WO2000060221A1 - Actuator for controlling an electromagnetic valve - Google Patents

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WO2000060221A1
WO2000060221A1 PCT/EP2000/001306 EP0001306W WO0060221A1 WO 2000060221 A1 WO2000060221 A1 WO 2000060221A1 EP 0001306 W EP0001306 W EP 0001306W WO 0060221 A1 WO0060221 A1 WO 0060221A1
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WO
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magnetic field
injection molding
molding material
actuator
field generator
Prior art date
Application number
PCT/EP2000/001306
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German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Albert
Hans-Joachim Fach
Matthias Gramann
Wolfgang Thiel
Original Assignee
Daimlerchrysler Ag
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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
    • 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 a method for producing an actuator for electromagnetic valve control with an opening magnet and a closing magnet, between which an armature plate and other components oscillate, and with a magnetic field transmitter which is fastened to one of the oscillating components.
  • Actuators for electromagnetic valve control are known for example from US 4,957,074.
  • An actuator for electromagnetic valve control essentially consists of the opening magnet and the closing magnet, which are separated from one another by at least one component made of a non-ferromagnetic material. This component can be formed, for example, by a housing part. Between the opening magnet and the closing magnet is the armature plate, which consists of a ferromagnetic material and is moved in the respective direction by energizing the excitation coil of the opening magnet or the excitation coil of the closing magnet.
  • the yoke of the opening magnet has a passage for one
  • Tappet that transmits the forces acting on the anchor plate to at least one gas exchange valve.
  • the actuator can, for example, be designed such that the actuator spring is arranged on the side of the actuator opposite the gas exchange valve on the outside of the closing magnet. There is a one in the extension of the plunger
  • Spring plunger having actuator springs arranged, which is supported by a passage in the yoke of the closer magnet.
  • the yoke of the closer magnet has a shape that surrounds the passage of the spring plunger and forms a wall, in which an internal thread is incorporated.
  • a screw cap is screwed into the internal thread of the wall, which together with the wall forms a cavity in which the actuator spring resting on the actuator spring plate is arranged. The preload of the actuator spring can be changed by turning the screw cap.
  • An actuator forms a functional unit with a gas exchange valve, the gas exchange valve, corresponding to a conventional cylinder head with camshafts, being pulled into the valve seat of the cylinder head by means of a valve spring and a valve spring plate.
  • a functional unit consisting of an actuator and a gas exchange valve
  • the valve stem of the gas exchange valve, the tappet and the spring tappet of the actuator are pressed against one another.
  • the armature plate is located in the middle between the opening magnet and the closing magnet, the valve spring and the actuator spring being pretensioned.
  • the valve plate of the gas exchange valve is in the middle position between the valve seat of the cylinder head, in which the gas exchange valve is closed, and the position in which the gas exchange valve is open to the maximum.
  • each actuator When operating an actuator for electromagnetic valve control, it is of fundamental importance that the opening magnet and the closing magnet are actuated with a precisely measured current at exactly the right time.
  • Each actuator has a device for providing these variables
  • Position determination of the anchor plate which transmits a signal proportional to the position of the anchor plate to control electronics assigned to the actuators.
  • the device consists, for example, of a fixed magnetic field sensor attached to the yoke of the closing magnet and a magnetic field sensor attached to the oscillating spring tappet.
  • the control electronics calculate the required current strength and the times at which the opening magnet and the closing magnet are switched to regulate the flight behavior of the anchor plate on the basis of the signal from the magnetic field sensor.
  • the magnetic field sensors sense the field strength of the magnetic field transmitter attached to one of the oscillating components of the actuator.
  • the disadvantage of this device for determining the position of the armature plate is that the magnetic field transmitter is attached to one of the oscillating components of the actuator, for which purpose additional screw and mounting parts are used. These parts increase the mass and the manufacturing effort of the oscillating components of the actuator.
  • the invention has for its object to provide a method for producing an actuator for electromagnetic valve control according to the preamble of claim 1, in which a magnetic field sensor is attached to the oscillating component of the actuator in such a way that the increase caused by the magnetic field sensor Mass of the oscillating component remains as low as possible.
  • the magnetic field transmitter is designed as an injection molded part.
  • Permanent magnetic powder bound in plastic is used as the injection molding material of the magnetic field generator.
  • the injection molding material of the magnetic field sensor is sprayed directly onto the oscillating component in the flowable state.
  • the oscillating component to which the injection molding material of the magnetic field sensor is sprayed, has a shape which is sprayed around and / or filled by the injection molding material during the spraying, and by means of which the magnetic field sensor is fixed to the oscillating component.
  • the magnetic field of the magnetic field generator is aligned during and / or after spraying onto the oscillating component by applying an external magnetic field.
  • a magnetic field sensor which senses a magnetic field signal, is assigned to the magnetic field transmitter within the actuator.
  • the injection molding material of the magnetic field sensor is sprayed onto the oscillating component in such a way that the magnetic field signal is not falsified by the injection molding edges of the injection molding material.
  • the magnetic field transmitter is enclosed by a sleeve anchored to the oscillating component and made of a non-ferromagnetic material.
  • the sleeve is formed by a further injection molded part, which is sprayed onto the oscillating component together with the magnetic field generator in a two component injection molding.
  • the oscillating component, to which the injection molding material of the magnetic field sensor is sprayed is a spring tappet, and that the magnetic field sensor is sprayed onto the spring tappet on the side of the spring tappet opposite the armature plate.
  • the inventive method for producing an actuator for electromagnetic valve control of the magnetic field generator is fixedly connected to 'the oscillating member without screw and mounting parts have to be used further, whereby the mass of the oscillating components of the actuator is kept low, and costs are saved.
  • Figure 1 is a schematic representation of an actuator for electromagnetic
  • FIG. 1 shows an actuator for electromagnetic valve control with a magnetic field generator MG and a magnetic field sensor MS as a device for determining the position of the armature plate AP.
  • the magnetic field sensor MS is designed as an analog Hall sensor.
  • the magnetic field generator MG is designed as an injection molded part, with permanent magnetic being bound as an injection molding material in plastic
  • the actuator consists of the yoke of the opening magnet ⁇ M and the yoke of the closing magnet SM, which are separated from each other by two spacers DS made of a non-ferromagnetic material. Between the spacers DS oscillates the anchor plate AP, to which the plunger S is attached, which on the
  • Anchor plate AP transmits forces through a bushing in the yoke of the opening magnet ⁇ M to a gas exchange valve.
  • a spring plunger FS rests on the armature plate AP, which is mounted in a bushing in the yoke of the closing magnet SM and which transmits the forces acting on the armature plate AP to the actuator spring AF.
  • an actuator plate made of AFT is worked out, on which the actuator spring AF rests, and via which the actuator spring AF presses the spring plunger FS against the armature plate AP.
  • the magnetic field generator MG is attached to the spring plunger FS on the side of the actuator spring plate AFT.
  • the actuator spring AF is located in a radially symmetrical design of the yoke of the closing magnet SM which is formed around the passage of the spring plunger FS and forms a wall.
  • the wall has a thread on the inside into which a screw cover SD is screwed. The preload of the actuator spring AF can be changed using the screw cap SD.
  • the screw cap SD has a central recess in the middle, in which an internal thread is also incorporated.
  • a holding device HV for the analog Hall sensor is screwed into the internal thread of the central recess of the screw cap DS.
  • the position of the analog Hall sensor relative to the magnetic field generator MG can be adjusted using the screw-type holding device HV. This adjustment is necessary if the spring preload has been changed by turning the screw cap SD, which also changes the position of the analog Hall sensor to the magnetic field generator MG changed.
  • the electrical wiring of the analog Hall sensor, not shown, is also carried out via the holding device HV.
  • FIGS. 2 a and 2 b show the sectional images of two different embodiments for the formation formed on the spring plunger FS, which fixes the magnetic field generator MG to the spring plunger FS.
  • Figure 2 a shows an embodiment in which the formation in the spring plunger FS forms a cavity which is filled by the injection molding material when the still liquid injection molding material of the magnetic field generator MG is applied to the spring plunger FS.
  • Figure 2 b shows an embodiment in which the formation on the spring plunger FS forms a pin which is washed around by the injection molding material when the liquid injection molding material of the magnetic field generator MG is applied.
  • the selection of the most suitable embodiment of the shape depends, for example, on the plastic used for the injection molding material and on the forces that occur during operation of the actuator.
  • the magnetic field sensor MS is arranged on the side of the magnetic field generator MG, in a position displaced parallel to the axis of oscillation of the spring plunger FS.
  • the magnetic field generator MG has a smooth surface that has, for example, no injection molding edges.
  • a spring-like molded part is placed on the spring plunger FS for the application of the injection molding material, said tubular molded part enclosing the spring plunger FS flush around the formation.
  • the injection molding material is injected from the end of the spring plunger FS through a nozzle into / around the shape of the spring plunger.
  • a smooth lateral surface of the magnetic field generator MG is formed, injection molding edges can only occur on the end face of the spring plunger FS in the magnetic field generator MG. A complex reworking of the solidified magnetic field generator MG is therefore not necessary.
  • a spring tappet FS is shown in a sectional view and in a view, in which the magnetic field generator MG is moved from one on the spring tappet FS anchored sleeve H is enclosed, which consists of a non-ferromagnetic material.
  • a sleeve is necessary, for example, when very high forces occur during operation of the actuator or when a brittle material is used for the injection molding material of the magnetic field generator MG.
  • the magnetic field generator MG is designed with a smaller diameter, so that the spring plunger FS and the sleeve H can be connected to one another externally in a stepless manner.
  • the sleeve H can be designed as a further injection molded part, which is injected onto the spring plunger FS together with the magnetic field generator MG in a two-component injection molding.
  • a circumferential groove is made in the contact surface below the spring plunger FS / magnetic field generator MG
  • Spring plunger FS incorporated, which is filled by the non-ferromagnetic injection molding material of the sleeve H.
  • a tubular shaped part with the smaller diameter is first placed on the spring plunger FS and the injection molding material of the magnetic field generator MG is injected. After the magnetic field generator MG has solidified, the tubular shaped part with the smaller diameter is removed and a tubular shaped part with the outer diameter of the spring plunger FS is placed on the spring plunger FS.
  • the non-ferromagnetic injection molding material of the sleeve H which also fills the groove of the spring plunger FS and which completely covers the magnetic field transmitter, is injected into the remaining cavity.
  • the shape of the spring plunger FS which fixes the magnetic field generator MG, can be dispensed with.
  • the magnetic field generator MG which is designed as an injection molded part, creates a connection which does not require any further screw parts and which overall has a low mass.
  • the formation of a shape and / or a sleeve H on the spring plunger FS creates a permanent connection between the magnetic field generator MG and the spring plunger FS, which also withstands the high forces during operation of the actuator.

Abstract

The invention relates to a method for producing an actuator for controlling an electromagnetic valve, whereby a magnetic field generator is fixed to the oscillating component of the actuator. Said magnetic field generator is embodied as an injection moulded part which is sprayed onto the oscillating component.

Description

Aktor zur elektromagnetischen Ventilsteuerung Actuator for electromagnetic valve control
Die Erfindung betrifft ein Ver ahren zur Herstellung eines Aktors zur elektromagnetischen Ventilsteuerung mit einem Öffnermagnet und einem Schließermagnet, zwischen denen eine Ankerplatte und weitere Bauteile oszillieren, und mit einem Ma- gnetfeldgeber, der an einem der oszillierenden Bauteile befestigt ist. DerartigeThe invention relates to a method for producing an actuator for electromagnetic valve control with an opening magnet and a closing magnet, between which an armature plate and other components oscillate, and with a magnetic field transmitter which is fastened to one of the oscillating components. such
Aktoren zur elektromagnetischen Ventilsteuerung sind beispielsweise aus der US 4,957,074 bekannt.Actuators for electromagnetic valve control are known for example from US 4,957,074.
Ein Aktor zur elektromagnetischen Ventilsteuerung besteht im wesentlichen aus dem Öffnermagnet und dem Schließermagnet, die durch mindestens ein Bauteil aus einem nicht ferromagnetischen Material voneinander getrennt sind. Dieses Bauteil kann beispielsweise durch ein Gehäuseteil gebildet werden. Zwischen dem Öffnermagnet und dem Schließermagnet befindet sich die aus einem ferromagnetischen Material bestehende Ankerplatte, die durch Bestromen der Erregerspule des Öffnermagneten oder der Erregerspule des Schließermagneten in die jeweilige Rich- tung bewegt wird. Das Joch des Öffnermagneten weist eine Durchführung für einenAn actuator for electromagnetic valve control essentially consists of the opening magnet and the closing magnet, which are separated from one another by at least one component made of a non-ferromagnetic material. This component can be formed, for example, by a housing part. Between the opening magnet and the closing magnet is the armature plate, which consists of a ferromagnetic material and is moved in the respective direction by energizing the excitation coil of the opening magnet or the excitation coil of the closing magnet. The yoke of the opening magnet has a passage for one
Stößel auf, der die auf die Ankerplatte einwirkenden Kräfte auf mindestens ein Gaswechselventil überträgt.Tappet that transmits the forces acting on the anchor plate to at least one gas exchange valve.
Der Aktor kann beispielsweise so ausgeführt sein, daß die Aktorfeder auf der dem Gaswechselventil entgegengesetzten Seite des Aktors an der Außenseite des Schließermagneten angeordnet ist. Dazu ist in Verlängerung des Stößels ein einenThe actuator can, for example, be designed such that the actuator spring is arranged on the side of the actuator opposite the gas exchange valve on the outside of the closing magnet. There is a one in the extension of the plunger
Aktorfederteller aufweisender Federstößel angeordnet, der durch eine Durchführung im Joch des Schließermagneten gelagert ist. Das Joch des Schließermagneten weist eine die Durchführung des Federstößels umgebende, eine Wandung bildende Ausformung auf, in der ein Innengewinde eingearbeitet ist. In das Innengewinde der Wandung ist ein Schraubdeckel eingeschraubt, der zusammen mit der Wandung einen Hohlraum bildet, in dem die auf dem Aktorfederteller aufliegende Aktorfeder angeordnet ist. Durch Verdrehen des Schraubdeckels kann die Vorspannung der Aktorfeder verändert werden.Spring plunger having actuator springs arranged, which is supported by a passage in the yoke of the closer magnet. The yoke of the closer magnet has a shape that surrounds the passage of the spring plunger and forms a wall, in which an internal thread is incorporated. A screw cap is screwed into the internal thread of the wall, which together with the wall forms a cavity in which the actuator spring resting on the actuator spring plate is arranged. The preload of the actuator spring can be changed by turning the screw cap.
Ein Aktor bildet mit einem Gaswechselventil eine funktionelle Einheit, wobei das Gaswechselventil, entsprechend einem konventionellen Zylinderkopf mit Nockenwellen, mittels einer Ventilfeder und einem Ventilfederteller in den Ventilsitz des Zylinderkopfes gezogen wird.An actuator forms a functional unit with a gas exchange valve, the gas exchange valve, corresponding to a conventional cylinder head with camshafts, being pulled into the valve seat of the cylinder head by means of a valve spring and a valve spring plate.
Ist eine funktioneile Einheit aus einem Aktor und einem Gaswechselventil an der Brennkraftmaschine montiert, werden der Ventilschaft des Gaswechselventils, der Stößel und der Federstößel des Aktors gegeneinander gepreßt. In der Ruhelage der funktionellen Einheit befindet sich die Ankerplatte in der Mitte zwischen dem Öffnermagnet und dem Schließermagnet, wobei die Ventilfeder und die Aktorfeder vorgespannt sind. Der Ventilteller des Gaswechselventils befindet sich dabei in der Mittelstellung zwischen dem Ventilsitz des Zylinderkopfes, bei der das Gaswechsel- ventil geschlossen ist, und der Position, in der das Gaswechselventil maximal geöffnet ist.If a functional unit consisting of an actuator and a gas exchange valve is mounted on the internal combustion engine, the valve stem of the gas exchange valve, the tappet and the spring tappet of the actuator are pressed against one another. In the rest position of the functional unit, the armature plate is located in the middle between the opening magnet and the closing magnet, the valve spring and the actuator spring being pretensioned. The valve plate of the gas exchange valve is in the middle position between the valve seat of the cylinder head, in which the gas exchange valve is closed, and the position in which the gas exchange valve is open to the maximum.
Beim Betrieb eines Aktors zur elektromagnetischen Ventilsteuerung ist es von grundlegender Bedeutung, daß der Öffnermagnet und der Schließermagnet zum exakt richtigen Zeitpunkt mit einer genau bemessenen Stromstärke angesteuert werden. Zur Bereitstellung dieser Größen weist jeder Aktor eine Vorrichtung zurWhen operating an actuator for electromagnetic valve control, it is of fundamental importance that the opening magnet and the closing magnet are actuated with a precisely measured current at exactly the right time. Each actuator has a device for providing these variables
Positionsbestimmung der Ankerplatte auf, die ein zur Stellung der Ankerplatte proportionales Signal an eine den Aktoren zugeordnete Steuerelektronik übermittelt. Die Vorrichtung besteht beispielsweise aus einem ortsfesten, am Joch des Schließermagneten befestigten Magnetfeldsensor, und einem an dem oszillierenden Fe- derstößel angebrachten Magnetfeldgeber. Die Steuerelektronik berechnet zur Regelung des Flugverhaltens der Ankerplatte auf Basis des Signals des Magnetfeldsensors die erforderliche Stromstärke sowie die Zeitpunkte, an denen der Öffnermagnet und der Schließermagnet geschaltet werden. Die Magnetfeldsensoren sensieren die Feldstärke des an einem der oszillierenden Bestandteile des Aktors angebrachten Magnetfeldgebers. Eine derartige Vorrichtung zur Positionsbestimmung ist aus der eingangs genannten US 4,957,074 bekannt. Der Nachteil dieser Vorrichtung zur Positionsbestimmung der Ankerplatte besteht darin, daß der Magnetfeldgeber an einem der oszillierenden Bauteile des Aktors befestigt wird, wozu weitere Schraub- und Montageteile verwendet werden. Durch diese Teile nimmt die Masse und der Herstellungsaufwand der oszillierenden Bau- teile des Aktors zu.Position determination of the anchor plate, which transmits a signal proportional to the position of the anchor plate to control electronics assigned to the actuators. The device consists, for example, of a fixed magnetic field sensor attached to the yoke of the closing magnet and a magnetic field sensor attached to the oscillating spring tappet. The control electronics calculate the required current strength and the times at which the opening magnet and the closing magnet are switched to regulate the flight behavior of the anchor plate on the basis of the signal from the magnetic field sensor. The magnetic field sensors sense the field strength of the magnetic field transmitter attached to one of the oscillating components of the actuator. Such a device for position determination is known from the above-mentioned US 4,957,074. The disadvantage of this device for determining the position of the armature plate is that the magnetic field transmitter is attached to one of the oscillating components of the actuator, for which purpose additional screw and mounting parts are used. These parts increase the mass and the manufacturing effort of the oscillating components of the actuator.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verfahren zur Herstellung eines Aktors zur elektromagnetischen Ventilsteuerung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, bei dem ein Magnetfeldgeber derart an dem oszillierenden Bauteil des Aktors befestigt wird, daß die durch den M.agnetfeldgeber be- dingte Zunahme der Masse des oszillierenden Bauteils so gering wie möglich bleibt.The invention has for its object to provide a method for producing an actuator for electromagnetic valve control according to the preamble of claim 1, in which a magnetic field sensor is attached to the oscillating component of the actuator in such a way that the increase caused by the magnetic field sensor Mass of the oscillating component remains as low as possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Merkmal des Patentanspruchs 1 gelöst, wonach der Magnetfeldgeber als Spritzgußteil ausgebildet wird. Als Spritzgußmaterial des Magnetfeldgebers wird in Kunststoff gebundenes, permanentmagnetisches Pulver verwendet. Das Spritzgußmaterial des Magnetfeldgebers wird dem oszillierenden Bauteil im fließfähigen Zustand direkt aufgespritzt.This object is achieved by the feature of claim 1, according to which the magnetic field transmitter is designed as an injection molded part. Permanent magnetic powder bound in plastic is used as the injection molding material of the magnetic field generator. The injection molding material of the magnetic field sensor is sprayed directly onto the oscillating component in the flowable state.
Das oszillierende Bauteil, dem das Spritzgußmaterial des Magnetfeldgebers aufgespritzt wird, weist eine Ausformung auf, die beim Aufspritzen vom Spritzgußmaterial umspült und/oder ausgefüllt wird, und durch die der Magnetfeldgeber an dem oszillierenden Bauteil fixiert wird.The oscillating component, to which the injection molding material of the magnetic field sensor is sprayed, has a shape which is sprayed around and / or filled by the injection molding material during the spraying, and by means of which the magnetic field sensor is fixed to the oscillating component.
Das Magnetfeld des Magnetfeldgebers wird während und/oder nach dem Aufspritzen auf das oszillierende Bauteil durch das Anlegen eines äußeren Magnetfeldes ausgerichtet.The magnetic field of the magnetic field generator is aligned during and / or after spraying onto the oscillating component by applying an external magnetic field.
Dem Magnetfeldgeber ist innerhalb des Aktors ein Magnetfeldsensor zugeordnet, der ein Magnetfeldsignal sensiert. Das Spritzgußmaterial des Magnetfeldgebers wird dem oszillierenden Bauteil so aufgespritzt, daß das Magnetfeldsignal durch entstehende Spritzgußränder des Spritzgußmaterials nicht verfälscht wird.A magnetic field sensor, which senses a magnetic field signal, is assigned to the magnetic field transmitter within the actuator. The injection molding material of the magnetic field sensor is sprayed onto the oscillating component in such a way that the magnetic field signal is not falsified by the injection molding edges of the injection molding material.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Magnetfeldgeber von einer am oszillierenden Bauteil verankerten, aus einem nicht ferroma- gnetischen Material bestehenden Hülse umschlossen wird. Die Hülse wird durch ein weiteres Spritzgußteil gebildet, das zusammen mit dem Magnetfeldgeber in einem zwei Komponenten - Spritzguß dem oszillierenden Bauteil aufgespritzt wird.In an advantageous development of the invention it is provided that the magnetic field transmitter is enclosed by a sleeve anchored to the oscillating component and made of a non-ferromagnetic material. The sleeve is formed by a further injection molded part, which is sprayed onto the oscillating component together with the magnetic field generator in a two component injection molding.
In einer weiteren Weiterbildung ist vorgesehen, daß das oszillierende Bauteil, dem das Spritzgußmaterial des Magnetfeldgebers aufgespritzt wird, ein Federstößel ist, und daß der Magnetfeldgeber dem Federstößel auf der der Ankerplatte entgegengesetzten Seite des Federstößels aufgespritzt wird.In a further development it is provided that the oscillating component, to which the injection molding material of the magnetic field sensor is sprayed, is a spring tappet, and that the magnetic field sensor is sprayed onto the spring tappet on the side of the spring tappet opposite the armature plate.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Aktors zur elektromagnetischen Ventilsteuerung wird der Magnetfeldgeber fest mit 'dem oszillierenden Bauteil verbunden, ohne daß weiter Schraub- und Montageteile verwendet werden müssen, wodurch die Masse der oszillierenden Bestandteile des Aktors gering gehalten wird und Kosten eingespart werden.The inventive method for producing an actuator for electromagnetic valve control of the magnetic field generator is fixedly connected to 'the oscillating member without screw and mounting parts have to be used further, whereby the mass of the oscillating components of the actuator is kept low, and costs are saved.
Im folgenden wird das Verfahren zur Herstellung eines Aktors zur elektromagnetischen Ventilsteuerung mit einem Magnetfeldgeber, der an einem der oszillierenden Bauteile befestigt ist, anhand von einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit drei Figuren dargestellt und erläutert.In the following, the method for producing an actuator for electromagnetic valve control with a magnetic field sensor, which is attached to one of the oscillating components, is illustrated and explained using an exemplary embodiment in conjunction with three figures.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 die schematische Darstellung eines Aktors zur elektromagnetischenFigure 1 is a schematic representation of an actuator for electromagnetic
Ventilsteuerung mit einem Magnetfeldgeber und mit einem Magnetfeldsensor,Valve control with a magnetic field sensor and with a magnetic field sensor,
Figur 2a, b Schnittbild zweier Ausführungsformen für die am Federstößel ausgebildeten Ausformungen, die den Magnetfeldgeber am Federstößel fi- xieren,2a, b sectional view of two embodiments for the formations formed on the spring plunger, which fix the magnetic field transmitter to the spring plunger,
Figur 3a, b Schnittbild und Ansicht eines Federstößels, bei dem der Magnetfeldgeber von einer am Federstößel verankerten Hülse umschlossen ist. In Figur 1 ist ein Aktor zur elektromagnetischen Ventilsteuerung mit einem Magnetfeldgeber MG und einem Magnetfeldsensor MS als Vorrichtung zur Positionsbestimmung der Ankerplatte AP dargestellt. Der Magnetfeldsensor MS ist als analoger Hallsensor ausgebildet. Der Magnetfeldgeber MG ist als Spritzgußteil ausgebildet, wobei als Spritzgußmaterial in Kunststoff gebundenes, permanentmagnetischesFigure 3a, b sectional view and view of a spring plunger, in which the magnetic field transmitter is enclosed by a sleeve anchored to the spring plunger. FIG. 1 shows an actuator for electromagnetic valve control with a magnetic field generator MG and a magnetic field sensor MS as a device for determining the position of the armature plate AP. The magnetic field sensor MS is designed as an analog Hall sensor. The magnetic field generator MG is designed as an injection molded part, with permanent magnetic being bound as an injection molding material in plastic
Pulver verwendet wird.Powder is used.
Der Aktor besteht aus dem Joch des Öffnermagneten ÖM und dem Joch des Schließermagneten SM, die durch zwei aus einem nicht ferromagnetischen Material gefertigte Distanzstücke DS voneinander getrennt werden. Zwischen den Distanzstücken DS oszilliert die Ankerplatte AP, an der der Stößel S befestigt ist, der die auf dieThe actuator consists of the yoke of the opening magnet ÖM and the yoke of the closing magnet SM, which are separated from each other by two spacers DS made of a non-ferromagnetic material. Between the spacers DS oscillates the anchor plate AP, to which the plunger S is attached, which on the
Ankerplatte AP einwirkenden Kräfte über eine Durchführung im Joch des Öffnermagneten ÖM auf ein Gaswechselventil überträgt.Anchor plate AP transmits forces through a bushing in the yoke of the opening magnet ÖM to a gas exchange valve.
In der Verlängerung des Stößels S liegt auf der Ankerplatte AP ein Federstößel FS auf, der in einer Durchführung im Joch des Schließermagneten SM gelagert ist, und der die auf die Ankerplatte AP einwirkenden Kräfte auf die Aktorfeder AF überträgt.In the extension of the plunger S, a spring plunger FS rests on the armature plate AP, which is mounted in a bushing in the yoke of the closing magnet SM and which transmits the forces acting on the armature plate AP to the actuator spring AF.
Dazu ist an dem der Ankerplatte AP entgegengesetzten Ende des Federstößels FS ein Aktorf ederteller AFT ausgearbeitet, auf dem die Aktorfeder AF aufliegt, und über den die Aktorfeder AF den Federstößel FS gegen die Ankerplatte AP preßt. Auf der Seite des Aktorfedertellers AFT ist an dem Federstößel FS der Magnetfeldgeber MG angebracht.For this purpose, at the end of the spring plunger FS opposite the armature plate AP, an actuator plate made of AFT is worked out, on which the actuator spring AF rests, and via which the actuator spring AF presses the spring plunger FS against the armature plate AP. The magnetic field generator MG is attached to the spring plunger FS on the side of the actuator spring plate AFT.
Die Aktorf eder AF befindet sich in einer radialsymmetrisch um die Durchführung des Federstößels FS ausgebildeten, eine Wandung bildende Ausformung des Jochs des Schließermagneten SM. Die Wandung weist auf der Innenseite ein Gewinde auf, in das ein Schraubdeckel SD eingeschraubt ist. Mittels des Schraubdeckels SD kann die Vorspannung der Aktorfeder AF verändert werden.The actuator spring AF is located in a radially symmetrical design of the yoke of the closing magnet SM which is formed around the passage of the spring plunger FS and forms a wall. The wall has a thread on the inside into which a screw cover SD is screwed. The preload of the actuator spring AF can be changed using the screw cap SD.
Der Schraubdeckel SD weist in der Mitte eine zentrische Aussparung auf, in der ebenfalls ein Innengewinde eingearbeitet ist. In das Innengewinde der zentrischen Aussparung des Schraubdeckels DS ist eine Haltevorrichtung HV für den analogen Hallsensor eingeschraubt. Durch die schraubbar gestaltete Haltevorrichtung HV kann der analoge Hallsensor in seiner Position zum Magnetfeldgeber MG justiert werden. Diese Justage ist notwendig, wenn die Federvorspannung durch das Verdrehen des Schraubdeckels SD verändert wurde, wodurch sich auch die Position des analogen Hallsensors zum Magnetfeldgeber MG verändert. Über die Haltevorrichtung HV erfolgt zudem die nicht dargestellte elektrische Verkabelung des analogen Hallsensors.The screw cap SD has a central recess in the middle, in which an internal thread is also incorporated. A holding device HV for the analog Hall sensor is screwed into the internal thread of the central recess of the screw cap DS. The position of the analog Hall sensor relative to the magnetic field generator MG can be adjusted using the screw-type holding device HV. This adjustment is necessary if the spring preload has been changed by turning the screw cap SD, which also changes the position of the analog Hall sensor to the magnetic field generator MG changed. The electrical wiring of the analog Hall sensor, not shown, is also carried out via the holding device HV.
In den Figuren 2 a und 2 b sind die Schnittbilder zweier verschiedener Ausfüh- rungsformen für die am Federstößel FS ausgebildete Ausformung dargestellt, die den Magnetfeldgeber MG am Federstößel FS fixiert.FIGS. 2 a and 2 b show the sectional images of two different embodiments for the formation formed on the spring plunger FS, which fixes the magnetic field generator MG to the spring plunger FS.
Figur 2 a zeigt eine Ausführungsform, bei der die Ausformung in dem Federstößel FS einen Hohlraum bildet, der beim Aufbringen des noch flüssigen Spritzgußmaterials des Magnetfeldgebers MG auf den Federstößel FS vom Spritzgußmaterial ausgefüllt wird.Figure 2 a shows an embodiment in which the formation in the spring plunger FS forms a cavity which is filled by the injection molding material when the still liquid injection molding material of the magnetic field generator MG is applied to the spring plunger FS.
Figur 2 b zeigt eine Ausführungsform, bei der die Ausformung am Federstößel FS einen Zapfen bildet, der beim Aufbringen des flüssigen Spritzgußmaterials des Magnetfeldgebers MG vom Spritzgußmaterial umspült wird. Die Auswahl der jeweils geeigneten Ausführungsform der Ausformung hängt beispielsweise von dem für das Spritzgußmaterial verwendeten Kunststoff und von den beim Betrieb des Aktors auftretenden Kräften ab.Figure 2 b shows an embodiment in which the formation on the spring plunger FS forms a pin which is washed around by the injection molding material when the liquid injection molding material of the magnetic field generator MG is applied. The selection of the most suitable embodiment of the shape depends, for example, on the plastic used for the injection molding material and on the forces that occur during operation of the actuator.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Aktor zur elektromagnetischen Ventilsteuerung ist der Magnetfeldsensor MS seitlich des Magnetfeldgebers MG, auf einer zur Oszillationsachse des Federstößels FS parallel verschobenen Position, angeordnet. Für ein Sensorsignal, das nur vom Abstand des Magnetfeldgebers MG zum Magnetfeldsensor MS abhängig ist, ist es wichtig, daß der Magnetfeldgeber MG eine glatte Oberfläche erhält, die beispielsweise keine Spritzgußränder aufweist. Um eine derartige Oberfläche des Magnetfeldgebers MG herzustellen wird dem Federstößel FS zum Aufbringen des Spritzgußmaterials ein rohrförmiges Formteil aufgesetzt, das den Federstößel FS um die Ausformung herum bündig umschließt. Das Spritzgußmaterial wird von der Stirnseite des Federstößel FS über eine Düse in/um die Ausformung des Federstößels eingespritzt. Dabei bildet sich eine glatte Mantelfläche des Magnetfeldgebers MG aus, wobei Spritzgußränder lediglich auf der Stirnseite des Federstößels FS im Magnetfeldgeber MG auftreten können. Ein aufwendiges Nachbe- arbeiten des erstarrten Magnetfeldgebers MG ist somit nicht notwendig.In the actuator for electromagnetic valve control shown in FIG. 1, the magnetic field sensor MS is arranged on the side of the magnetic field generator MG, in a position displaced parallel to the axis of oscillation of the spring plunger FS. For a sensor signal that is only dependent on the distance of the magnetic field generator MG from the magnetic field sensor MS, it is important that the magnetic field generator MG has a smooth surface that has, for example, no injection molding edges. In order to produce such a surface of the magnetic field generator MG, a spring-like molded part is placed on the spring plunger FS for the application of the injection molding material, said tubular molded part enclosing the spring plunger FS flush around the formation. The injection molding material is injected from the end of the spring plunger FS through a nozzle into / around the shape of the spring plunger. In this case, a smooth lateral surface of the magnetic field generator MG is formed, injection molding edges can only occur on the end face of the spring plunger FS in the magnetic field generator MG. A complex reworking of the solidified magnetic field generator MG is therefore not necessary.
In den Figuren 3 a und 3 b ist in einem Schnittbild und in einer Ansicht ein Federstößel FS dargestellt, bei dem der Magnetfeldgeber MG von einer am Federstößel FS verankerten Hülse H umschlossen ist, die aus einem nicht ferromagnetischen Material besteht. Eine derartige Hülse ist beispielsweise notwendig, wenn beim Betrieb des Aktors sehr hohe Kräfte auftreten, oder wenn für das Spritzgußmaterial des Magnetfeldgebers MG ein spröder Werkstoff verwendet wird. Dabei wird der Magnetfeldgeber MG mit einem geringeren Durchmesser ausgeführt, wodurch der Federstößel FS und die Hülse H äußerlich stufenfrei miteinander verbunden werden können. Die Hülse H kann dabei als weiteres Spritzgußteil ausgebildet sein, das dem Federstößel FS zusammen mit dem Magnetfeldgeber MG in einem zwei Komponenten - Spritzguß aufgespritzt wird. Dazu wird unterhalb der Federstößel FS / Magnetfeldgeber MG Kontaktfläche eine umlaufende Nut in denIn FIGS. 3 a and 3 b, a spring tappet FS is shown in a sectional view and in a view, in which the magnetic field generator MG is moved from one on the spring tappet FS anchored sleeve H is enclosed, which consists of a non-ferromagnetic material. Such a sleeve is necessary, for example, when very high forces occur during operation of the actuator or when a brittle material is used for the injection molding material of the magnetic field generator MG. The magnetic field generator MG is designed with a smaller diameter, so that the spring plunger FS and the sleeve H can be connected to one another externally in a stepless manner. The sleeve H can be designed as a further injection molded part, which is injected onto the spring plunger FS together with the magnetic field generator MG in a two-component injection molding. For this purpose, a circumferential groove is made in the contact surface below the spring plunger FS / magnetic field generator MG
Federstößel FS eingearbeitet, die von dem nicht ferromagnetischen Spritzgußmaterial der Hülse H ausgefüllt wird.Spring plunger FS incorporated, which is filled by the non-ferromagnetic injection molding material of the sleeve H.
Bei der Herstellung wird zuerst ein rohrförmiges Formteil mit dem geringeren Durchmessers auf den Federstößel FS aufgesetzt und das Spritzgußmaterial des Magnetfeldgebers MG eingespritzt. Nach dem erstarren des Magnetfeldgebers MG wird das rohrförmige Formteil mit dem geringeren Durchmesser entfernt und es wird ein rohrförmiges Formteil mit dem Außendurchmesser des Federstößel FS auf den Federstößel FS aufgesetzt. In den verbleibenden Hohlraum wird das nicht ferroma- gnetische Spritzgußmaterial der Hülse H gespritzt, das auch die Nut des Federstö- ßels FS ausfüllt, und das den Magnetfeldgeber vollständig bedeckt.During manufacture, a tubular shaped part with the smaller diameter is first placed on the spring plunger FS and the injection molding material of the magnetic field generator MG is injected. After the magnetic field generator MG has solidified, the tubular shaped part with the smaller diameter is removed and a tubular shaped part with the outer diameter of the spring plunger FS is placed on the spring plunger FS. The non-ferromagnetic injection molding material of the sleeve H, which also fills the groove of the spring plunger FS and which completely covers the magnetic field transmitter, is injected into the remaining cavity.
Bei der Anordnung mit einer Hülse H kann gegebenenfalls auf die Ausformung des Federstößels FS, die den Magnetfeldgeber MG fixiert, verzichtet werden.In the arrangement with a sleeve H, the shape of the spring plunger FS, which fixes the magnetic field generator MG, can be dispensed with.
Durch den als Spritzgußteil ausgebildeten Magnetfeldgeber MG wird eine Verbindung geschaffen, die ohne weitere Schraubteile auskommt, und die insgesamt eine geringe Masse aufweist. Zudem wird durch das Ausbilden einer Ausformung und/oder einer Hülse H am Federstößel FS ein dauerhafte Verbindung zwischen dem Magnetfeldgeber MG und dem Federstößel FS geschaffen, die auch den beim Betrieb des Aktors hohen Kräften standhält. The magnetic field generator MG, which is designed as an injection molded part, creates a connection which does not require any further screw parts and which overall has a low mass. In addition, the formation of a shape and / or a sleeve H on the spring plunger FS creates a permanent connection between the magnetic field generator MG and the spring plunger FS, which also withstands the high forces during operation of the actuator.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Verfahren zur Herstellung eines Aktors zur elektromagnetischen Ventilsteuerung mit einem Öffnermagnet (ÖM) und einem Schließermagnet (SM), zwischen denen eine Ankerplatte (AP) und weitere Bauteile oszillieren, und mit einem Magnetfeldgeber (MG), der an einem der oszillierenden Bauteile (FS) befestigt wird, da- durch gekennzeichnet, daß der Magnetfeldgeber (MG) als Spritzgußteil ausgebildet wird.1 . Method for producing an actuator for electromagnetic valve control with an opening magnet (ÖM) and a closing magnet (SM), between which an armature plate (AP) and other components oscillate, and with a magnetic field transmitter (MG) attached to one of the oscillating components (FS) is fastened, characterized in that the magnetic field transmitter (MG) is designed as an injection molded part.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß als Spritzgußmaterial des Magnetfeldgebers (MG) in Kunststoff gebundenes, permanentmagnetisches Pulver verwendet wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that permanent magnetic powder bonded in plastic is used as the injection molding material of the magnetic field generator (MG).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spritzgußmaterial des Magnetfeldgebers (MG) dem oszillierenden Bauteil (FS) direkt aufgespritzt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the injection molding material of the magnetic field generator (MG) the oscillating component (FS) is sprayed directly.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das oszillierende Bauteil (FS), dem das Spritzgußmaterial des Magnetfeldgebers (MG) aufgespritzt wird, eine Ausformung aufweist, die beim Aufspritzen vom Spritzgußmaterial umspült und/oder ausgefüllt wird, und durch die der Magnetfeldgeber (MG) an dem oszillierenden Bauteil (FS) fixiert wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the oscillating component (FS), to which the injection molding material of the magnetic field generator (MG) is sprayed, has a shape which is washed and / or filled by the injection molding material during spraying, and by which the magnetic field generator (MG) is fixed to the oscillating component (FS).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld des Magnetfeldgebers (MG) während und/oder nach dem Aufsprit- zen auf das oszillierende Bauteil (FS) durch ein äußeres Magnetfeld ausgerichtet wird. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the magnetic field of the magnetic field generator (MG) during and / or after spraying on the oscillating component (FS) is aligned by an external magnetic field.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Spritzgußmaterial des Magnetfeldgebers (MG) dem oszillierenden Bauteil (FS) so aufgespritzt wird, daß das Magnetfeldsignal, das durch einen dem Magnetfeldgeber (MG) zugeordneten Magnetfeldsensor (MS) sensiert wird, durch entstehende Spritzgußränder des Spritzgußmaterials nicht verfälscht wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the injection molding material of the magnetic field sensor (MG) is sprayed onto the oscillating component (FS) in such a way that the magnetic field signal sensed by a magnetic field sensor (MS) assigned to the magnetic field sensor (MG) is not falsified by the resulting injection molding edges of the injection molding material.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfeldgeber (MG) von einer am oszillierenden Bauteil (FS) verankerten Hülse (H) umschlossen wird, die von einem nicht ferromagnetischen Material gebildet wird. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the magnetic field transmitter (MG) is surrounded by a sleeve (H) anchored on the oscillating component (FS), which sleeve is formed by a non-ferromagnetic material.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the
Hülse (H) durch ein weiteres Spritzgußteil gebildet wird, das zusammen mit dem Magnetfeldgeber (MG) in einem zwei Komponenten - Spritzguß dem oszillierenden Bauteil (FS) aufgespritzt wird.Sleeve (H) is formed by a further injection molded part, which is sprayed onto the oscillating component (FS) together with the magnetic field generator (MG) in a two-component injection molding.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das oszillierende Bauteil (FS), dem das Spritzgußmaterial des Magnetfeldgebers (MG) aufgespritzt wird, ein Federstößel (FS) ist, und daß der Magnetfeldgeber (MG) dem Federstößel (FS) auf der der Ankerplatte (AP) entgegengesetzten Seite des9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the oscillating component (FS), to which the injection molding material of the magnetic field sensor (MG) is sprayed, is a spring plunger (FS), and that the magnetic field transmitter (MG) the spring plunger ( FS) on the opposite side of the anchor plate (AP)
Federstößels (FS) aufgespritzt wird. Spring plunger (FS) is sprayed on.
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