EP1479880B1 - Elektrischer Ventiltrieb mit Elektro- und Permanentmagneten - Google Patents

Elektrischer Ventiltrieb mit Elektro- und Permanentmagneten Download PDF

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EP1479880B1
EP1479880B1 EP04009654A EP04009654A EP1479880B1 EP 1479880 B1 EP1479880 B1 EP 1479880B1 EP 04009654 A EP04009654 A EP 04009654A EP 04009654 A EP04009654 A EP 04009654A EP 1479880 B1 EP1479880 B1 EP 1479880B1
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EP
European Patent Office
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yoke
coil
electromagnet
permanent magnet
valve drive
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EP04009654A
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EP1479880A3 (de
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Reinhard Dr. Simkovics
Robert Dr. Bürgel
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
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    • H01F7/1646—Armatures or stationary parts of magnetic circuit having permanent magnet
    • 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
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    • F01L9/21—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means actuated by solenoids
    • F01L2009/2146—Latching means
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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.
  • Such a valve train is off PATENT ABSTRACTS OF JAPAN Bd 2000, No. 03, 30 March 2000 (2000-03-30 ) JP 11 350929 A (TOYOTA MOTOR CORP; TOYOTA CENTRAL RES & DEV LAB INC.), 21 December 1999 (1999-12-21), PATENT ABSTRACTS OF JAPAN Bd 1998, No. 06, 30 April 1998 (1998-04-30 ) JP 10 047028 A (SUZUKI MOTOR CORP; 17 February 1998 (1998-02-17) and the EP 1 264 969 A2 known.
  • the technical background also includes the U.S. 4,829,947 ,
  • the more distant technical background also includes the DE 1 539 731 ,
  • valve train is from the De 197 23 405 A1 known to be related to FIG. 5 is described.
  • the valves are mechanically controlled by a camshaft driven by the crankshaft.
  • Electrically controlled valves have been researched for quite some time, as they promise a higher power output with lower fuel consumption.
  • electric valve spools there are two basic variants, namely so-called lifting actuators, in which the actuators are actuated by solenoid valves for valve control and so-called rotary actuators, in which an acting on a cam electric motor is provided for valve actuation.
  • lifting actuators in which the actuators are actuated by solenoid valves for valve control
  • so-called rotary actuators in which an acting on a cam electric motor is provided for valve actuation.
  • an axially displaceable armature is provided, which is biased by springs and held in a central position.
  • the anchor has an anchor plate.
  • an electromagnet is arranged in each case.
  • a magnetic field can be generated in each case, which pulls the armature in the one or in the other direction.
  • the preloaded by the springs anchor represents a spring mass oscillator.
  • the armature During a combustion cycle, the armature must be held during most of the cycle for most of the cycle time in one or the other end position where the armature plate abuts one or the other of the electromagnets. In the end positions, the valve associated with the lift actuator is either fully open or fully closed. In order to hold the armature in one or in the other end position, the associated electromagnet must be energized with a relatively large holding current. Overall, therefore, a relatively high electrical "holding power" is required.
  • DE 197 23 405 A1 proposed to arrange permanent magnets on the electromagnet, whose magnetic field is rectified to the magnetic field of the associated electromagnet. Due to the force exerted by the permanent magnet on the armature magnetic forces the magnetic field of the associated electromagnet is supported in the respective holding position, so that the power required to hold the armature current is lower.
  • the permanent magnets are arranged laterally on pole pieces of the electromagnets. That is not without problems. In Hubaktuatoren namely significant mechanical loads can occur, especially vibration loads. Individual components, such as the permanent magnets, must be very firmly attached to the yoke of the associated electromagnet to prevent detachment due to mechanical stress in continuous operation.
  • the object of the invention is to provide a Hubaktuator for an electric valve train with electric and permanent magnets, in which the permanent magnets are magnetically favorable, mechanically fixed and space-saving.
  • the invention is based on a known electric valve drive for internal combustion engines, which has a displaceable armature with an armature plate and a first and a second electromagnet, the both sides are arranged with respect to the anchor plate.
  • the electromagnets each have a yoke formed from a laminated core and an electric coil arranged thereon. By energizing the coil of an electromagnet, a magnetic field is generated, which pulls the armature in the direction of a first end position and by energizing the coil of the other electromagnet, a magnetic field is generated, which pulls the armature in the opposite direction to a second end position.
  • At least one permanent magnet is arranged on at least one, preferably on both yokes.
  • the permanent magnet attracts or attracts the armature when it is in the vicinity of the associated electromagnet.
  • the at least one permanent magnet is arranged "behind the coil” of the associated electromagnet. "Behind the coil” means that the at least one permanent magnet is arranged on a side facing away from the armature plate of the coil of the associated electromagnet.
  • the essence of the invention is that the coil and the at least one permanent magnet are cast into the yoke.
  • the yoke, on which the at least one permanent magnet is arranged viewed from the armature plate, in the region "behind” the coil, a recess in which the at least one permanent magnet is arranged.
  • the at least one permanent magnet is thus "positively” embedded in the yoke.
  • the at least one permanent magnet viewed from the armature plate, is arranged directly in the region behind the turns of the coil. This results in a "magnetic circuit" with relatively low magnetic resistance.
  • the coil of the electromagnet or is positively arranged between pole pieces of the associated yoke.
  • the at least one permanent magnet is arranged in a form-fitting manner in a recess of the respective yoke.
  • the coil and the at least one permanent magnet are cast in the yoke. That is, between the yoke, coil and permanent magnet, a curing binder, such as epoxy resin, poured. After the binder has cured, a very compact, robust unit is obtained.
  • the yokes of the electromagnet are also arranged in a housing.
  • the yokes are also cast in the housing.
  • the "housing" is formed in a real engine through the cylinder head.
  • one or more undercut elements can be arranged on the outside of the yokes, which are filled in the housing of housing material when the yokes are poured into the housing. As a result, a positive connection of the yokes is achieved with the housing.
  • the at least one permanent magnet is arranged in the region between the coil and the at least one undercut element.
  • the undercut element projecting from the outer circumference of the yoke constitutes a "material accumulation" which favors the magnetic flux in the region of the at least one permanent magnet.
  • one or more e.g. be provided two permanent magnets per yoke.
  • the two permanent magnets may be spaced apart as seen in their north-south direction.
  • the permanent magnets are arranged offset from one another in a direction transverse to their north-south direction.
  • FIG. 1 shows a Hubaktuator 1 according to the invention in a schematic representation.
  • the lifting actuator 1 has a first electromagnet 2 and a second electromagnet 3. Further, an anchor biased by springs 4, 5 in a central position anchor, of which only an anchor plate 6 is shown here.
  • the anchor plate 6 is arranged between the two electromagnets 2, 3.
  • the armature further comprises a shaft, not shown here, and is arranged between an upper and lower end position axially displaceable between the two electromagnets.
  • the electromagnets each have a formed by a laminated core yoke 7 with pole pieces 8-10. By the pole pieces 8-10 recesses 11, 12 are formed, in which a coil 13 of the electromagnet is arranged.
  • the yoke In the area behind the recesses 14, 15 or the permanent magnets 16, 17 arranged therein, the yoke has on its outside two dovetail-like undercut elements 18, 19.
  • the undercut elements 18, 19 serve primarily to connect the yoke 7, which is in a housing surrounding the yoke 7 - e.g. a cylinder head - is poured, positively and thus mechanically robust with the housing (not shown) is connected.
  • the electromagnet 2 shown here only schematically can be constructed very analogous to the electromagnet 3.
  • the armature in the direction of the electromagnet 3 can be pulled out.
  • the armature plate 6 is detected by the magnetic field of the permanent magnets 16, 17 in addition to the magnetic field generated by the coil 13.
  • a smaller holding current is required due to the permanent magnets 14, 15 than in purely electromagnetic actuation of the armature, i. if no permanent magnets were present.
  • the coil 13 and the permanent magnets 16, 17 are cast in the associated recesses 11, 12 and 14, 15, for example by a curable synthetic resin, e.g. Epoxy resin.
  • FIG. 2 shows a variant of in FIG. 1 shown electromagnet 3 of the Hubaktuators.
  • the permanent magnet 16 is slightly wider here than in FIG FIG. 1 provided electromagnet 16.
  • the electromagnet 16 of FIG. 2 has substantially the same width as the coil 13. Accordingly, the recesses 11 and 14 merge into each other or are formed by a single groove in the yoke 7.
  • FIG. 3 shows another variant of the electromagnet 3.
  • two permanent magnets 16, 17 are provided. However, these are not arranged centrally below the coil 13, but offset towards the center of the yoke 7. How out FIG. 3 it can be seen, the permanent magnets 16, 17 have a slightly smaller width than the coil 13. Accordingly, the recesses 14, 15 have a slightly smaller width than the recesses 11, 12th
  • FIGS. 4a, 4b, 5, 6 show plan views of different variants of the invention.
  • the permanent magnets 14, 15 are arranged centrally below the recesses 11, 12. How out FIG. 4a It can be seen that the permanent magnets 16, 17 extend over the entire length of the yoke 7.
  • FIG. 5 are the permanent magnets 16, 17 shorter than in the embodiment of FIGS. 4a, 4b ,
  • the permanent magnets 16, 17 are arranged centrally on the yoke 7 with respect to their longitudinal direction.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Ventiltrieb für Verbrennungsmotoren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Ein derartiger Ventiltrieb ist aus PATENT ABSTRACTS OF JAPAN Bd 2000, Nr. 03, 30. März 2000 (2000-03-30) & JP 11 350929 A (TOYOTA MOTOR CORP; TOYOTA CENTRAL RES & DEV LAB INC), 21. Dezember 1999 (1999-12-21), PATENT ABSTRACTS OF JAPAN Bd 1998, Nr. 06, 30. April 1998 (1998-04-30) & JP 10 047028 A (SUZUKI MOTOR CORP; 17. Februar 1998 (1998-02-17) und der EP 1 264 969 A2 bekannt. Zum technischen Hintergrund gehört ferner die US 4 829 947 .
  • Zum entfernteren technischen Hintergrund gehört ferner die DE 1 539 731 .
  • Ein weiterer Ventiltrieb ist aus der De 197 23 405 A1 bekannt, der im Zusammenhang mit Figur 5 beschrieben ist. 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 FederMasse-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 mindestens eine Permanentmagnet ist "hinter der Spule" des zugeordneten Elektromagneten angeordnet. "Hinter der Spule" bedeutet, dass der mindestens eine Permanentmagnet auf einer der Ankerplatte abgewandten Seite der Spule des zugeordneten Elektromagneten angeordnet ist.
  • Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Spule und der mindestens eine Permanentmagnet in das Joch eingegossen sind.
  • 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. Die Spule und der mindestens eine Permanentmagnet sind 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 (9)

  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, wobei der mindestens eine Permanentmagnet (16, 17) auf einer der Ankerplatte (6) abgewandten Seite der Spule (13) des zugeordneten Elektromagneten (3) angeordnet ist, 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 wobei 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
    dadurch gekennzeichnet, dass
    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.
  2. Elektrischer Ventiltrieb nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Permanentmagnet (16, 17) von der Ankerplatte (6) aus gesehen in einem Bereich hinter den Windungen der Spule (13) angeordnet ist.
  3. Elektrischer Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Joch (7) in einem Gehäuse angeordnet ist.
  4. Elektrischer Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Joch (7) in ein Gehäuse eingegossen ist.
  5. Elektrischer Ventiltrieb nach Anspruch 4, 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.
  6. Elektrischer Ventiltrieb nach Anspruch 5, wobei der mindestens eine Permanentmagnet (16, 17) im Bereich zwischen der zugeordneten Spule (13) und dem mindestens einen Hinterschnittelement (18, 19) angeordnet ist.
  7. Elektrischer Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mindestens an einem der beiden Joche (7) der Elektromagneten (2, 3) zwei Permanentmagneten (16, 17) angeordnet sind.
  8. Elektrischer Ventiltrieb nach Anspruch 7, wobei die beiden Permanentmagneten (16, 17) in ihrer Nord-Süd-Richtung gesehen voneinander beabstandet angeordnet sind.
  9. Elektrischer Ventiltrieb nach Anspruch 7 oder 8, wobei die beiden Permanentmagneten (16, 17) in einer Richtung, die quer zu ihrer Nord-Süd-Richtung ist, versetzt zueinander angeordnet sind.
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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
US6274954B1 (en) * 1997-10-10 2001-08-14 Daimlerchrysler Ag Electromagnetic actuator for actuating a gas-exchanging valve
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

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