WO2000073633A1 - Method of producing actuators for the electromagnetic control of valves - Google Patents

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WO2000073633A1
WO2000073633A1 PCT/EP2000/004030 EP0004030W WO0073633A1 WO 2000073633 A1 WO2000073633 A1 WO 2000073633A1 EP 0004030 W EP0004030 W EP 0004030W WO 0073633 A1 WO0073633 A1 WO 0073633A1
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sintering process
yoke
yokes
magnetic
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Matthias Gramann
Wolfgang Thiel
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Daimlerchrysler Ag
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    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
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    • H01F7/127—Assembling

Definitions

  • the invention relates to a method for producing actuators for electromagnetic valve control with two electromagnets each consisting of a magnet yoke and an excitation coil, the magnet yokes being produced from a metal powder in a sintering process.
  • 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 or can be designed as a one-part or multi-part spacer.
  • the armature plate which is made 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 magnet yoke of the opening magnet has a passage 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 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.
  • a spring tappet which has an actuator spring plate, is arranged in the extension of the valve tappet and is supported by a bushing in the magnet yoke of the closer magnet.
  • Closing magnet has a formation surrounding the passage of the spring plunger, forming a wall, in which an internal thread is incorporated.
  • a screw cap is screwed into the internal thread of the wall the wall forms a cavity in which the actuator spring resting on the actuator spring studio is arranged
  • An actuator forms a functional unit with a gas exchange valve, the gas exchange valve, corresponding to a conventional cylinder head with cam lobes, being inserted into the valve seat of the valve body by means of a valve spring and a valve spring plate
  • the anchor plate should be in the middle between the opening magnet and the closing magnet, whereby the valve spring and the actuator spring are pre-tensioned.
  • the valve plate of the gas exchange valve is in the middle position between the valve seat of the cylinder head, at which the gas exchange valve is closed and the position in which the gas exchange valve is opened to the maximum
  • Components are made from metal powder in a sintering process by placing the finest possible metal powder in a mold for a pressing step
  • the metal powder in the mold is compressed under high pressure to form the so-called compact.
  • the metal grains of the compact are thus in a composite that does not yet have any significant mechanical stability.
  • the compact is given mechanical stability in a subsequent heating step, in which at high temperature and, if appropriate, in Vacuum atmosphere a fusion of the individual metal grains takes place. This shows a sintered component almost the same density and strength as a corresponding cast, rolled or forged component
  • the invention has for its object to provide a method for producing actuators for electromagnetic valve control according to the preamble of patent claim 1, by which the number of actuator components is reduced, which ensures the required strength of a magnet hole produced in a sintering process from metal powder and the Manufacturing costs of the actuators reduced
  • the other actuator components can be added to the press form of the magnet yokes prior to the pressing step of the sintering process.
  • the other actuator components are thus reliably positioned.
  • the connection of the other actuator components to the magnet yokes takes place in a heating step Powdered or added as a compact This means that the other actuator components and the magnet yokes go through the same sintering process, which creates a high-strength connection.
  • the other actuator components can alternatively be inserted into the mold as insert parts, for example as turned or cast parts.
  • the insert parts do not pass through during the heating step essential structural transformation, they are practically sintered into the magnetic yoke or sintered with the metal powder of the magnetic yoke
  • the further actuator components can be added to the yoke compacts of the magnetic yokes as compacts before the heating step of the sintering process
  • the optionally several compacts to be connected to a yoke compact in the heating step of the sintering process can be pressed together with the yoke compact and / or pressed in a separate pressing step
  • the other actuator components are preferably also made of metal powder, the metal powder of the other actuator components differing from the metal powder of the yoke compacts.
  • the magnetic properties of the magnetic yokes can also be set at the same time
  • soldering can also be carried out, actuator components being soldered to one another, for example, by adding a solder during the heating step.
  • the spacer pieces separating the opening magnet and the closing magnet of an actuator are used as further actuator components
  • Magnet yokes connected to the electromagnets.
  • Either a magnetic yoke of an actuator can be connected to all required spacers, or the required spacers are divided between the two magnetic yokes of an actuator and connected to them.
  • guide sleeves are connected as further actuator components to the magnet yokes of opening magnets and closing magnets, the magnet yokes of the opening magnets being connected to a guide sleeve for mounting a valve tappet and the magnet yokes of the closer magnets being connected to a guide sleeve for mounting a spring tappet become.
  • the method according to the invention reduces the number of actuator components to be handled during the assembly of the actuators, as a result of which the manufacturing costs of the actuators are reduced and the course of the method can be varied such that high-strength magnet yokes can also be produced.
  • the method for manufacturing actuators for electromagnetic valve control with magnetic yokes made of metal powder in a sintering process of the electromagnets, which are connected to further actuator components is illustrated and explained using two exemplary embodiments in conjunction with three figures. Show it
  • FIG. 1 shows the schematic representation of the sectional view of an actuator for electromagnetic valve control
  • FIG. 2 shows the schematic representation of the magnetic yoke of an opening magnet, into which two spacers are sintered during the sintering process
  • Figure 3 is a schematic representation of the magnetic yoke of an opening magnet, in which a guide sleeve is inserted during the sintering process
  • the actuator essentially consists of two electromagnets, the opening magnet 2 and the closing magnet 1.
  • the electromagnets each consist of the magnetic yoke 1 1, 2 1 with a coil window and that arranged in the coil window
  • Excitation coil The electromagnets are separated from each other by two spacers 3 1 made of a non-ferromagnetic material. Between the spacers 3 1, the armature plate 4 oscillates, to which a valve tappet 5 1 is fastened, which acts on the armature plate 4 via a bushing in the Magnet yoke 2 1 of the opening magnet 2 transferred to a gas exchange valve For the exact guidance of the valve lifter 5 1, the magnet yoke 2 1 of the opening magnet 2 has a guide sleeve 5 2 in the bushing
  • the magnetic yoke 2 1 of the opening magnet 2 and the magnetic yoke 1 1 of the closing magnet 1 are connected to one another by two cap screws, not shown, which have a hexagon socket.
  • the countersunk screws in the magnet yoke 1 1 of the closing magnet 1 are parallel to the valve axis, through the spacers 3 1 , into the magnet yoke 2 1 of the opening magnet 2, which has the counter thread of the cap screws.
  • a spring tappet 6 1 is placed on the anchor plate 4, which is carried out in the magnet yoke 1 1 of the closing magnet 1 Is mounted in a guide sleeve 6 2 and transmits the forces acting on the anchor plate 4 to the actuator spring 6 3.
  • an actuator spring plate 6 4 is worked out on the end of the spring shock st 1 opposite the anchor plate 4, on which the actuator spring 6 3 rests, and via which the actuator spring 6 3 presses the spring plunger 6 1 against the armature plate 4
  • a permanent magnet (not shown) is attached to the spring plunger 6 1, which is part of a device for determining the position of the armature plate 4
  • the actuator spring 6 3 is located in a radial symmetry of the magnetic yoke 1 1 of the closing magnet 1 formed around the passage of the spring shock 6 1, the wall forming on the inside
  • the screw cap 7 has a central passage, via which a magnetic field sensor can be placed at the magnetic field transmitter
  • Figure 2 shows the Jochpreßling 2 2 of Offnermagneten 2, in which a rotated, for example, Ventilbowungsstahl Fuhrungshulse 5 2 was introduced by the pronounced turning grooves having Fuhrungshulse 5 is inserted 2 r into P eßform and with the metal powder of the magnetic yoke surrounded In the subsequent pressing step, the Fuhrungshulse 5 2 through the compacting yoke compact
  • a guide sleeve 5 2 consisting of metal powder can be produced in the same sintering process with the magnetic yoke 1 1.
  • the metal powder of the guide sleeve 5 which differs in its composition from the metal powder of the magnetic yoke 1 1, is placed in the press mold
  • the press mold has a polished molded part corresponding to the valve lifter 5 1, through which the guide sleeve 5 2 has the guide channel for the valve stop. ßel 5 1 received
  • the mold has a removable partition that separates the metal powder of the magnetic yoke 1 1 from that of the guide sleeve 5 2, and which is lifted from the mold after filling the mold with the metal powder of the magnetic yoke 1 1 after the pressing step the metal grains of the yoke compact 2 2 are joined to the metal grains of the compact of the guide sleeve 5 3 without joints
  • the metal grains of the yoke compact 2 2 completely fuse with the metal grains of the compact of the guide sleeves 5 3, which results in a high-strength connection between the magnetic yoke 2 1 and the guide sleeves 5 2.
  • magnetic yokes 2 2 and guide sleeves pass through
  • the diameter of the guide sleeves 5 2 there is the possibility of designing the diameter of the guide sleeves 5 2 to be smaller than when using separately manufactured guide sleeves 5 2, whereby more ferromagnetic material of the magnetic yoke 2 2 is available, which makes a contribution to the magnetic force of the electromagnet.
  • the one made of metal powder Fuhrungshulse 5 3 can also be used as a compact in the mold, which was produced in a separate pressing step. This eliminates the effort for a partition that can be removed from the mold.
  • the bore for the valve lifter 5 1 can be fined before or after the compact of the guide bush 5 3 was verbun ⁇ en with the compact of the magnetic yoke 2 2, or only after the metal grains of both compacts 2 2, 5 3 in
  • Figure 3 shows the yoke compact 2 2 of the opener magnet 2 and two compacts of the spacers 3 2, which are placed on the yoke compact 2 2 of the opener magnet 2 for the heating step.
  • a holding device is used for the exact alignment of the compacts of the spacers 3 2 on the yoke compact 2 2 , which fixes the compacts of the spacers 3 2 during the heating step
  • the yoke compact 2 2 and the compacts of the spacers 3 2 consist of different metal powders While the mixture of metal powder for the yoke compacts 2 2 after the heating step magnetic yokes 1 1, 2 1 with pronounced ferromagnetic Properties arise, the spacers 3 1 formed from another metal powder show no ferromagnetic properties after the heating step During the heating step, the metal grains of the compacts of the spacers 3 2 and the metal grains of the yoke compact 2 2 also fuse the metal grains of the compact of the spacers 3 2 with the metal grains of the yoke compact 2 2, as a result of
  • the ferromagnetic properties of the magnet yokes 1 1, 2 1 of the electromagnets can be adjusted by a magnetic final glow.
  • suitable temperatures are reached with the furnace used for the heating step, which temperatures are maintained, raised and / or lowered
  • the method according to the invention reduces the number of actuator components to be handled during the assembly of the actuators, thereby reducing costs in the manufacture of the actuator component and in the assembly of the actuators

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Abstract

The invention relates to method of producing actuators for the electromagnetic control of valves, said actuators have sintered metal magnet yokes. According to the inventive method, additional parts of the actuators are linked with the magnet yokes during the sintering process.

Description

Verfahren zur Herstellung von Aktoren zur elektromagnetischen Ventilsteuerung Process for the production of actuators for electromagnetic valve control
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aktoren zur elektromagnetischen Ventilsteuerung mit zwei jeweils aus einem Magnetjoch und einer Erregerspule bestehenden Elektromagneten, wobei die Magnetjoche in einem Sinterprozeß aus einem Metallpulver gefertigt werden. 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 oder als ein- oder mehrteiliges Distanzstück ausgebildet sein. Zwischen den Elektromagneten, 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 Richtung bewegt wird. Das Magnetjoch des Öffnermagneten weist eine Durchführung für einen Ventilstößel auf, der die auf die Ankerplatte einwirkenden Kräfte auf mindestens ein Gaswechselven- til überträgt.The invention relates to a method for producing actuators for electromagnetic valve control with two electromagnets each consisting of a magnet yoke and an excitation coil, the magnet yokes being produced from a metal powder in a sintering process. 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 or can be designed as a one-part or multi-part spacer. Between the electromagnets, the opening magnet and the closing magnet, there is the armature plate, which is made 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 magnet yoke of the opening magnet has a passage for a valve tappet, which transmits the forces acting on the armature 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 Ventilstößels ein einen Aktorfederteller aufweisender Federstößel angeordnet, der durch eine Durch- führung im Magnetjoch des Schließermagneten gelagert ist. Das Magnetjoch desThe 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. For this purpose, a spring tappet, which has an actuator spring plate, is arranged in the extension of the valve tappet and is supported by a bushing in the magnet yoke of the closer magnet. The magnetic yoke of the
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 Aktorfedertelier aufliegende Aktorfeder angeordnet istClosing magnet has a formation surrounding the passage of the spring plunger, forming a wall, in which an internal thread is incorporated. A screw cap is screwed into the internal thread of the wall the wall forms a cavity in which the actuator spring resting on the actuator spring studio is arranged
Ein Aktor bildet mit einem Gaswechselventil eine funktionelle Einheit, wobei das Gaswechselventil, entsprechend einem konventionellen Zylinderkopf mit Nocken- weilen, mittels einer Ventilfeder und einem Ventilfederteller in den Ventilsitz desAn actuator forms a functional unit with a gas exchange valve, the gas exchange valve, corresponding to a conventional cylinder head with cam lobes, being inserted into the valve seat of the valve body by means of a valve spring and a valve spring plate
Zylinderkopfes gezogen wirdCylinder head is pulled
Ist eine funktionelle Einheit aus einem Aktor und einem Gaswechselventil an der Brennkraftmaschine montiert, werden der Ventilschaft des Gaswechselventils, der Ventilstoßel und der Federstoßel des Aktors gegeneinander gepreßt Durch Verdre- hen des Schraubdeckels kann die Vorspannung der Aktorfeder verändert werden, wodurch die Ruhelage der Ankerplatte einstellbar ist In der Ruhelage der funktio- nellen Einheit sollte sich die Ankerplatte in der Mitte zwischen dem Offnermagnet und dem Schließermagnet befinden, wobei die Ventilfeder und die Aktorfeder vorgespannt sind Der Ventilteller des Gaswechselventils befindet sich dabei in der Mittel- Stellung zwischen dem Ventilsitz des Zylinderkopfes, bei der das Gaswechselventil geschlossen ist, und der Position, in der das Gaswechselventil maximal geöffnet istIf 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 valve tappet and the spring tappet of the actuator are pressed against each other In the rest position of the functional unit, the anchor plate should be in the middle between the opening magnet and the closing magnet, whereby the valve spring and the actuator spring are pre-tensioned. The valve plate of the gas exchange valve is in the middle position between the valve seat of the cylinder head, at which the gas exchange valve is closed and the position in which the gas exchange valve is opened to the maximum
Zu den Herstellungskosten der Aktoren zur elektromagnetischen Ventilsteuerung tragen in hohem Maße der Bearbeitungsaufwand der Magnetjoche der Elektroma- gnete sowie der Montageaufwand der zahlreichen Aktorbauteile bei Zur Kostenreduzierung bei der Herstellung er Magnetjoche wurde beispielsweise in der US 4,71 5,331 vorgeschlagen, die Magnetjoche der Elektromagnete in einem Sinterprozeß aus einem Metallpulver herzustellen, wodurch aufwendige Schritte zur Nachbearbeitung der Magnetjoche entfallenIn addition to the manufacturing costs of the actuators for electromagnetic valve control, the machining effort of the magnet yokes of the electromagnets and the assembly effort of the numerous actuator components contribute to a large extent. The magnet yokes of the electromagnets in US Pat. No. 4,71,531 were proposed to reduce the cost of producing the magnet yokes to produce a sintering process from a metal powder, eliminating the need for complex steps for reworking the magnetic yokes
Die Herstellung von Bauteilen aus Metallpulver in einem Sinterprozeß erfolgt, indem möglichst feines Metallpulver für einen Preßschritt in eine Preßform gegeben wirdComponents are made from metal powder in a sintering process by placing the finest possible metal powder in a mold for a pressing step
Unter hohem Druck wird das Metallpulver in der Preßform zum sogenannten Preßling verdichtet Die Metallkorner des Preßlings befinden sich dadurch in einem Verbund, der noch keine nennenswerte mechanische Stabilität aufweist Die mechanische Stabilität erhalt der Preßling in einen anschließenden Heizschritt, in dem bei hoher Temperatur und gegebenenfalls in Vakuumatmosphare eine Verschmelzung der einzelnen Metallkorner stattfindet Dadurch weist ein gesintertes Bauteil fast die gleiche Dichte und Festigkeit eines entsprechenden gegossenen, gewalzten oder geschmiedeten Bauteils aufThe metal powder in the mold is compressed under high pressure to form the so-called compact. The metal grains of the compact are thus in a composite that does not yet have any significant mechanical stability. The compact is given mechanical stability in a subsequent heating step, in which at high temperature and, if appropriate, in Vacuum atmosphere a fusion of the individual metal grains takes place. This shows a sintered component almost the same density and strength as a corresponding cast, rolled or forged component
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Aktoren zur elektromagnetischen Ventilsteuerung gemäß dem Oberbegriff des Patentan- spruchs 1 anzugeben, durch das die Anzahl der Aktorbauteile reduziert wird, das die erforderliche Festigkeit eines in einem Sinterprozeß aus Metallpulver hergestellten Magnetiochs gewährleistet und das Herstellungskosten der Aktoren reduziertThe invention has for its object to provide a method for producing actuators for electromagnetic valve control according to the preamble of patent claim 1, by which the number of actuator components is reduced, which ensures the required strength of a magnet hole produced in a sintering process from metal powder and the Manufacturing costs of the actuators reduced
Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch das Merkmal des Patentanspruchs 1 gelost, wonach wahrend dem Sinterprozeß weitere Aktorbauteile mit den Magnetjo- chen verbunden werdenThis object is achieved according to the invention by the feature of patent claim 1, according to which further actuator components are connected to the magnetic yokes during the sintering process
Die weiteren Aktorbauteile können dazu vor dem Preßschritt des Sinterprozesses der Preßform der Magnetjoche beigefugt werden Die weiteren Aktorbauteile sind dadurch zuverlässig positioniert Das Verbinden der weiteren Aktorbauteile mit den Magnetiochen erfolgt in einem Heizschritt Die weiteren Aktorbauteile können beispielsweise aus einem Metallpulver gefertigt werden und der Preßform der Magnetjoche pulverformig oder als Preßling beigefugt werden Dadurch durchlaufen die weiteren Aktorbauteile und die Magnetjoche den gleichen Sinterprozeß, wodurch eine hochfeste Verbindung hergestellt wird Die weiteren Aktorbauteile können alternativ als Einsatzteile, beispielsweise als Dreh- oder Gußteile, in die Preßform eingesetzt werden Die Einsatzteile durchlaufen beim Heizschritt keine wesentliche strukturelle Umwandlung, sie werden praktisch in das Magnetjoch eingesintert bzw mit dem Metallpulver des Magnetjochs umsintertThe other actuator components can be added to the press form of the magnet yokes prior to the pressing step of the sintering process. The other actuator components are thus reliably positioned. The connection of the other actuator components to the magnet yokes takes place in a heating step Powdered or added as a compact This means that the other actuator components and the magnet yokes go through the same sintering process, which creates a high-strength connection. The other actuator components can alternatively be inserted into the mold as insert parts, for example as turned or cast parts. The insert parts do not pass through during the heating step essential structural transformation, they are practically sintered into the magnetic yoke or sintered with the metal powder of the magnetic yoke
In einem alternativen Ablauf des Verfahrens können die weiteren Aktorbauteile vor dem Heizschritt des Sinterprozesses als Preßlinge den Jochpreßlingen der Magnetjoche beigefugt werdenIn an alternative sequence of the method, the further actuator components can be added to the yoke compacts of the magnetic yokes as compacts before the heating step of the sintering process
Die gegebenenfalls mehreren im Heizschritt des Sinterprozesses mit einem Jochpreßling zu verbindenden Preßlinge können gemeinsam mit dem Jochpreßling gepreßt werden und/oder in einem separaten Preßschritt gepreßt werden Dabei werden die weiteren Aktorbauteile vorzugsweise ebenfalls aus Metallpulver gefertigt, wobei sich das Metallpulver der weiteren Aktorbauteile vom Metallpulver der Jochpreßlinge unterscheidet.The optionally several compacts to be connected to a yoke compact in the heating step of the sintering process can be pressed together with the yoke compact and / or pressed in a separate pressing step The other actuator components are preferably also made of metal powder, the metal powder of the other actuator components differing from the metal powder of the yoke compacts.
Im Heizschritt des Sinterprozesses der Magnetjoche können zudem gleichzeitig die magnetischen Eigenschaften der Magnetjoche eingestellt werdenIn the heating step of the sintering process of the magnetic yokes, the magnetic properties of the magnetic yokes can also be set at the same time
Im Heizschritt des Sinterprozesses der Magnetjoche können zugleich Lötungen durchgeführt werden, wobei beispielsweise durch die Zugabe eines Lötmittels während dem Heizschritt Aktorbauteile miteinander verlötet werden.In the heating step of the sintering process of the magnetic yokes, soldering can also be carried out, actuator components being soldered to one another, for example, by adding a solder during the heating step.
Als weitere Aktorbauteile werden im Sinterprozeß der Magnetjoche die den Öffner- magnet und den Schließermagnet eines Aktors trennenden Distanzstücke mit denIn the sintering process of the magnet yokes, the spacer pieces separating the opening magnet and the closing magnet of an actuator are used as further actuator components
Magnetjochen der Elektromagnete verbunden. Dabei kann entweder ein Magnetjoch eines Aktors mit allen erforderlichen Distanzstücken verbunden werden, oder die erforderlichen Distanzstücke werden auf beide Magnetjoche eines Aktors aufgeteilt und mit diesen verbunden. Alternativ werden während dem Sinterprozeß als weitere Aktorbauteile Führungshülsen mit den Magnetjochen von Öffnermagneten und von Schließermagneten verbunden werden, wobei die Magnetjoche der Öffnermagnete mit einer Führungshülse zur Lagerung eines Ventilstößels verbunden werden, und die Magnetjoche der Schließermagnete mit einer Führungshülse zur Lagerung eines Federstößels verbun- den werden.Magnet yokes connected to the electromagnets. Either a magnetic yoke of an actuator can be connected to all required spacers, or the required spacers are divided between the two magnetic yokes of an actuator and connected to them. Alternatively, during the sintering process, guide sleeves are connected as further actuator components to the magnet yokes of opening magnets and closing magnets, the magnet yokes of the opening magnets being connected to a guide sleeve for mounting a valve tappet and the magnet yokes of the closer magnets being connected to a guide sleeve for mounting a spring tappet become.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Anzahl der bei der Montage der Aktoren zu handhabenden Aktorbauteile reduziert, wodurch die Herstellungskosten der Aktoren reduziert werden und wobei der Ablauf des Verfahrens derart variiert werden kann, daß auch hochfeste Magnetjoche hergestellt werden können. Im folgenden wird das Verfahren zur Herstellung von Aktoren zur elektromagnetischen Ventilsteuerung mit aus Metallpulver in einem Sinterprozeß hergestellten Magnetjochen der Elektromagnete, die mit weitere Aktorbauteile verbunden sind, anhand von zwei Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit drei Figuren dargestellt und erläutert. Es zeigenThe method according to the invention reduces the number of actuator components to be handled during the assembly of the actuators, as a result of which the manufacturing costs of the actuators are reduced and the course of the method can be varied such that high-strength magnet yokes can also be produced. In the following, the method for manufacturing actuators for electromagnetic valve control with magnetic yokes made of metal powder in a sintering process of the electromagnets, which are connected to further actuator components, is illustrated and explained using two exemplary embodiments in conjunction with three figures. Show it
Figur 1 die schematische Darstellung des Schnittbildes eines Aktors zur elektromagnetischen Ventilsteuerung,FIG. 1 shows the schematic representation of the sectional view of an actuator for electromagnetic valve control,
Figur 2 die schematische Darstellung des Magnetjochs eines Offnermagneten, in das wahrend dem Sinterprozeß zwei Distanzstucke eingesin- tert werden,FIG. 2 shows the schematic representation of the magnetic yoke of an opening magnet, into which two spacers are sintered during the sintering process,
Figur 3 die schematische Darstellung des Magnetjochs eines Offnermagneten, in das wahrend dem Sinterprozeß eine Fuhrungshulse angesin
Figure imgf000007_0001
Figure 3 is a schematic representation of the magnetic yoke of an opening magnet, in which a guide sleeve is inserted during the sintering process
Figure imgf000007_0001
In der Figur 1 ist in einem Schnittbild ein Aktor zur elektromagnetischen Ventilsteuerung dargestellt1 shows an actuator for electromagnetic valve control in a sectional view
Der Aktor besteht im wesentlichen aus zwei Elektromagneten, dem Offnermagnet 2 und dem Schließermagnet 1 Die Elektromagneten bestehen jeweils aus dem Ma- gnetjoch 1 1 , 2 1 mit einem Spulenfenster und der im Spulenfenster angeordnetenThe actuator essentially consists of two electromagnets, the opening magnet 2 and the closing magnet 1. The electromagnets each consist of the magnetic yoke 1 1, 2 1 with a coil window and that arranged in the coil window
Erregerspule Die Elektromagnete werden durch zwei aus einem nicht ferromagneti- schen Material gefertigte Distanzstucke 3 1 voneinander getrennt Zwischen den Distanzstucken 3 1 oszilliert die Ankerplatte 4, an der ein Ventilstoßel 5 1 befestigt ist, der die auf die Ankerplatte 4 einwirkenden Kräfte über eine Durchfuhrung im Magnetjoch 2 1 des Offnermagneten 2 auf ein Gaswechselventil übertragt Zur exakten Fuhrung des Ventilstoßels 5 1 weist das Magnetjoch 2 1 des Offnermagneten 2 in der Durchfuhrung eine Fuhrungshulse 5 2 aufExcitation coil The electromagnets are separated from each other by two spacers 3 1 made of a non-ferromagnetic material. Between the spacers 3 1, the armature plate 4 oscillates, to which a valve tappet 5 1 is fastened, which acts on the armature plate 4 via a bushing in the Magnet yoke 2 1 of the opening magnet 2 transferred to a gas exchange valve For the exact guidance of the valve lifter 5 1, the magnet yoke 2 1 of the opening magnet 2 has a guide sleeve 5 2 in the bushing
Das Magnetjoch 2 1 des Offnermagneten 2 und das Magnetjoch 1 1 des Schließermagneten 1 sind durch zwei nicht dargestellte, einen Innensechskant aufweisende Kopfschrauben miteinander verbunden Die im Magnetjoch 1 1 des Schließermagneten 1 gesenkten Kopfschrauben sind parallel zur Ventilachse, durch die Distanz- tucke 3 1 hindurch, bis in das die Gegengewinde der Kopfschrauben aufweisende Magnetjoch 2 1 des Offnermagneten 2 gefuhrt In der Verlängerung des Ventilstoßels 5 1 hegt auf der Ankerplatte 4 ein Federstoßel 6 1 auf, der durch eine Durchfuhrung im Magnetjoch 1 1 des Schließermagneten 1 ιn einer Fuhrungshulse 6 2 gelagert ist, und der die auf die Ankerplatte 4 einwirkenden Kräfte auf d'e Aktorfeder 6 3 übertragt Dazu ist an dem der Ankerplatte 4 entgegengesetzten Ende des Federstoßeis ό 1 ein Aktorfederteller 6 4 ausgearbeitet, auf dem die Aktorfeder 6 3 aufliegt, und über den die Aktorfeder 6 3 den Feder- stoßel 6 1 gegen die Ankerplatte 4 preßt Auf der Seite des Aktorfedertellers 6 4 ist an dem Federstoßel 6 1 ein nicht dargestellter Permanentmagnet angebracht, der Teil einer Vorrichtung zur Bestimmung der Position der Ankerplatte 4 ist Die Aktorfeder 6 3 befindet sich in einer radialsymmetπsch um die Durchfuhrung des Federstoßeis 6 1 ausgebildeten, eine Wandung bildende Ausformung des Ma- gnetjochs 1 1 des Schließermagneten 1 Die Wandung weist auf der Innenseite einThe magnetic yoke 2 1 of the opening magnet 2 and the magnetic yoke 1 1 of the closing magnet 1 are connected to one another by two cap screws, not shown, which have a hexagon socket. The countersunk screws in the magnet yoke 1 1 of the closing magnet 1 are parallel to the valve axis, through the spacers 3 1 , into the magnet yoke 2 1 of the opening magnet 2, which has the counter thread of the cap screws. In the extension of the valve tappet 5 1, a spring tappet 6 1 is placed on the anchor plate 4, which is carried out in the magnet yoke 1 1 of the closing magnet 1 Is mounted in a guide sleeve 6 2 and transmits the forces acting on the anchor plate 4 to the actuator spring 6 3. For this purpose, an actuator spring plate 6 4 is worked out on the end of the spring shock st 1 opposite the anchor plate 4, on which the actuator spring 6 3 rests, and via which the actuator spring 6 3 presses the spring plunger 6 1 against the armature plate 4 On the side of the actuator spring plate 6 4, a permanent magnet (not shown) is attached to the spring plunger 6 1, which is part of a device for determining the position of the armature plate 4 The actuator spring 6 3 is located in a radial symmetry of the magnetic yoke 1 1 of the closing magnet 1 formed around the passage of the spring shock 6 1, the wall forming on the inside
Gewinde auf, in das ein Schraubdeckel 7 eingeschraubt ist Mittels des Schraubdeckels 7 kann die Vorspannung der Aktorfeder 6 3 verändert werden, wodurch (im an einer Brennkraftmaschine montierten Zustand) die Ruhelage der Ankerplatte 4 einstellbar ist Zudem weist der Schraubdeckel 7 eine zentrische Durchfuhrung auf, über die ein Magnetfeidsensor bei dem Magnetfeldgeber plaziert werden kannThread on, into which a screw cap 7 is screwed By means of the screw cap 7, the pretension of the actuator spring 6 3 can be changed, whereby (in the state mounted on an internal combustion engine) the rest position of the anchor plate 4 can be adjusted. In addition, the screw cap 7 has a central passage, via which a magnetic field sensor can be placed at the magnetic field transmitter
Figur 2 zeigt den Jochpreßling 2 2 des Offnermagneten 2, in dem eine beispielsweise aus Ventilfuhrungsstahl gedrehte Fuhrungshulse 5 2 eingebracht wurde Dazu wird die ausgeprägte Drehriefen aufweisende Fuhrungshulse 5 2 in die Preßform eingesetzt und mit dem Metallpulver des Magnetjochs umgeben Im anschließenden Preßschritt wird die Fuhrungshulse 5 2 durch den sich verdichtenden JochpreßlingFigure 2 shows the Jochpreßling 2 2 of Offnermagneten 2, in which a rotated, for example, Ventilfuhrungsstahl Fuhrungshulse 5 2 was introduced by the pronounced turning grooves having Fuhrungshulse 5 is inserted 2 r into P eßform and with the metal powder of the magnetic yoke surrounded In the subsequent pressing step, the Fuhrungshulse 5 2 through the compacting yoke compact
2 2 fixiert Bei der Verschmelzung der Metallkorner im folgenden Heizschritt verschmilzt auch partiell die Oberflache der Fuhrungshulse 5 2 mit dem Magnetjoch 2 1 Anstelle der gedrehten Fuhrungshulse 5 2 kann auch eine aus Metallpulver gefertig- te Fuhrungshulse vom Magnetjoch umsintert werden, die einen separaten Sinterprozeß durchlaufen hat2 2 fixed When the metal grains are fused in the following heating step, the surface of the guide sleeves 5 2 also partially merges with the magnetic yoke 2 1 Instead of the turned guide sleeves 5 2, a guide sleeve made of metal powder can also be sintered by the magnetic yoke, which pass through a separate sintering process Has
Alternativ kann eine aus Metallpulver bestehende Fuhrungshulse 5 2 im selben Sinterprozeß mit dem Magnetjoch 1 1 hergestellt werden Dabei wird beispielsweise zuerst das Metallpulver der Fuhrungshulse 5 2, das sich in seiner Zusammensetzung von dem Metallpulver des Magnetjochs 1 1 unterscheidet, in die Preßform gegebenAlternatively, a guide sleeve 5 2 consisting of metal powder can be produced in the same sintering process with the magnetic yoke 1 1. For example, first the metal powder of the guide sleeve 5 2, which differs in its composition from the metal powder of the magnetic yoke 1 1, is placed in the press mold
Die Preßform weist dazu ein dem Ventilstoßel 5 1 entsprechendes und poliertes Formteil auf, durch das die Fuhrungshulse 5 2 den Fuhrungskanal für den Ventilsto- ßel 5 1 erhalt Zudem weist die Preßform eine entnehmbare Trennwand auf, die das Metallpulver des Magnetjochs 1 1 von dem der Fuhrungshulse 5 2 trennt, und die nach dem Befullen der Preßform mit dem Metallpulver des Magnetjochs 1 1 aus der Preßform gehoben wird Nach dem Preßschritt sind die Metallkorner des Jochpreß- lings 2 2 mit den Metallkornern des Preßlings der Fuhrungshulse 5 3 fugenfrei miteinander verbundenFor this purpose, the press mold has a polished molded part corresponding to the valve lifter 5 1, through which the guide sleeve 5 2 has the guide channel for the valve stop. ßel 5 1 received In addition, the mold has a removable partition that separates the metal powder of the magnetic yoke 1 1 from that of the guide sleeve 5 2, and which is lifted from the mold after filling the mold with the metal powder of the magnetic yoke 1 1 after the pressing step the metal grains of the yoke compact 2 2 are joined to the metal grains of the compact of the guide sleeve 5 3 without joints
Im Heizschritt verschmelzen die Metallkorner des Jochpreßlings 2 2 mit den Metallkornern des Preßlings der Fuhrungshulse 5 3 vollständig, woraus eine hochfeste Verbindung zwischen dem Magnetjoch 2 1 und der Fuhrungshulse 5 2 resultiert Bei den selben Sinterprozeß durchlaufenden Magnetjochen 2 2 und FuhrungshulsenIn the heating step, the metal grains of the yoke compact 2 2 completely fuse with the metal grains of the compact of the guide sleeves 5 3, which results in a high-strength connection between the magnetic yoke 2 1 and the guide sleeves 5 2. In the same sintering process, magnetic yokes 2 2 and guide sleeves pass through
5 3 besteht die Möglichkeit, den Durchmesser der Fuhrungshulse 5 2 kleiner auszulegen als bei der Verwendung von separat gefertigten Fuhrungshulsen 5 2, wodurch mehr ferromagnetisches Material des Magnetjochs 2 2 verfugbar ist, das einen Beitrag zur Magnetkraft des Elektromagneten leistet Alternativ kann die aus Metallpulver gefertigte Fuhrungshulse 5 3 auch als Preßling in die Preßform eingesetzt werden, der in einem separaten Preßschritt hergestellt wurde Dabei entfallt der Aufwand für eine der Preßform entnehmbare Trennwand Das Finbπngen der Bohrung für den Ventilstoßel 5 1 kann erfolgen, bevor oder nachdem der Preßling der Fuhrungshulse 5 3 mit dem Preßling des Magnetjochs 2 2 verbunαen wurde, oder erst nachdem die Metallkorner beider Preßlinge 2 2, 5 3 im5 3 there is the possibility of designing the diameter of the guide sleeves 5 2 to be smaller than when using separately manufactured guide sleeves 5 2, whereby more ferromagnetic material of the magnetic yoke 2 2 is available, which makes a contribution to the magnetic force of the electromagnet. Alternatively, the one made of metal powder Fuhrungshulse 5 3 can also be used as a compact in the mold, which was produced in a separate pressing step. This eliminates the effort for a partition that can be removed from the mold. The bore for the valve lifter 5 1 can be fined before or after the compact of the guide bush 5 3 was verbunαen with the compact of the magnetic yoke 2 2, or only after the metal grains of both compacts 2 2, 5 3 in
Heizschritt verschmolzen wurdenHeating step were fused
Figur 3 zeigt den Jochpreßling 2 2 des Offnermagneten 2 sowie zwei Preßlinge der Distanzstucke 3 2, die für den Heizschritt auf den Jochpreßling 2 2 des Offnermagneten 2 aufgesetzte sind Zur exakten Ausrichtung der Preßlinge der Distanzstucke 3 2 auf dem Jochpreßling 2 2 wird eine Haltevorrichtung verwendet, die die Preßlinge der Distanzstucke 3 2 wahrend dem Heizschritt fixiert Der Jochpreßling 2 2 und die Preßlinge der Distanzstucke 3 2 bestehen aus unterschiedlichen Metallpulvern Wahrend aus dem Gemisch des Metallpulvers für die Jochpreßlinge 2 2 nach dem Heizschritt Magnetjoche 1 1 , 2 1 mit ausgeprägten ferromagnetischen Eigenschaf- ten entstehen, zeigen die aus einem anderen Metallpulver entstandenen Distanzstucke 3 1 nach dem Heizschritt keine ferromagnetischen Eigenschaften Beim Heizschritt verschmelzen die Metallkorner der Preßlinge der Distanzstucke 3 2 und die Metallkorner des Jochpreßlings 2 2 Dabei verschmelzen auch die Metallkorner des Preßlings der Distanzstucke 3 2 mit den Metallkornern des Jochpreßlings 2 2, wodurch die Distanzstucke 3 1 fest mit dem Magnetjoch 2 1 des Offnermagne- ten 2 bzw dem Magnetjoch 1 1 des Schließermagneten 1 verbunden werden Die unterschiedlichen Metallpulver, und damit die verschiedenen Aktorbauteile, behalten abgesehen von einer dünnen Grenzschicht ihre spezifischen metallurgischen EigenschaftenFigure 3 shows the yoke compact 2 2 of the opener magnet 2 and two compacts of the spacers 3 2, which are placed on the yoke compact 2 2 of the opener magnet 2 for the heating step. A holding device is used for the exact alignment of the compacts of the spacers 3 2 on the yoke compact 2 2 , which fixes the compacts of the spacers 3 2 during the heating step The yoke compact 2 2 and the compacts of the spacers 3 2 consist of different metal powders While the mixture of metal powder for the yoke compacts 2 2 after the heating step magnetic yokes 1 1, 2 1 with pronounced ferromagnetic Properties arise, the spacers 3 1 formed from another metal powder show no ferromagnetic properties after the heating step During the heating step, the metal grains of the compacts of the spacers 3 2 and the metal grains of the yoke compact 2 2 also fuse the metal grains of the compact of the spacers 3 2 with the metal grains of the yoke compact 2 2, as a result of which the spacers 3 1 are firmly attached to the magnetic yoke 2 1 of the open magnet - ten 2 or the magnetic yoke 1 1 of the closer magnet 1 are connected The different metal powders, and thus the various actuator components, retain their specific metallurgical properties apart from a thin boundary layer
Wahrend dem Heizschritt können zugleich die ferromagnetischen Eigenschaften der Magnetjoche 1 1 , 2 1 der Elektromagneten durch ein magnetisches Schlußgluhen eingestellt werden Dazu werden mit dem zum Heizschritt verwendeten Ofen geeignete Temperaturen angefahren, die definierte gehalten, angehoben und/oder abgesenkt werdenDuring the heating step, the ferromagnetic properties of the magnet yokes 1 1, 2 1 of the electromagnets can be adjusted by a magnetic final glow. For this purpose, suitable temperatures are reached with the furnace used for the heating step, which temperatures are maintained, raised and / or lowered
Durch das erfmdungsgemaße Verfahren wird die Anzahl der bei der Montage der Aktoren zu handhabenden Aktorbauteile reduziert, wodurch Kosten bei der Herstellung der Aktorbauteil und bei der Montage der Aktoren reduziert werden The method according to the invention reduces the number of actuator components to be handled during the assembly of the actuators, thereby reducing costs in the manufacture of the actuator component and in the assembly of the actuators

Claims

PatentansprucheClaims
Verfahren zur Herstellung von Aktoren zur elektromagnetischen Ventilsteuerung mit zwei jeweils aus einem Magnetjoch (1 1 , 2 1 ) und einer Erregerspule beste- henden Elektromagneten, wobei die Magnetjoche (1 1 , 2 1 ) in einem Sinterprozeß, der mindestens in einem eine Preßform verwendenden Preßschritt und einem Heizschritt ausgeführt wird, aus einem Metallpulver gefertigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß wahrend dem Sinterprozeß weitere Aktorbauteile mit den Magnetjochen (1 1 , 2 1 ) verbunden werden Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Aktorbauteile vor dem Preßschritt des Sinterprozesses der Preßform der Magnetjoche (1 1 , 2 1 ) beigefugt werden Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Aktorbauteile aus einem Metailpulver gefertigt werden, und daß die weiteren Aktorbauteile vor dem Preßschritt des Sinterprozesses der Preßform der Magnetjoche (1 1 ,Method for producing actuators for electromagnetic valve control with two electromagnets each consisting of a magnet yoke (1 1, 2 1) and an excitation coil, the magnet yokes (1 1, 2 1) in a sintering process using at least one press mold Pressing step and a heating step is carried out, are made from a metal powder, characterized in that during the sintering process further actuator components are connected to the magnet yokes (1 1, 2 1). Method according to claim 1, characterized in that the further actuator components before the pressing step of the Process according to claim 2, characterized in that the further actuator components are manufactured from a metal powder, and in that the further actuator components are manufactured before the pressing step of the sintering process of the magnetic yoke (11, 2, 1) process.
2 1 ) pulverformig oder als Preßling beigefugt werden Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Aktorbauteile vor dem Heizschritt des Sinterprozesses als Preßlinge den Jochpreßlingen (2 2) der Magnetjoche (1 1 , 2 1 ) beigefugt werden Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vor dem Heiz- schπtt des Sinterprozesses beigefugten Preßlinge gemeinsam mit dem Jochpreßling (2 2) und/oder getrennt von dem Jochpreßling (2 2) gepreßt werden Verfahren nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßlinge mit einem sich vom Metallpulver der Jochpreßlinge (2 2) unterscheidenden Me- tallpulver mit den Magnetjochen (1 1 , 2 1 ) verbunden werden Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wahrend dem Heizschritt des Sinterprozesses zugleich die magnetischen Eigenschaften der Magnetjoche (1 1 , 2 1 ) eingestellt werden Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, daß im Heizschritt des Sinterprozesses der Magnetjoche (1 1 , 2 1 ) zugleich2 1) in powder form or as a compact, the method according to claim 1, characterized in that the further actuator components are added to the yoke compacts (2 2) of the magnetic yokes (1 1, 2 1) before the heating step of the sintering process. characterized in that the compacts added before the heating step of the sintering process are pressed together with the yoke compact (2 2) and / or separately from the yoke compact (2 2). Method according to claim 2 or 5, characterized in that the compacts are pressed with a metal powder differing from the metal powder of the yoke compacts (2 2) are connected to the magnetic yokes (1 1, 2 1) Method according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic properties of the magnetic yokes (1 1, 2 1) are simultaneously set during the heating step of the sintering process. Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the heating step of the sintering process the magnetic yokes (1 1, 2 1) at the same time
Lotungen durchgeführt werden Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wahrend dem Sinterprozeß als weitere Aktorbauteile die Elektromagnete trennende Distanzstucke (3) mit den Magnetjochen (1 1 , 2 1 ) verbunden werden Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wahrend dem Sinterprozeß als weitere Aktorbauteile Fuhrungshulsen (5 2) mit den Magnetjochen (1 1 , 2 1 ) von Offnermagneten (2) und von Schließermagneten (1 ) verbunden werden, wobei die Magnetjoche (2 1 ) der Offnermagnete (2) mit einer Fuhrungshulse (5 2) zur Lagerung eines Ventilstoßels (5 1 ) verbunden werden, und die Magnetjoche (1 1 ) der Schließermagnete (1 ) mit ei¬ ner Fuhrungshulse (6 2) zur Lagerung eines Federstoßeis (6 1 ) verbunden wer¬ den Soldering processes are carried out according to one of the preceding claims, characterized in that during the sintering process, as further actuator components, the spacers (3) separating the electromagnets are connected to the magnet yokes (1 1, 2 1). Process according to one of the preceding claims, characterized in that guide sleeves (5 2) with the magnet yokes (1 1, 2 1) of opening magnets (2) and closing magnets (1) are connected as further actuator components during the sintering process, the magnet yokes (2 1) of the opening magnets (2) having a guide sleeve (5 2) are connected for supporting a Ventilstoßels (5 1), and the magnet yokes (1: 1), the normally magnets (1) connected to ei ¬ ner Fuhrungshulse (6 2) for supporting a Federstoßeis (6 1) ¬ the
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