EP1479880A2 - Elektrischer Ventiltrieb mit Elektro- und Permanentmagneten - Google Patents

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EP1479880A2
EP1479880A2 EP04009654A EP04009654A EP1479880A2 EP 1479880 A2 EP1479880 A2 EP 1479880A2 EP 04009654 A EP04009654 A EP 04009654A EP 04009654 A EP04009654 A EP 04009654A EP 1479880 A2 EP1479880 A2 EP 1479880A2
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coil
electromagnet
yoke
armature
valve train
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Reinhard Dr. Simkovics
Robert Dr. Bürgel
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • F01L9/21—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means actuated by solenoids
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    • H01F7/121—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position
    • H01F7/122—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position by permanent magnets

Definitions

  • the present invention relates to an electric valve train for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
  • valve train is in De 197 23 405 A1 in connection with Figure 5 described.
  • the valves are replaced by one of the Crankshaft driven camshaft mechanically controlled.
  • electrically controlled valves are being researched, as these have a higher Promise performance yield with lower fuel consumption.
  • electrical Valve drives with stroke actuators are provided with an axially displaceable armature is biased by springs and held in a central position.
  • the anchor points an anchor plate.
  • electromagnet on each side of the anchor plate arranged.
  • electromagnet By energizing one or the other electromagnet can A magnetic field is generated in each case, the armature in one or in the other Direction pulls.
  • the armature which is biased by the springs, provides a spring-mass oscillator represents.
  • the anchor During a combustion cycle, the anchor must be one during each cycle Most of the cycle time in one or the other end position at which the anchor plate on one or the other electromagnet is held. In the end positions, the valve assigned to the stroke actuator is either fully open or fully closed. To anchor in one or the other To hold the end position, the associated electromagnet must be relative large holding current are energized. Overall, therefore, is a relatively high electrical "Holding power" required.
  • DE 197 23 405 A1 proposes permanent magnets on the electromagnets to arrange, the magnetic field of the magnetic field of the assigned Electromagnet is rectified.
  • the armature exerted magnetic forces in the respective holding position supports the magnetic field of the associated electromagnet, so that the Keeping the armature required current is lower.
  • the permanent magnets are arranged laterally on pole pieces of the electromagnets. It is not without its problems. With stroke actuators can namely considerable mechanical loads occur, in particular vibration loads. Individual components, e.g. the permanent magnets must be very firmly attached to the yoke of the associated electromagnet to be attached to detach in continuous operation prevent due to mechanical loads.
  • the object of the invention is a stroke actuator for an electric valve train to create with electro and permanent magnets, in which the permanent magnets are arranged magnetically cheap, mechanically firm and space-saving.
  • the invention relates to a known electric valve train for Internal combustion engines made of a movable anchor with an anchor plate and a first and a second electromagnet, which is on both sides are arranged with respect to the anchor plate.
  • the electromagnets each have yoke formed from a laminated core and an electrical one arranged thereon Reel up.
  • a magnetic field can be generated, which pulls the armature towards a first end position and through Energizing the coil of the other electromagnet, a magnetic field can be generated, that pulls the anchor in the opposite direction to a second end position.
  • the or the Permanent magnets pull or pull the armature when it is in the close range of the associated electromagnet.
  • the yoke on which the at least one permanent magnet is arranged is, seen from the anchor plate, in the area "behind” the coil Recess in which the at least one permanent magnet is arranged.
  • the at least one permanent magnet is thus "embedded” in a form-fitting manner in the yoke.
  • the coil of the electromagnet (s) is positively between Pole shoes of the associated yoke arranged.
  • the at least one permanent magnet is positively arranged in a recess of the respective yoke.
  • the coil and the at least one permanent magnet are preferably in poured the yoke. That is, between the yoke, coil and permanent magnet a hardening binder, e.g. Cast in epoxy resin. After curing of the binder you get a very compact, robust unit.
  • the yokes of the electromagnets are preferably also arranged in a housing. For reasons of strength, it is advantageous if the yokes are also in the Housing are cast.
  • the "housing" is in a real engine through the Cylinder head formed. To the mechanical connection of the yoke with the surrounding Housing can further improve on the outside of the yokes or more undercut elements can be arranged when pouring the yokes are filled in the housing of housing material. This is a positive Connection of the yokes to the housing reached.
  • the at least one permanent magnet is preferably in the region between the Coil and the at least one undercut element arranged. That from The undercut element protruding from the outer circumference of the yoke constitutes a "Material accumulation" represents the magnetic flux in the area of at least favored a permanent magnet.
  • one or more, e.g. two permanent magnets per Yoke may be provided.
  • the two permanent magnets can be in their north-south direction seen spaced apart. It can also be provided that the permanent magnets are in a direction transverse to their north-south direction are staggered.
  • Figure 1 shows a stroke actuator 1 according to the invention in a schematic representation.
  • the stroke actuator 1 has a first electromagnet 2 and a second Electromagnet 3 on. Furthermore, a spring biased 4, 5 in a central position Anchor is provided, of which only one anchor plate 6 is shown here.
  • the Armature plate 6 is arranged between the two electromagnets 2, 3.
  • the anchor also has a shaft, not shown here, and is between an upper one and lower end position axially displaceable between the two electromagnets arranged.
  • the electromagnets each have a sheet metal stack Yoke 7 with pole shoes 8-10.
  • the pole shoes 8-10 have recesses 11, 12 formed in which a coil 13 of the electromagnet is arranged is.
  • the yoke 7 points in the area "behind” the coil 13 recesses 14, 15, in each of which a permanent magnet 16, 17th is arranged.
  • the yoke has two permanent magnets 16, 17 on its outside dovetail-like undercut elements 18, 19.
  • the Undercut elements 18, 19 serve primarily to ensure that the yoke 7, which is in a Yoke 7 surrounding housing - e.g. a cylinder head - is cast in, positive and therefore mechanically robust with the housing (not shown) connected is.
  • the undercut elements 18, 19 thus provide a form fit reached between the yoke 7 and the surrounding housing (not shown).
  • the electromagnet 2 shown here only schematically can be quite analogous to that Electromagnet 3 can be constructed.
  • the arrangement of the permanent magnets 16, 17 in the area of Undercut elements is the mechanical strength of the laminated yoke 7 guaranteed.
  • the risk that the laminated yoke 7 is divided into several sections divides does not exist. Overall results from the described Arrangement high stability with little production engineering effort.
  • the armature By energizing the coil 13, the armature can move towards the electromagnet 3 be pulled there. If the armature plate 6 is in the vicinity of the electromagnet 3 is located, the anchor plate is in addition to that generated by the coil 13 Magnetic field detected by the magnetic field of the permanent magnets 16, 17. To the Holding the anchor plate 6 in the end position in which the anchor plate 6 rests on the yoke 7, is therefore a lower holding current due to the permanent magnets 14, 15 required than with purely electromagnetic actuation of the armature, i.e. if no Permanent magnets would be present.
  • FIG. 2 shows a variant of the electromagnet 3 shown in Figure 1 Stroke actuator.
  • the permanent magnet 16 here is somewhat wider than that in FIG Figure 1 provided electromagnet 16.
  • the electromagnet 16 of Figure 2 has in essentially the same width as the coil 13. The recesses go accordingly 11 and 14 one above the other or through a single groove in the yoke 7 educated.
  • FIG. 3 shows a further variant of the electromagnet 3. Similar to that in FIG. 1 two permanent magnets 16, 17 are provided here. However, these are not in the middle arranged below the coil 13, but offset towards the center of the yoke 7. As can be seen from Figure 3, the permanent magnets 16, 17 have something smaller width than the coil 13. Accordingly, the recesses have 14, 15 a slightly smaller width than the recesses 11, 12.
  • Figures 4a, 4b, 5, 6 show top views of different variants of the invention.
  • the permanent magnets 14, 15 arranged centrally below the recesses 11, 12.
  • the permanent magnets 16, 17 extend over the entire Length of the yoke 7.
  • the permanent magnets 16, 17 are shorter than in the embodiment of Figures 4a, 4b.
  • the permanent magnets 16, 17 are arranged centrally on the yoke 7 with respect to their longitudinal direction.
  • the permanent magnets 16, 17 are in the embodiment 6 is arranged offset on the yoke 7 in its longitudinal direction.

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  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Elektrischer Ventiltrieb für Verbrennungsmotoren mit einem verschieblich angeordneten Anker, der eine Ankerplatte aufweist, einem ersten Elektromagneten, der auf der einen Seite der Ankerplatte angeordnet ist und einem zweiten Elektromagneten, der auf der anderen Seite der Ankerplatte angeordnet ist. Die Elektromagneten weisen jeweils ein Joch und eine daran angeordnete Spule auf. Durch Bestromen der Spule des einen Elektromagneten ist ein Magnetfeld erzeugbar, das den Anker in Richtung einer ersten Endstellung zieht und durch Bestromen des anderen Elektromagneten ist ein Magnetfeld erzeugbar ist, das den Anker in entgegengesetzte Richtung zu einer zweiten Endstellung zieht. An mindestens einem der Joche ist mindestens ein Permanentmagnet angeordnet, welcher, insbesondere wenn sich die Ankerplatte in einem Nahbereich des zugeordneten Elektromagneten befindet, den Anker anzieht. Der mindestens eine Permanentmagnet ist auf einer der Ankerplatte abgewandten Seite der Spule des zugeordneten Elektromagneten angeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Ventiltrieb für Verbrennungsmotoren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein derartiger Ventiltrieb ist in der De 197 23 405 A1 im Zusammenhang mit Figur 5 beschrieben. Bei herkömmlichen Motoren werden die Ventile durch eine von der Kurbelwelle angetriebene Nockenwelle mechanisch gesteuert. Seit geraumer Zeit werden elektrisch gesteuerte Ventile erforscht, da diese eine höhere Leistungsausbeute bei geringerem Spritverbrauch versprechen. Bei elektrischen Ventiltrieben unterscheidet man zwei grundsätzliche Varianten, nämlich sogenannte Hubaktuatoren, bei denen die Aktuatoren zur Ventilsteuerung durch Elektromagnete betätigt werden und sogenannte Drehaktuatoren, bei denen zur Ventilbetätigung ein auf einen Nocken wirkender Elektromotor vorgesehen ist. Bei elektrischen Ventiltrieben mit Hubaktuatoren ist ein axial verschieblicher Anker vorgesehen, der durch Federn vorgespannt und in einer Mittelstellung gehalten wird. Der Anker weist eine Ankerplatte auf. Auf beiden Seiten der Ankerplatte ist jeweils ein Elektromagnet angeordnet. Durch Bestromen des einen oder des anderen Elektromagneten kann jeweils ein Magnetfeld erzeugt werden, das den Anker in die eine bzw. in die andere Richtung zieht. Der durch die Federn vorgespannte Anker stellt dabei einen Feder-Masse-Schwinger dar.
Während eines Verbrennungszyklus muss der Anker während jedes Zyklus einen Großteil der Zyklusdauer in der einen oder der anderen Endstellung, an der die Ankerplatte an dem einen oder dem anderen Elektromagneten anliegt, gehalten werden. In den Endstellungen ist das dem Hubaktuator zugeordnete Ventil entweder ganz geöffnet oder ganz geschlossen. Um den Anker in der einen bzw. in der anderen Endstellung zu halten, muss der zugeordnete Elektromagnet mit einem relativ großen Haltestrom bestromt werden. Insgesamt ist somit eine relativ hohe elektrische "Halteleistung" erforderlich.
Zur Verringerung der elektrischen Halteleistung wurde der in der oben erwähnten DE 197 23 405 A1 vorgeschlagen, an den Elektromagneten jeweils Permanentmagnete anzuordnen, deren Magnetfeld dem Magnetfeld des zugeordneten Elektromagneten gleichgerichtet ist. Durch die von dem Permanentmagneten auf den Anker ausgeübten Magnetkräften wird in der jeweiligen Haltestellung das magnetische Feld des zugeordneten Elektromagneten unterstützt, so dass der zum Halten des Ankers erforderliche Strom geringer ist. Bei der DE 197 23 405 A1 sind die Permanentmagneten seitlich an Polschuhen der Elektromagneten angeordnet. Die ist nicht ganz unproblematisch. Bei Hubaktuatoren können nämlich erhebliche mechanische Belastungen auftreten, insbesondere Schwingungsbelastungen. Einzelkomponenten, wie z.B. die Permanentmagnete, müssen sehr fest am Joch des zugeordneten Elektromagneten befestigt sein, um im Dauerbetrieb ein Ablösen aufgrund mechanischer Belastungen zu verhindern.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Hubaktuator für einen elektrischen Ventiltrieb mit Elektro- und Permanentmagneten zu schaffen, bei dem die Permanentmagneten magnetisch günstig, mechanisch fest und platzsparend angeordnet sind.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patenanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung geht von einem an sich bekannten elektrischen Ventiltrieb für Verbrennungsmotoren aus, der einen verschieblichen Anker mit einer Ankerplatte sowie einem ersten und einem zweiten Elektromagneten aufweist, die beidseitig bezüglich der Ankerplatte angeordnet sind. Die Elektromagneten weisen jeweils ein aus einem Blechpaket gebildetes Joch sowie eine daran angeordnete elektrische Spule auf. Durch Bestromen der Spule des einen Elektromagneten ist ein Magnetfeld erzeugbar, das den Anker in Richtung einer ersten Endstellung zieht und durch Bestromen der Spule des anderen Elektromagneten ist ein Magnetfeld erzeugbar, das den Anker in entgegengesetzte Richtung zu einer zweiten Endstellung zieht. Zur Verringerung des Haltestroms, der zum Halten des Ankers in der einen bzw. der anderen Endstellung erforderlich ist, ist an mindestens einem, vorzugsweise an beiden Jochen jeweils mindestens ein Permanentmagnet angeordnet. Der bzw. die Permanentmagneten zieht bzw. ziehen den Anker an, wenn sich dieser im Nahbereich des zugeordneten Elektromagneten befindet.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass der mindestens eine Permanentmagnet "hinter der Spule" des zugeordneten Elektromagneten angeordnet ist. "Hinter der Spule" bedeutet, dass der mindestens eine Permanentmagnet auf einer der Ankerplatte abgewandten Seite der Spule des zugeordneten Elektromagneten angeordnet ist.
Vorzugsweise weist das Joch, an dem der mindestens eine Permanentmagnet angeordnet ist, von der Ankerplatte aus gesehen, im Bereich "hinter" der Spule, eine Ausnehmung auf, in welcher der mindestens eine Permanentmagnet angeordnet ist. Der mindestens eine Permanentmagnet ist also formschlüssig in das Joch "eingebettet".
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der mindestens eine Permanentmagnet von der Ankerplatte aus gesehen unmittelbar im Bereich hinter den Windungen der Spule angeordnet ist. Dadurch ergibt sich ein "Magnetkreis" mit relativ geringem magnetischen Widerstand.
Wie bereits erwähnt, treten im Dauerbetrieb am Hubaktuator erhebliche mechanische Belastungen, insbesondere Schwingungen auf. Aus diesem Grund ist es erforderlich, dass der Hubaktuator kompakt und möglichst robust aufgebaut ist. Um dies zu erreichen, ist die Spule des bzw. der Elektromagneten formschlüssig zwischen Polschuhen des zugeordneten Jochs angeordnet. Auch der mindestens eine Permanentmagnet ist formschlüssig in einer Ausnehmung des jeweiligen Jochs angeordnet. Vorzugsweise sind die Spule und der mindestens eine Permanentmagnet in das Joch eingegossen. Das heißt, zwischen Joch, Spule und Permanentmagnet wird ein aushärtendes Bindemittel, z.B. Epoxidharz, eingegossen. Nach dem Aushärten des Bindemittels erhält man eine sehr kompakte, robuste Einheit.
Vorzugsweise sind die Joche der Elektromagneten ebenfalls in einem Gehäuse angeordnet. Aus Festigkeitsgründen ist es von Vorteil, wenn die Joche ebenfalls in das Gehäuse eingegossen sind. Das "Gehäuse" ist bei einem realen Motor durch den Zylinderkopf gebildet. Um die mechanische Verbindung des Jochs mit dem umgebenden Gehäuse weiter zu verbessern, können an der Außenseite der Joche ein oder mehrere Hinterschnittelemente angeordnet sein, die beim Eingießen der Joche in das Gehäuse von Gehäusematerial ausgefüllt sind. Dadurch wird eine formschlüssige Verbindung der Joche mit dem Gehäuse erreicht.
Vorzugsweise ist der mindestens eine Permanentmagnet im Bereich zwischen der Spule und dem mindestens einen Hinterschnittelement angeordnet. Das vom Außenumfang des Jochs abstehende Hinterschnittelement stellt eine "Materialanhäufung" dar, die den magnetischen Fluss im Bereich des mindestens einen Permanentmagneten begünstigt.
Wie bereits angedeutet, können ein oder mehrere, z.B. zwei Permanentmagnete pro Joch vorgesehen sein. Die beiden Permanentmagneten können in ihrer Nord-Süd-Richtung gesehen voneinander beabstandet sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Permanentmagnete in einer Richtung quer zu ihrer Nord-Süd-Richtung versetzt zueinander angeordnet sind.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
das Grundprinzip eines Hubaktuators gemäß der Erfindung;
Figuren 2, 3
verschiedene Varianten eines Elektromagneten der Hubaktuoranordnung im Querschnitt;
Figuren 4a, 4b, 5, 6
verschiedene Anordnungsmöglichkeiten der Permanentmagneten im Joch des zugeordneten Elektromagneten.
Figur 1 zeigt einen Hubaktuator 1 gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung. Der Hubaktuator 1 weist einen ersten Elektromagnet 2 und einen zweiten Elektromagnet 3 auf. Ferner ist ein durch Federn 4, 5 in eine Mittellage vorgespannter Anker vorgesehen, von dem hier nur eine Ankerplatte 6 dargestellt ist. Die Ankerplatte 6 ist zwischen den beiden Elektromagneten 2, 3 angeordnet. Der Anker weist ferner einen hier nicht dargestellten Schaft auf und ist zwischen einer oberen und unteren Endstellung axial zwischen den beiden Elektromagneten verschieblich angeordnet. Die Elektromagneten weisen jeweils ein durch ein Blechpaket gebildetes Joch 7 mit Polschuhen 8-10 auf. Durch die Polschuhe 8-10 sind Ausnehmungen 11, 12 gebildet, in denen eine Spule 13 des Elektromagneten angeordnet ist.
Von der Ankerplatte 6 aus gesehen, weist das Joch 7 im Bereich "hinter" der Spule 13 Ausnehmungen 14, 15 auf, in denen jeweils ein Permanentmagnet 16, 17 angeordnet ist.
Im Bereich hinter den Ausnehmungen 14, 15 bzw. der darin angeordneten Permanentmagneten 16, 17 weist das Joch an seiner Außenseite zwei schwalbenschwanzartige Hinterschnittelemente 18, 19 auf. Die Hinterschnittelemente 18, 19 dienen primär dazu, dass das Joch 7, das in ein das Joch 7 umgebendes Gehäuse - z.B. einen Zylinderkopf - eingegossen ist, formschlüssig und somit mechanisch robust mit dem Gehäuse (nicht dargestellt) verbunden ist. Durch die Hinterschnittelemente 18, 19 wird also ein Formschluss zwischen dem Joch 7 und dem umgebenden Gehäuse (nicht dargestellt) erreicht. Der hier nur schematisch dargestellte Elektromagnet 2 kann ganz analog wie der Elektromagnet 3 aufgebaut sein.
Durch die Anordnung der Permanentmagneten 16, 17 im Bereich der Hinterschnittelemente ist die mechanische Festigkeit des geblechten Jochs 7 gewährleistet. Die Gefahr, dass sich das geblechte Joch 7 in mehrere Teilstücke aufteilt, besteht somit nicht. Insgesamt ergibt sich durch die beschriebene Anordnung eine hohe Stabilität bei geringem produktionstechnischem Aufwand.
Durch Bestromen der Spule 13 kann der Anker in Richtung zum Elektromagnet 3 hin gezogen werden. Wenn sich die Ankerplatte 6 im Nahbereich des Elektromagneten 3 befindet, wird die Ankerplatte zusätzlich zu dem von der Spule 13 erzeugten Magnetfeld vom Magnetfeld der Permanentmagneten 16, 17 erfasst. Zum Halten der Ankerplatte 6 in der Endstellung, in der die Ankerplatte 6 am Joch 7 anliegt, ist also aufgrund der Permanentmagneten 14, 15 ein geringerer Haltestrom erforderlich als bei rein elektromagnetischer Betätigung des Ankers, d.h. wenn keine Permanentmagneten vorhanden wären.
Wie bereits mehrfach erwähnt, treten an einem Hubaktuator im Dauerbetrieb erhebliche mechanische Belastungen auf. Um eine möglichst robuste Anordnung zu erreichen, sind die Spule 13 und die Permanentmagneten 16, 17 in die zugeordneten Ausnehmungen 11, 12 bzw. 14, 15 eingegossen und zwar beispielsweise durch ein aushärtbares Kunstharz, z.B. Epoxidharz.
Figur 2 zeigt eine Variante des in Figur 1 dargestellten Elektromagneten 3 des Hubaktuators. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist nur ein einziger Permanentmagnet 16 vorgesehen. Der Permanentmagnet 16 ist hier etwas breiter als der in Figur 1 vorgesehene Elektromagnet 16. Der Elektromagnet 16 der Figur 2 hat im wesentlichen dieselbe Breite wie die Spule 13. Dementsprechend gehen die Ausnehmungen 11 und 14 ineinander über bzw. sind durch eine einzige Nut im Joch 7 gebildet.
Figur 3 zeigt eine weitere Variante des Elektromagneten 3. Ähnlich wie bei Figur 1 sind hier zwei Permanentmagneten 16, 17 vorgesehen. Diese sind jedoch nicht mittig unterhalb der Spule 13 angeordnet, sondern zur Mitte des Jochs 7 hin versetzt. Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, haben die Permanentmagneten 16, 17 eine etwas geringere Breite als die Spule 13. Dementsprechend haben auch die Ausnehmungen 14, 15 eine etwas geringere Breite als die Ausnehmungen 11, 12.
Die Figuren 4a, 4b, 5, 6 zeigen Draufsichten auf verschiedene Varianten der Erfindung. Beim Ausführungsbeispiel der Figuren 4a, 4b sind die Permanentmagneten 14, 15 mittig unterhalb der Ausnehmungen 11, 12 angeordnet. Wie aus Figur 4a ersichtlich ist, erstrecken sich die Permanentmagneten 16, 17 über die gesamte Länge des Jochs 7.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 5 sind die Permanentmagneten 16, 17 kürzer als beim Ausführungsbeispiel der Figuren 4a, 4b. Die Permanentmagneten 16, 17 sind bezüglich ihrer Längsrichtung mittig am Joch 7 angeordnet.
Im Unterschied dazu sind die Permanentmagneten 16, 17 beim Ausführungsbeispiel der Figur 6 in ihrer Längsrichtung versetzt am Joch 7 angeordnet.

Claims (11)

  1. Elektrischer Ventiltrieb für Verbrennungsmotoren mit einem verschieblich angeordneten Anker, der eine Ankerplatte (6) aufweist, einem ersten Elektromagneten (2), der auf der einen Seite der Ankerplatte (6) angeordnet ist und einem zweiten Elektromagneten (3), der auf der anderen Seite der Ankerplatte (6) angeordnet ist, wobei
    die Elektromagneten (2, 3) jeweils ein Joch (7) und eine daran angeordnete Spule (13) aufweisen und durch Bestromen der Spule (13) des einen Elektromagneten (2) ein Magnetfeld erzeugbar ist, das den Anker in Richtung einer ersten Endstellung zieht und durch Bestromen des anderen Elektromagneten (3) ein Magnetfeld erzeugbar ist, das den Anker in entgegengesetzte Richtung zu einer zweiten Endstellung zieht, und wobei
    an mindestens einem der Joche (7) mindestens ein Permanentmagnet (16, 17) angeordnet ist, welcher, insbesondere wenn sich die Ankerplatte (6) in einem Nahbereich des zugeordneten Elektromagneten (3) befindet, den Anker anzieht,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der mindestens eine Permanentmagnet (16, 17) auf einer der Ankerplatte (6) abgewandten Seite der Spule (13) des zugeordneten Elektromagneten (3) angeordnet ist.
  2. Elektrischer Ventiltrieb nach Anspruch 1, wobei das Joch (7), an dem der mindestens eine Permanentmagnet (16, 17) angeordnet ist, eine Ausnehmung (11, 12) aufweist, in der die zugeordnete Spule (13) angeordnet ist und dass von der Ankerplatte (6) aus gesehen in einem Bereich hinter der Spule (13) eine Ausnehmung (14, 15) im Joch (7) vorgesehen ist, in welcher der mindestens eine Permanentmagnet (16, 17) angeordnet ist.
  3. Elektrischer Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestens eine Permanentmagnet (16, 17) von der Ankerplatte (6) aus gesehen in einem Bereich hinter den Windungen der Spule (13) angeordnet ist.
  4. Elektrischer Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Spule (13) und der mindestens eine Permanentmagnet (16, 17) an dem zugeordneten Joch (7) durch ein zwischen Joch (7), Spule (13) und Permanentmagnet (16, 17) eingegossenes und anschließend ausgehärtetes Bindemittel fixiert sind.
  5. Elektrischer Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Joch (7) in einem Gehäuse angeordnet ist.
  6. Elektrischer Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Joch (7) in ein Gehäuse eingegossen ist.
  7. Elektrischer Ventiltrieb nach Anspruch 6, wobei das Joch (7) an seiner Außenseite mindestens ein von der Außenseite abstehendes Hinterschnittelement (18, 19) aufweist, wobei ein durch das Hinterschnittelement (18, 19) gebildeter Hinterschnitt vom Material des Gehäuses ausgefüllt ist und dadurch formschlüssig mit dem Gehäuse verbunden ist.
  8. Elektrischer Ventiltrieb nach Anspruch 7, wobei der mindestens eine Permanentmagnet (16, 17) im Bereich zwischen der zugeordneten Spule (13) und dem mindestens einen Hinterschnittelement (18, 19) angeordnet ist.
  9. Elektrischer Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei mindestens an einem der beiden Joche (7) der Elektromagneten (2, 3) zwei Permanentmagneten (16, 17) angeordnet sind.
  10. Elektrischer Ventiltrieb nach Anspruch 9, wobei die beiden Permanentmagneten (16, 17) in ihrer Nord-Süd-Richtung gesehen voneinander beabstandet angeordnet sind.
  11. Elektrischer Ventiltrieb nach Anspruch 9 oder 10, wobei die beiden Permanentmagneten (16, 17) in einer Richtung, die quer zu ihrer Nord-Süd-Richtung ist, versetzt zueinander angeordnet sind.
EP04009654A 2003-05-21 2004-04-22 Elektrischer Ventiltrieb mit Elektro- und Permanentmagneten Expired - Lifetime EP1479880B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10322881 2003-05-21
DE10322881A DE10322881A1 (de) 2003-05-21 2003-05-21 Elektrischer Ventiltrieb mit Elektro- und Permanentmagneten

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EP1479880A2 true EP1479880A2 (de) 2004-11-24
EP1479880A3 EP1479880A3 (de) 2006-05-24
EP1479880B1 EP1479880B1 (de) 2008-08-20

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109817408A (zh) * 2017-11-21 2019-05-28 三花亚威科电器设备（芜湖）有限公司 电磁铁和具有该电磁铁的电磁阀

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4829947A (en) * 1987-08-12 1989-05-16 General Motors Corporation Variable lift operation of bistable electromechanical poppet valve actuator
JP3186462B2 (ja) * 1994-09-22 2001-07-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の電磁式弁駆動装置
JPH1047028A (ja) * 1996-07-31 1998-02-17 Suzuki Motor Corp 電磁弁型エンジンの制御装置
DE19723405A1 (de) * 1997-06-04 1998-12-10 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Verfahren zur Steuerung eines elektromagnetischen Ventilbetriebes für ein Gaswechselventil
DE19712293A1 (de) * 1997-03-24 1998-10-01 Binder Magnete Elektromagnetisch arbeitende Stelleinrichtung
DE19744714C1 (de) * 1997-10-10 1999-03-11 Daimler Benz Ag Elektromagnetischer Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils
JP3547115B2 (ja) * 1998-06-11 2004-07-28 トヨタ自動車株式会社 電磁駆動バルブ
JP2002364391A (ja) * 2001-06-08 2002-12-18 Toyota Motor Corp 電磁駆動弁の中立位置変化検出装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109817408A (zh) * 2017-11-21 2019-05-28 三花亚威科电器设备（芜湖）有限公司 电磁铁和具有该电磁铁的电磁阀
CN109817408B (zh) * 2017-11-21 2022-05-10 三花亚威科电器设备（芜湖）有限公司 电磁铁和具有该电磁铁的电磁阀

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