WO2000060260A1 - Aktor zur elektromagnetischen ventilsteuerung - Google Patents

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WO2000060260A1
WO2000060260A1 PCT/EP2000/001962 EP0001962W WO0060260A1 WO 2000060260 A1 WO2000060260 A1 WO 2000060260A1 EP 0001962 W EP0001962 W EP 0001962W WO 0060260 A1 WO0060260 A1 WO 0060260A1
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WO
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actuator
contact unit
magnet
contact
actuator according
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Application number
PCT/EP2000/001962
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English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Gramann
Michael Nagel
Wolfgang Thiel
Steffen Walter
Dietmar Munz
Kurt Maute
Werner Flierl
Original Assignee
Daimlerchrysler Ag
FLIERL, Barbara
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0675—Electromagnet aspects, e.g. electric supply therefor
    • F16K31/0679—Electromagnet aspects, e.g. electric supply therefor with more than one energising coil
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1638—Armatures not entering the winding

Definitions

  • the invention relates to an actuator for electromagnetic valve control with an opening magnet and a closing magnet, between which an armature plate oscillates with at least one plunger, and which each consist of a yoke with a coil window and an excitation coil.
  • An actuator for electromagnetic valve control essentially consists of two electromagnets, 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 electromagnets, the opening magnet and the closing magnet, there is the armature plate, which is made of a ferro-magnetic material and which is energized 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 bushing for a valve tappet, which transmits the forces acting on the armature plate to at least one gas exchange valve.
  • the actuator can for example be designed so that the actuator spring on the opposite side of the actuator to the gas exchange valve on the outside of the
  • Closer magnet is arranged.
  • a spring tappet having an actuator spring plate is arranged, which is supported by a passage in the yoke of the closer magnet.
  • the yoke of the closer magnet has a shape surrounding the passage of the spring plunger and forming 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. By turning the screw cap, the preload voltage of the actuator spring can be changed, whereby the rest position of the anchor plate is adjustable.
  • An actuator forms a functional unit with a gas exchange valve, whereby the gas exchange valve, corresponding to a conventional cylinder head with camshafts, is inserted into the valve seat of the.
  • a functional unit consisting of an actuator and a gas exchange valve
  • the valve stem of the gas exchange valve, the valve tappet and the spring tappet of the actuator are pressed against one another.
  • the anchor plate is in the middle between the
  • 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 maximally open.
  • actuators When operating an actuator for electromagnetic valve control, the opening magnet and the closing magnet are activated at the right time with a precisely measured current.
  • actuators have a device for determining the position of the armature plate, which sends a signal, which is proportional to the position of the armature plate, to a signal 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 plunger, as described, for example, in US Pat. No. 4,957,074. Depending on the version, further electrically operated,
  • Actuator parts having supply lines and / or data lines, such as force and / or temperature sensors, are arranged. Taken together, all supply and data lines for an actuator form a cable harness that forms an extensive cable harness in an internal combustion engine with four actuators per cylinder.
  • the disadvantage of such a cable harness is the need to provide a cable guide through which the cable runs of the actuators have the required mechanical stability, reliable contacting is ensured and maintenance work on the actuators is possible.
  • the invention has for its object an actuator for electromagnetic
  • a contact bridge is attached, which consists of two stamped parts, some of which are plastic.
  • the contact bridge of the opening magnet is contacted with the excitation coil of the opening magnet and the contact bridge of the closing magnet is contacted with the excitation coil of the closing magnet.
  • Stamped parts are used to mutually isolate the stamped parts and to isolate the stamped parts from the respective yoke.
  • the plastic surround is used to mechanically attach the stamped parts to the yoke of the opening magnet and the closing magnet.
  • the opening magnet and the closing magnet of the actuator are separated from each other by two spacers.
  • holes are provided through the yoke of the closer magnet, of which one hole is also guided through a spacer.
  • the two stamped parts of a contact bridge each protrude into one of the holes. In each of these bores there are plugs with contacts on both sides, one plug being both stamped parts of the contact fastened to the opening magnet. bridge contacted and the other connector contacted both stamped parts of the contact bridge attached to the closer magnet.
  • the plugs are designed in such a way that they protrude beyond the bore on the make magnet, are widened in this part protruding beyond the bore and have plug contacts in the widened part.
  • the widened part of the connector also helps to fix the contact unit.
  • the actuator for electromagnetic valve control has a device for determining the position of the anchor plate.
  • This device consists of a sensor and a signal transmitter.
  • a Hall sensor is used as the sensor, which senses the field of a signal transmitter designed as a permanent magnet.
  • the sensor of the device is advantageously arranged in the contact unit, the sensor also being contacted via electrical connections of the contact unit.
  • the electrical connections of the contact unit for contacting the excitation coils can be designed as plug contacts which contact the plug contacts of the plugs when the contact unit is placed on the actuator.
  • the sensor is surrounded by a shield which is designed as a metallic sleeve and which is also integrated in the contact unit.
  • the contact unit is designed as an injection molded part.
  • the contact unit is connected via a cable to a control unit assigned to the actuators, the cable being cast, for example, with the contact unit.
  • the cable and the contact unit have a shield, which, for example, corresponds to a coaxial cable as a wire mesh around the cable and around
  • Contact unit is arranged around, and which may also serve as a ground connection.
  • the electrical connections of the contact unit can be provided for contacting further, electrically operated actuator parts, for example for contacting a temperature sensor.
  • fastening means are provided which fix the contact unit to the actuator, for example screws, holding straps, bayonet or clamp closures.
  • the contact unit is designed to be removable from the actuator for electromagnetic valve control in accordance with a spark plug connector.
  • the actuator for electromagnetic valve control provides reliable electrical contacting of the electrically operated actuator parts and high mechanical stability of the cable harnesses, and maintenance work on the actuators can be carried out without problems.
  • the actuator for electromagnetic valve control with two electromagnets, on which a contact unit having electrical connections is placed using an exemplary embodiment in conjunction with a
  • Figure shows the schematic representation of the contact unit placed on an actuator.
  • an actuator 1 for electromagnetic valve control is shown in a sectional view, on which a contact unit 2 having electrical connections is placed on the yoke 1 .1 .1 of the closing magnet 1 .1.
  • the actuator 1 consists essentially of two electromagnets, the opening magnet 1 .2 and the closing magnet 1 .1.
  • the electromagnets consist of the
  • the electromagnets are separated from each other by two spacers 1 .3 made of a non-ferromagnetic material. Between the spacers 1 .3, the anchor plate 1 .4 oscillates, to which a valve tappet 1 .5.1 is attached, which engages the valve plate 1 .4. acting forces on a passage in the yoke 1 .2.1 of the opening magnet 1 .2 on a gas exchange valve.
  • the yoke 1 .2.1 of the opening magnet 1 .2 and the yoke 1 .1 .1 of the closing magnet 1 .1 are connected to one another by two cap screws, not shown, which have a hexagon socket.
  • the countersunk screws countersunk in the yoke 1 .1 .1 of the closing magnet 1 .1 are parallel to the valve axis, through the spacers 1 .3 and into the yoke 1 .2.1 of the opening magnet 1 .2 with the counter thread of the cap screws.
  • a spring tappet 1 .6.1 rests on the anchor plate 1 ⁇ , which is mounted in a bushing in the yoke 1 .1 .1 of the closing magnet 1 .1, and which acts on the anchor plate 1 .4 Forces on the
  • Actuator spring 1 .6.2 transmits.
  • an actuator spring plate 1 .6.3 is worked out, on which the actuator spring 1 .6.2 rests, and via which the actuator spring 1 .6.2 the spring plunger 1 .6.1 against the anchor plate 1 1 presses.
  • a permanent magnet 1.9 is attached to the spring plunger 1.6.1, which is part of a device for determining the position of the anchor plate 1 Position.
  • the actuator spring 1 .6.2 is located in a radially symmetrical design of the yoke 1 .1 .1 of the closing magnet 1 .1 formed around the passage of the spring plunger 1 .6.1.
  • the wall has a thread on the inside into which a screw cap 1 .8 is screwed.
  • the preload of the actuator spring 1 .6.2 can be changed by means of the screw cap 1 .8, whereby the rest position of the anchor plate 1 ⁇ can be adjusted.
  • the screw cap 1 .8 has a central passage through which a magnetic field sensor MS can be placed in the magnetic field generator MG.
  • a contact bridge 1 .10 is attached to the yoke 1 .2.1 of the opening magnet 1 .2 and the yoke 1 .1 .1 of the closing magnet 1 .1.
  • the contact bridge 1 .10 consists of two rectangular stamped parts, which are made of copper sheet, and which serve as the current and ground connection of an excitation coil 1 .1 .3, 1 .2.3.
  • the stamped parts of the contact bridge 1 .10 are framed in plastic, which is used to mutually isolate the stamped parts and to isolate the stamped parts from the respective one
  • Yoke 1 .1 .1, 1 .2.1 serves.
  • the plastic has hook-shaped formations on the side facing the yoke 1 .1 .1, 1 .2.1, which form corresponding savings of yokes 1.1.1, 1.2.1 fit.
  • the molded-in parts of the plastic snap into the recesses in the yokes 1.1.1, 1.2.1.
  • plastic-free locations are formed at both ends of each stamped part.
  • the winding wire of the excitation coil 1.1.3, 1.2.3 of the respective yoke 1.1.1, 1.2.1 is fastened to the point free of plastic, the beginning and end of the winding wire are each welded to a stamped part, for example.
  • the plastic-free locations of the stamped parts of both yokes 1.1.1, 1.2.1 are each contacted by a two-pin connector 1.11.
  • the two plugs 1.11 each sit in a bore that is drilled in the yoke 1.2.1 of the opening magnet 1.2 and in one of the spacers 1.3 parallel to the cap screws.
  • the two-pin connector 1.11 are made of plastic and designed so that they are in the holes in the yoke 1.1.1 of the closer magnet
  • each plug 1.11 can have a bayonet lock, the plugs 1.11 being inserted into the bores of the yoke 1.1.1 of the closing magnet 1.1 with a rotary movement.
  • the two poles are hemispherical and gold-plated, one pole of the plug 1.11 making contact with a stamped part.
  • the gold-plated, hemispherical poles are pressed against the stamped parts of the contact bridges 1.10 by springs arranged in the plugs 1.11.
  • the two poles of the plug 1.11 are designed as a plug contact 1.12, the part of the plug 1.11 having the plug contacts 1.12 being wider than the bore in the closing magnet 1.1.
  • the contact unit 2 placed on the actuator 1 is designed as an injection molded part.
  • the contact unit 2 is designed so that it has the widened part of the plug 1.11 which has the plug contacts 1.12 and the radially symmetrical one Forming the yoke 1 .1 .1 of the closing magnet 1 .1 to form a wall.
  • the contact unit 2 is fixed on the actuator 1, for example, by corrugation which is formed in the injection molding material of the contact unit 2 in the area of the connector 1 .1 1 and on the outside of the plastic of the widened part of the connector 1 .1 1.
  • the contact unit 2 by a
  • Locking screw can be fixed.
  • the magnetic field sensor which is designed as a Hall sensor 2.3, and which, in cooperation with the permanent magnet 1 .9, is used to determine the position of the armature plate 1 ⁇ is incorporated in the contact unit 2.
  • the Hall sensor 2.3 is arranged in the contact unit 2 in a shape which is surrounded by a metallic sleeve 2.4, which shields the Hall sensor 2.3 in particular from magnetic stray fields from all electromagnets of the actuators of the internal combustion engine.
  • the shape carrying the Hall sensor 2.3 extends through the central passage of the screw cap 1.8 to the permanent magnet 1.9.
  • the exact position of the Hall sensor 2.3 in relation to the permanent magnet 1.9 is determined, for example, each time the actuators are started up in a test cycle for each actuator 1.
  • the contact unit 2 is connected to a control unit assigned to the actuators by a cable 2.1 which is welded to the contact unit 2.
  • the electrical lines that connect the Hall sensor 2.3 and the excitation coils 1 .1 .3, 1 .2.3 to the control unit are twisted as far as possible to compensate for magnetic fields within the cable and within the contact unit 2.
  • the cable 2.1 and the contact unit 2 can be surrounded according to a coaxial cable by a shield formed as a metal braid, which is optionally used as a ground connection.
  • the detachably designed contact unit 2 which may be fixed by a securing screw.
  • the cost of the contact unit 2 is low, in particular due to the integration of further electrically operated actuator parts such as the magnetic field sensor.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Aktor (1) zur elektromagnetischen Ventilsteuerung mit einem Offnermagnet (1.2) und einem Schliessermagnet (1.1), zwischen denen eine Ankerplatte (1.4) mit mindestens einem Stössel (1.5.1) oszilliert, und die jeweils aus einem Joch (1.1.1, 1.2.1) mit einem Spulenfenster (1.1.2, 1.2.2) und einer erregerspule (1.1.3, 1.2.3) bestehen, wobei, dass auf jeden Aktor (1) eine separate, elektrische Anschlüsse aufweisende Kontakteinheit (2) aufgesetzt ist.

Description

Aktor zur elektromagnetischen Ventilsteuerung
Die Erfindung betrifft einen Aktor zur elektromagnetischen Ventilsteuerung mit einem Öffnermagnet und einem Schließermagnet, zwischen denen eine Ankerplatte mit mindestens einem Stößel oszilliert, und die jeweils aus einem Joch mit einem Spulenfenster und einer Erregerspule bestehen. Ein Aktor zur elektromagnetischen Ventilsteuerung besteht im wesentlichen aus zwei Elektromagneten, die durch mindestens ein Bauteil aus einem nicht ferroma- gnetischen Material voneinander getrennt sind. Dieses Bauteil kann beispielsweise durch ein Gehäuseteil gebildet werden. Zwischen den Elektromagneten, dem Öffnermagnet und dem Schließermagnet, befindet sich die aus einem ferro agneti- schen Material bestehende Ankerplatte, die durch Bestromen der Erregerspule des Öffnermagneten oder der Erregerspule des Schließermagneten in die jeweilige
Richtung bewegt wird. Das Joch des Öffnermagneten weist eine Durchführung für einen Ventilstößel auf, der die auf die Ankerplatte einwirkenden Kräfte auf mindestens ein Gaswechselventil überträgt. 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 Ventilstδßels ein einen 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 bil- dende 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 Vorspan- nung der Aktorfeder verändert werden, wodurch die Ruhelage der Ankerplatte einstellbar ist.
Ein Aktor bildet mit einem Gaswechselventil eine funktioneile Einheit, wobei das Gaswechselventil, entsprechend einem konventionellen Zylinderkopf mit Nocken- wellen, mittels einer Ventilfeder und einem Ventilfederteller in den Ventilsitz des
Zylinderkopfes gezogen wird.
Ist eine funktioneile Einheit aus einem Aktor und einem Gaswechselventil an der Brennkraftmaschine montiert, werden der Ventilschaft des Gaswechselventils, der Ventilstößel und der Federstößel des Aktors gegeneinander gepreßt. In der Ruhela- ge der funktioneilen 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 Gaswechselventil geschlossen ist, und der Position, in der das Gaswechselventil maximal geöff- net ist.
Beim Betrieb eines Aktors zur elektromagnetischen Ventilsteuerung werden der Öffnermagnet und der Schließermagnet zum richtigen Zeitpunkt mit einer genau bemessenen Stromstärke angesteuert. Zur Bereitstellung dieser Größen weisen Aktoren eine Vorrichtung zur Bestimmung der Position der Ankerplatte auf, die ein zur Stellung der Ankerplatte proportionales Signal an ein den Aktoren zugeordnetes
Steuergerät übermittelt. Die Vorrichtung besteht beispielsweise aus einem ortsfesten, am Joch des Schließermagneten befestigten Magnetfeldsensor, und einem an dem oszillierenden Federstößel angebrachten Magnetfeldgeber, wie es beispielsweise in der US 4,957,074 beschrieben ist. Je nach Ausführung sind in oder an einem Aktor weitere elektrisch betriebene,
Versorgungs- und/oder Datenleitungen aufweisende Aktorteile, wie beispielsweise Kraft- und/oder Temperatursensoren, angeordnet. Zusammengenommen ergeben alle Versorgungs- und Datenleitungen eines Aktors einen Kabelstrang, der bei einer Brennkraftmaschine mit vier Aktoren pro Zylinder einem umfangreichen Kabelbaum bildet. Der Nachteil eines derartigen Kabelbaums besteht in der Notwendigkeit zur Bereitstellung einer Kabelführung, durch welche die Kabelstränge der Aktoren die erforderlich mechanische Stabilität aufweisen, eine zuverlässige Kontaktierung gewährleistet ist und Wartungsarbeiten an den Aktoren möglich sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aktor zur elektromagnetischen
Ventilsteuerung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, bei dem die Kontaktierung der elektrisch betriebenen Aktorteile zuverlässig und sicher erfolgt, die mechanische Stabilität der Kabelstränge gegeben ist und Wartungsarbeiten an den Aktoren möglich sind, wobei der Kostenaufwand für die bei einer Brenn- kraftmaschine für jeden Zylinder vierfach vorhandenen Kabelstränge begrenzt bleibt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Merkmal des Patentanspruchs 1 gelöst, wonach auf jeden Aktor eine separate, elektrische Anschlüsse aufweisende Kontakteinheit aufgesetzt ist. Die elektrischen Anschlüsse der Kontakteinheit sind dabei primär zur Kontaktierung der Erregerspulen des Öffnermagneten und des Schließermagneten vorgesehen.
An dem Joch des Öffnermagneten und an dem Joch des Schließermagneten ist eine Kontaktbrücke befestigt, die aus zwei teilweise in Kunststoff gefaßten Stanzteilen besteht. Die Kontaktbrücke des Öffnermagneten ist dabei mit der Erregerspule des Öffnermagneten kontaktiert und die Kontaktbrücke des Schließermagneten ist mit der Erregerspule des Schließermagneten kontaktiert. Die Kunststoffeinfassung der
Stanzteile dient der gegenseitigen Isolierung der Stanzteile sowie zur Isolierung der Stanzteile gegenüber dem jeweiligen Joch. Zudem dient die Kunststoffeinfassung zur mechanischen Befestigung der Stanzteile an dem Joch des Öffnermagneten und des Schließermagneten. Der Öffnermagnet und der Schließermagnet des Aktors sind durch zwei Distanzstücke voneinander getrennt. Dabei sind durch das Joch des Schließermagneten geführte Bohrungen vorgesehen, von denen eine Bohrung auch durch ein Distanzstück geführt ist. Die beiden Stanzteile einer Kontaktbrücke ragen jeweils in eine der Bohrungen hinein. In diese Bohrungen sind jeweils beidseitig Kontakte aufweisende Stecker eingesetzt, wobei der eine Stecker beide Stanzteile der am Öffnermagnet befestigten Kontakt- brücke kontaktiert und der andere Stecker beide Stanzteile der am Schließermagnet befestigten Kontaktbrücke kontaktiert.
Die Stecker sind so ausgebildet, daß sie auf dem Schließermagnet über die Bohrung hinaus ragen, in diesem über die Bohrung hinausragenden Teil verbreitert ausgebil- det sind und im verbreitert ausgebildeten Teil Steckkontakte aufweisen. Der verbreitert ausgebildete Teil der Stecker trägt zudem zur Fixierung der Kontakteinheit bei.
Zur Regelung des Flugverhaltens der Ankerplatte weist der Aktor zur elektromagnetischen Ventilsteuerung eine Vorrichtung zur Bestimmung der Position der Ankerplatte auf. Diese Vorrichtung besteht aus einem Sensor und einem Signalgeber. Als Sensor wird beispielsweise ein Hallsensor verwendet, der das Feld eines als Permanentmagnet ausgebildeten Signalgebers sensiert. Der Sensor der Vorrichtung ist vorteilhaft in der Kontakteinheit angeordnet, wobei der Sensor ebenfalls über elektrische Anschlüsse der Kontakteinheit kontaktiert ist.
Die elektrischen Anschlüsse der Kontakteinheit zur Kontaktierung der Erregerspulen können als Steckkontakte ausgebildet sein, die beim Aufsetzen der Kontakteinheit auf den Aktor die Steckkontakte der Stecker kontaktieren.
Der Sensor ist von einer Abschirmung umgeben, die als metallischen Hülse ausgebildet ist, und die ebenfalls in der Kontakteinheit integriert ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, die Kontakteinheit als Spritzgußteil auszubilden.
In eine weiteren Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kontakteinheit über ein Kabel mit einem den Aktoren zugeordnetem Steuergerät verbunden ist, wobei das Kabel mit der Kontakteinheit beispielsweise vergossen ist.
Das Kabel und die Kontakteinheit weisen dabei eine Abschirmung auf, die beispiels- weise entsprechend einem Koaxialkabel als Drahtgeflecht um das Kabel und um die
Kontakteinheit herum angeordnet ist, und die gegebenenfalls zusätzlich als Masseanschluß dient.
Die elektrischen Anschlüsse der Kontakteinheit können zur Kontaktierung weiterer, elektrisch betriebener Aktorteile vorgesehen werden, beispielsweise zur Kontaktie- rung eines Temperatursensors. In einer nächsten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß Befestigungsmittel vorgesehen sind, welche die Kontakteinheit am Aktor fixieren, beispielsweise Schrauben, Halteriemen, Bajonett- oder Klemmverschlüsse .
In einer letzten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kontakteinheit vom Aktor zur elektromagnetischen Ventilsteuerung entsprechend einem Zündkerzenstecker abnehmbar ausgebildet ist.
Durch den erfindungsgemäßen Aktor zur elektromagnetischen Ventilsteuerung ist eine zuverlässige elektrische Kontaktierung der elektrisch betriebenen Aktorteile sowie eine hohe mechanische Stabilität der Kabelstränge gegeben, wobei War- tungsarbeiten an den Aktoren problemlos durchgeführt werden können. Die hohe
Integration von Funktionen in die Kontakteinheit der Aktoren reduziert die zur elektromagnetischen Ventilsteuerung aufzuwendenden Kosten.
Im folgenden wird der Aktor zur elektromagnetischen Ventilsteuerung mit zwei Elektromagneten, dem eine elektrische Anschlüsse aufweisende Kontakteinheit aufgesetzt ist, anhand von einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit einer
Figur dargestellt und erläutert.
Es zeigt:
Figur die schematische Darstellung der auf einen Aktor aufgesetzten Kontakteinheit.
In der Figur ist in einem Schnittbild ein Aktor 1 zur elektromagnetischen Ventilsteuerung dargestellt, dem eine elektrische Anschlüsse aufweisende Kontakteinheit 2 auf das Joch 1 .1 .1 des Schließermagneten 1 .1 aufgesetzt ist. Der Aktor 1 besteht im wesentlichen aus zwei Elektromagneten, dem Öffnermagnet 1 .2 und dem Schließermagnet 1 .1 . Die Elektromagneten bestehen jeweils aus dem
Joch 1 .1 .1 , 1 .2.1 mit dem Spulenfenster 1 .1 .2, 1 .2.2 und der im Spulenfenster 1 .1 .2, 1 .2.2 angeordneten Erregerspule 1 .1 .3, 1 .2.3. Die Elektromagnete werden durch zwei aus einem nicht ferromagnetischen Material gefertigte Distanzstücke 1 .3 voneinander getrennt. Zwischen den Distanzstücken 1 .3 oszilliert die Ankerplatte 1 .4, an der ein Ventilstößel 1 .5.1 befestigt ist, der die auf die Ankerplatte 1 .4 ein- wirkenden Kräfte über eine Durchführung im Joch 1 .2.1 des Öffnermagneten 1 .2 auf ein Gaswechselventil überträgt. Das Joch 1 .2.1 des Öffnermagneten 1 .2 und das Joch 1 .1 .1 des Schließermagneten 1 .1 sind durch zwei nicht dargestellte, einen Innensechskant aufweisende Kopfschrauben miteinander verbunden. Die im Joch 1 .1 .1 des Schließermagneten 1 .1 gesenkten Kopfschrauben sind parallel zur Ventilachse, durch die Distanztücke 1 .3 hindurch bis in das die Gegengewinde der Kopfschrauben aufweisende Joch 1 .2.1 des Öffnermagneten 1 .2 geführt. In der Verlängerung des Ventilstößels 1 .5.1 liegt auf der Ankerplatte 1 Λ ein Federstößel 1 .6.1 auf, der in einer Durchführung im Joch 1 .1 .1 des Schließermagneten 1 .1 gelagert ist, und der die auf die Ankerplatte 1 .4 einwirkenden Kräfte auf die
Aktorfeder 1 .6.2 überträgt. Dazu ist an dem der Ankerplatte 1 .4 entgegengesetzten Ende des Federstößels 1 .6.1 ein Aktorfederteller 1 .6.3 ausgearbeitet, auf dem die Aktorfeder 1 .6.2 aufliegt, und über den die Aktorfeder 1 .6.2 den Federstößel 1 .6.1 gegen die Ankerplatte 1 Λ preßt. Auf der Seite des Aktorfedertellers 1 .6.3 ist an dem Federstößel 1 .6.1 ein Permanentmagnet 1 .9 angebracht, der Teil einer Vorrichtung zur Bestimmung der Position der Ankerplatte 1 Λ ist.
Die Aktorfeder 1 .6.2 befindet sich in einer radialsymmetrisch um die Durchführung des Federstößels 1 .6.1 ausgebildeten, eine Wandung bildende Ausformung des Jochs 1 .1 .1 des Schließermagneten 1 .1 . Die Wandung weist auf der Innenseite ein Gewinde auf, in das ein Schraubdeckel 1 .8 eingeschraubt ist. Mittels des Schraubdeckels 1 .8 kann die Vorspannung der Aktorfeder 1 .6.2 verändert werden, wodurch die Ruhelage der Ankerplatte 1 Λ einstellbar ist. Zudem weist der Schraubdeckel 1 .8 eine zentrische Durchführung auf, über die bei dem Magnetfeldgeber MG ein Magnetfeldsensor MS plaziert werden kann. An dem Joch 1 .2.1 des Öffnermagneten 1 .2 und dem Joch 1 .1 .1 des Schließermagneten 1 .1 ist jeweils ein Kontaktbrücke 1 .10 angebracht. Die Kontaktbrücke 1 .10 besteht jeweils aus zwei rechteckigen Stanzteilen, die aus Kupferblech gefertigt sind, und die als Strom- und Masseanschluß einer Erregerspule 1 .1 .3, 1 .2.3 dienen. Die Stanzteile der Kontaktbrücke 1 .10 sind in Kunststoff eingefaßt, der zur gegen- seitigen Isolation der Stanzteile und zur Isolation der Stanzteile gegen das jeweilige
Joch 1 .1 .1 , 1 .2.1 dient. Zudem weist der Kunststoff auf der dem Joch 1 .1 .1 , 1 .2.1 zuzuwendenden Seite hakenförmige Ausformungen auf, die in entsprechende Aus- sparungen der Joche 1.1.1, 1.2.1 passen. Beim Verbinden der Kontaktbrücken 1.10 mit den Jochen 1.1.1, 1.2.1 rasten die Ausformungen des Kunststoffs in die Aussparungen der Joche 1.1.1, 1.2.1 ein. Zur Kontaktierung der Kontaktbrücke 1.10 sind an beiden Enden jedes Stanzteils von Kunststoff freie Stellen ausgebildet. Auf der dem Spulenfenster 1.1.2, 1.2.2 zugewandten Seite der Kontaktbrücke 1.10 ist an der von Kunststoff freien Stelle der Wicklungsdraht der Erregerspule 1.1.3, 1.2.3 des jeweiligen Jochs 1.1.1, 1.2.1 befestigt, wobei Anfang und Ende des Wicklungsdrahtes jeweils mit einem Stanzteil beispielsweise verschweißt sind. Auf der dem Spulenfenster 1.1.2, 1.2.2 abgewandten Seite der Kontaktbrücke 1.10 werden die von Kunststoff freien Stellen der Stanzteile beider Joche 1.1.1, 1.2.1 von jeweils einem zweipoligen Stecker 1.11 kontaktiert.
Die zwei Stecker 1.11 sitzen jeweils in einer Bohrung, die in dem Joch 1.2.1 des Öffnermagneten 1.2 und in einem der Distanzstücke 1.3 parallel zu den Kopfschrauben gebohrt sind. Die zweipoligen Stecker 1.11 sind aus Kunststoff gefertigt und so ausgebildet, daß sie in den Bohrungen im Joch 1.1.1 des Schließermagneten
1.1 klemmen. Als Sicherung vor einem Verdrehen der Stecker 1.11 kann beispielsweise in jeder Bohrung eine axiale Nut ausgebildet sein, in der am Stecker 1.11 ausgebildete Ausformungen geführt werden. Alternativ kann jeder Stecker 1.11 einen Bajonettverschluß aufweisen, wobei die Stecker 1.11 mit einer Drehbewegung in die Bohrungen des Jochs 1.1.1 des Schließermagneten 1.1 eingesetzt werden.
An der den Stanzteilen 1.10 zugewandten Seite der Stecker 1.11 sind beide Pole halbkugelförmig und vergoldet ausgebildet, wobei ein Pol der Stecker 1.11 jeweils ein Stanzteil kontaktiert. Die vergoldeten, halbkugelförmigen Pole werden durch in den Steckern 1.11 angeordnete Federn gegen die Stanzteile der Kontaktbrücken 1.10 gedrückt.
Auf der den Kontaktbrücken 1.10 entgegengesetzten Seite sind beide Pole der Stecker 1.11 als Steckkontakt 1.12 ausgebildet, wobei der die Steckkontakte 1.12 aufweisenden Teil des Steckers 1.11 breiter als die Bohrung im Schließermagneten 1.1 ausgebildet ist. Die auf den Aktor 1 aufgesetzte Kontakteinheit 2 ist als Spritzgußteil ausgebildet.
Die Kontakteinheit 2 ist so ausgeführt, daß sie den die Steckkontakte 1.12 aufweisenden, verbreiterten Teil der Stecker 1.11 sowie die radialsymmetrische, eine Wandung bildende Ausformung des Jochs 1 .1 .1 des Schließermagneten 1 .1 bündig umschließt. Die Fixierung der Kontakteinheit 2 auf dem Aktor 1 erfolgt beispielsweise über eine Riffelung, die in dem Spritzgußmaterial der Kontakteinheit 2 im Bereich der Stecker 1 .1 1 sowie auf der Außenseite des Kunststoffs des verbreiterten Teils der Stecker 1 .1 1 ausgebildet ist. Zusätzlich kann die Kontakteinheit 2 durch eine
Sicherungsschraube fixiert werden.
Zur Kontaktierung der zwei Steckkontakte 1 .1 2 der beiden Stecker 1 .1 1 sind für jeden Stecker 1 .1 1 zwei entsprechende Steckkontakte 2.2 mit den zugehörigen elektrische Leitungen als Anschlüsse in die Kontakteinheit 2 eingespritzt. Zudem ist in der Kontakteinheit 2 der Magnetfeldsensor eingearbeitet, der als Hallsensor 2.3 ausgebildet ist, und der im Zusammenspiel mit dem Permanentmagnet 1 .9 der Positionsbestimmung der Ankerplatte 1 Λ dient. Der Hallsensor 2.3 ist in der Kontakteinheit 2 in einer Ausformung angeordnet, die von einer metallischen Hülse 2.4 umgeben ist, die den Hallsensor 2.3 insbesondere vor magnetischen Streufel- dem aller Elektromagnete der Aktoren der Brennkraftmaschine abschirmt. Im auf den Aktor 1 aufgesetzten Zustand der Kontakteinheit 2 reicht die den Hallsensor 2.3 tragenden Ausformung durch die zentrische Durchführung des Schraubdeckels 1 .8 hindurch bis an den Permanentmagnet 1 .9. Die exakte Position des Hallsensors 2.3 im Bezug zum Permanentmagnet 1 .9 wird beispielsweise bei jeder Inbetriebnahme der Aktoren in einem Testzyklus für jeden Aktor 1 neu bestimmt.
Die Kontakteinheit 2 ist mit einem den Aktoren zugeordneten Steuergerät durch ein Kabel 2.1 verbunden, das mit der Kontakteinheit 2 fest verschweißt ist. Die elektrischen Leitungen, die den Hallsensor 2.3 und die Erregerspulen 1 .1 .3, 1 .2.3 mit dem Steuergerät verbinden, sind zur Kompensation von Magnetfeldern innerhalb des Kabels und innerhalb der Kontakteinheit 2 soweit wie möglich verdrillt verlegt.
Zur Abschirmung der elektrischen Leitungen des Kabels 2.1 und der Kontakteinheit 2 vor Magnetfeldern der Elektromagnete der Aktoren der Brennkraftmaschine kann das Kabel 2.1 und die Kontakteinheit 2 entsprechend einem Koaxialkabel von einer als Metallgeflecht ausgebildeten Abschirmung umgeben sein, die gegebenenfalls als Masseanschluß verwendet wird.
Neben den elektrischen Leitungen und Anschlüssen für die Erregerspulen 1 .1 .3, 1 .2.3 und den Hallsensor 2.3 können in die Kontakteinheit 2 weitere elektrischen Leitungen und Steckkontakte für elektrische Bestandteile des Aktors 1 integriert sein, wie beispielsweise für einen Temperatursensor.
Durch die auf das Joch 1 .1 .1 des Schließermagneten 1 .1 auszusetzende, Anschlüsse aufweisende Kontakteinheit 2 werden elektrisch betriebene Aktorteile zuverlässig kontaktiert, wobei eine hohe mechanische Stabilität der Anordnung gegeben ist.
Durch die abnehmbar gestaltete, gegebenenfalls durch eine Sicherungsschraube fixierte Kontakteinheit 2 können Wartungsarbeiten an den Aktoren 1 einfach durchgeführt werden. Dabei ist der Kostenaufwand für die Kontakteinheit 2, insbesondere durch die Integration weiterer elektrisch betriebener Aktorteile wie dem Magnetfeld- sensor, gering.

Claims

Patentansprüche
1. Aktor (1 ) zur elektromagnetischen Ventilsteuerung mit einem Öffnermagnet (1.2) und einem Schließermagnet (1.1), zwischen denen eine Ankerplatte (1.4) mit mindestens einem Stößel (1.5.1) oszilliert, und die jeweils aus einem Joch (1.1.1,
1.2.1) mit einem Spulenfenster (1.1.2, 1.2.2) und einer Erregerspule (1.1.3, 1.2.3) bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeden Aktor (1) eine separate, elektrische Anschlüsse aufweisende Kontakteinheit (2) aufgesetzt ist.
2. Aktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Anschlüs- se der Kontakteinheit (2) zur Kontaktierung der Erregerspulen (1.1.3, 1.2.3) vorgesehen sind.
3. Aktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Joch (1.2.1) des Öffnermagneten (1.2) und an dem Joch (1.1.1) des Schließermagneten (1.1) eine Kontaktbrücke (1.10) befestigt ist, die aus zwei teilweise in Kunststoff gefaßten Stanzteilen besteht, und daß die Kontaktbrücke (1.10) des Öffnermagneten (1.2) mit der Erregerspule (1.2.3) des Öffnermagneten (1.2) kontaktiert ist und die Kontaktbrücke (1.10) des Schließermagneten (1.1) mit der Erregerspule (1.1.3) des Schließermagneten (1.1) kontaktiert ist.
4. Aktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnermagnet (1.2) und der Schließermagnet (1.1) durch Distanzstücke (1.3) voneinander getrennt sind, daß zwei durch das Joch des Schließermagneten (1.1) geführte Bohrungen vorgesehen sind, von denen eine Bohrung durch ein Distanzstück (1.3) geführt ist, und daß die beiden Stanzteile einer Kontaktbrücke (1.10) jeweils in eine Bohrung hinein ragen.
5. Aktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in beide Bohrungen jeweils ein beidseitig Kontakte aufweisender Stecker (1 .1 1 ) eingesetzt ist, wobei der eine Stecker (1 .1 1 ) beide Stanzteile der am Öffnermagnet (1 .2) befestigten Kontaktbrücke (1 .10) kontaktiert und der andere Stecker (1 .1 1 ) beide Stanzteile der am Schließermagnet (1 .1 ) befestigten Kontaktbrücke (1 .10) kontaktiert.
6. Aktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stecker (1 .1 1 ) auf dem Schließermagnet (1 .1 ) über die Bohrungen hinaus ragen, daß die Stecker (1 .1 1 ) in diesem über die Bohrungen hinaus ragenden Teil verbreitert ausgebildet sind und Steckkontakte (1 .1 2) aufweisen.
7. Aktor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor
(1 ) zur elektromagnetischen Ventilsteuerung eine einen Sensor (2.3) aufweisende Vorrichtung zur Bestimmung der Position der Ankerplatte (1 .4) aufweist, und daß der Sensor (2.3) in der Kontakteinheit (2) angeordnet und über die elektrischen Anschlüsse der Kontakteinheit (2) kontaktiert ist.
8. Aktor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen
Anschlüsse der Kontakteinheit (2) zur Kontaktierung der Erregerspulen (1 .1 .3, 1 .2.3) als Steckkontakte (2.2) ausgebildet sind, die die Steckkontakte (1 .12) der • Stecker (1 .1 1 ) kontaktieren.
9. Aktor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (2.3) von einer als metallischen Hülse (2.4) ausgebildeten Abschirmung umgeben ist, die in der Kontakteinheit (2) integriert ist.
10.Aktor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakteinheit (2) als Spritzgußteil ausgebildet ist.
1 1 .Aktor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakteinheit (2) über ein Kabel (2.1 ) mit einem dem Aktor (1 ) zugeordneten Steuergerät verbunden ist, und daß das Kabel (2.1 ) mit der Kontakteinheit
(2) vergossen ist.
1 2.Aktor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (2.1 ) und die Kontakteinheit (2) eine Abschirmung aufweisen.
1 3. Aktor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Anschlüsse der Kontakteinheit (2) zur Kontaktierung weiterer, elektrisch betriebener Aktorteile vorgesehen sind.
14.Aktor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Befestigungsmittel vorgesehen sind, die die Kontakteinheit (2) am Aktor (1 ) fixieren.
1 5. Aktor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakteinheit (2) vom Aktor (1 ) abnehmbar ausgebildet ist.
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