum force.
  • the housing is in two parts executed. It is first made in one piece and a predetermined breaking point is grooved. Then the case turns on this predetermined breaking point broken into an upper and a lower part. Then the liners 4, the coil cores 5,6 as well as the windings 7, 8 and the armature shafts 9 introduced with the anchors 10. Then top and bottom reassembled, with a very high dimensional accuracy is achieved. In addition, the Heat transfer over this fracture surface due to its large size Gearing better than normal abutting surfaces. Finally there are no processing steps on the contact surfaces, thereby the manufacturing cost for the housing decreases.
  • Valve plates 62 To measure the stroke position of the armature 10 and that driven by it Valve plates 62 is the armature 9 through the liner 4 led out of the upper housing part 1. At anchor 9, a permanent magnet 50 is attached outside the housing. It is advantageous if the anchor shaft 9 from one largely non-magnetic material.
  • a magnetic field sensitive Sensor 51 attached. It is about around a giant MR sensor. But as a sensor 51 also working according to another principle, or a Combination of sensors possible.
  • the sensor 51 does not deliver its output signal cables shown in more detail to an evaluation electronics. His Output signal is only from the direction of the field lines of the dependent on the magnetic field generated by the permanent magnet 50, on the other hand not or only slightly from the field strength. Thereby can the position of the permanent magnet 50 and so the armature 10 and thus the valve plate 62 even with tolerances regarding the distance between permanent magnet 50 and sensor 51 or with respect to the field strength of the permanent magnet 50 can be determined safely.
  • annular permanent magnet 50 may be used, which is rotationally symmetrical to the axis of the armature shaft 9.
  • the Permanent magnet 50 firmly connected to the sensor 51 be, and the valve stem 9 or a component attached to it made of soft magnetic or ferromagnetic material his. This material then moves relative to the sensor, which is in the air gap between the moving part and the Permanent magnet 50 is located.
  • All magnetic field-sensitive sensors 51 are preferably used by a protective cover 57 against magnetic and electrical Interference shielded (see Fig. 4). All magnetic field sensitive Sensors 51 of the multiple actuator are on a common power strip 56 connected through which it be contacted to provide them with energy and their Read out measurement signals.
  • double actuators described here also more than two gas exchange valves from a single multiple actuator be operated.
  • all valves on the inlet side of an internal combustion engine to drive with an actuator strip.
  • vertical partition walls are provided, which between the individual actuator parts or double actuators are.

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Claims (20)

  1. Entraínement électromagnétique multiple de réglage, en particulier pour au moins deux soupapes de changement des gaz d'un moteur à combustion interne, comportant un boítier (1, 2, 3) traversé par au moins deux tiges (9) d'induit, sur chacune desquelles est fixé un induit (10), deux électroaimants étant prévus pour chaque induit avec chacun un noyau (5, 6) de bobinage et un bobinage (7, 8), entre lesquels se trouve l'induit associé, et chaque induit (10) étant maintenu dans une position de repos entre les électroaimants sous l'effet d'un premier et d'un deuxième ressorts (12, 68) en opposition, le premier ressort (12) étant chaque fois en tension entre une partie (3) du boítier et une rondelle (13) de ressort d'induit fixée sur la tige (9) d'induit.
  2. Entraínement électromagnétique multiple de réglage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le boítier (1, 2, 3) présente, sur ses côtés intérieurs, des éléments de guidage (19), qui guident les induits (10) le long de l'axe des tiges (9) d'induit.
  3. Entraínement électromagnétique multiple de réglage suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boítier (1, 2, 3) est conçu, sur au moins l'une de ses parois latérales (16), de telle façon qu'il se produise une bonne évacuation de la chaleur depuis la face supérieure (14) du boítier vers la face inférieure (15) du boítier, refroidie par son contact avec une pièce refroidie (60).
  4. Entraínement électromagnétique multiple de réglage suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque tige d'induit (10) est guidée dans des douilles de guidage (4), qui sont placées dans les faces supérieure et inférieure (14, 15) du boítier.
  5. Entraínement électromagnétique multiple de réglage suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers ressorts (12) s'appuient, du côté du boítier, sur des rondelles d'appui (11), qui peuvent être déplacées dans la direction axiale pour le réglage de la tension des ressorts.
  6. Entraínement électromagnétique multiple de réglage suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boítier est en deux parties et que les deux parties (1, 3) du boítier sont reliées par des boulons qui traversent au moins une face latérale (16) du boítier (1, 2, 3).
  7. Entraínement électromagnétique multiple de réglage suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les pièces (1, 3) du boítier sont réalisées en séparant par cassure un boítier constitué d'une seule pièce, de telle façon que l'endroit de la cassure assure l'ajustement des pièces du boítier.
  8. Entraínement électromagnétique multiple de réglage suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu plus de deux tiges (9) d'induit comportant des induits (10) et des électroaimants associés, et en ce qu'entre deux induits et leurs électroaimants, le boítier (1, 2, 3) présente une séparation.
  9. Entraínement électromagnétique multiple de réglage suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la séparation présente des éléments de guidage (11) qui guident au moins un induit (10) le long de l'axe de la tige (9) d'induit.
  10. Entraínement électromagnétique multiple de réglage suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que plusieurs électroaimants ont un noyau de bobinage commun (5, 6).
  11. Entraínement électromagnétique multiple de réglage pour soupape de changement de gaz suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deuxièmes ressorts (68) sont chacun mis en tension entre une rondelle (67) de ressort de soupape fixée sur la tige de soupape (64) de la soupape de changement de gaz entraínée et une tête de cylindre (60), dans laquelle sont guidées les soupapes de changement de gaz.
  12. Entraínement électromagnétique multiple de réglage suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par un dispositif de mesure (50, 51) pour chaque induit (10), comportant un aimant permanent (50) solidaire de l'induit (10) et un détecteur de mesure (51), sensible au champ magnétique, solidaire du boítier (1, 2, 3).
  13. Entraínement électromagnétique multiple de réglage suivant la revendication 12, caractérisé en ce qu'au moins l'un des aimants permanents (50) est fixé sur la tige d'induit (9) associée.
  14. Entraínement électromagnétique multiple de réglage suivant l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par un dispositif de mesure (50, 51) pour chaque induit (10), comportant un composant solidaire de l'induit (10) et un aimant permanent (50) fixé dans le boítier (1, 2, 3), ainsi qu'au moins un détecteur de mesure (51) sensible au champ magnétique, fixé sur le boítier (1, 2, 3), le détecteur de mesure (51) se trouvant dans l'interstice compris entre le composant et l'aimant permanent (51).
  15. Entraínement électromagnétique multiple de réglage suivant la revendication 14, caractérisé en ce que chaque composant est en matériau magnétique doux ou ferromagnétique.
  16. Entraínement électromagnétique multiple de réglage suivant l'une des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que le signal de sortie d'au moins l'un des détecteurs de mesure (51) dépend essentiellement seulement de la direction du champ magnétique.
  17. Entraínement électromagnétique multiple de réglage suivant l'une des revendications 12 à 16, caractérisé en ce qu'au moins l'un des détecteurs de mesure (51) sensibles aux champs magnétiques présente un ou plusieurs des détecteurs suivants: détecteur MR anisotrope, détecteur de Hall, plaque de champ, système de couches MR de Giant magnétorestrictif.
  18. Entraínement électromagnétique multiple de réglage suivant l'une des revendications 12 à 17, caractérisé en ce qu'au moins l'un des aimants permanents (50) est symétrique par rapport à l'axe de la tige (9) d'induit.
  19. Entraínement électromagnétique multiple de réglage suivant l'une des revendications 12 à 18, caractérisé en ce qu'au moins l'un des détecteurs de mesure (51) sensible au champ magnétique est protégé contre des champs perturbateurs électriques et/ou magnétiques.
  20. Entraínement électromagnétique multiple de réglage suivant la revendication 19, caractérisé en ce que les électroaimants se trouvent dans un boítier, en ce que chaque tige (9) d'induit dépasse du boítier et en ce que les aimants permanents (50), ainsi que les détecteurs de mesure (51), se trouvent en dehors du boítier.
EP00943573A 1999-05-14 2000-05-12 Mecanisme de commande multiple electromagnetique Revoked EP1179121B1 (fr)

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DE19922427A DE19922427A1 (de) 1999-05-14 1999-05-14 Elektromagnetischer Mehrfachstellantrieb
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