EP0354417A1 - Stelleinrichtung für ein Gaswechselventil - Google Patents

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EP0354417A1
EP0354417A1 EP89113912A EP89113912A EP0354417A1 EP 0354417 A1 EP0354417 A1 EP 0354417A1 EP 89113912 A EP89113912 A EP 89113912A EP 89113912 A EP89113912 A EP 89113912A EP 0354417 A1 EP0354417 A1 EP 0354417A1
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sleeve
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exchange valve
plate
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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
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/14—Tappets; Push rods
    • F01L1/16—Silencing impact; Reducing wear
    • 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 an actuating device for a gas exchange valve according to the preamble of claim 1.
  • Such an actuator is known for example from DE-OS 30 24 109.
  • An armature plate which can be moved back and forth between two opposing magnets presses the gas exchange valve of an internal combustion engine into its open position in one position and is associated with the closed position of the gas exchange valve in its other position.
  • the magnets hold the anchor plate in their end positions.
  • B. a spring system the anchor plate in the direction of the drop from the pole face. The opposite pole face is then energized and captures the armature plate vibrating between the two end positions. This leads to an impact on the pole faces and a corresponding mechanical noise.
  • the invention has for its object to reduce the impact noise.
  • the space which is located between the armature plate and the spaced pole faces of the magnetic coils is sealed, so that when the armature plate approaches the pole face due to the decreasing volume in the chamber and the increasing pressure of the enclosed Fluids builds up a cushion that is used for damping.
  • Throttle bores can be provided which break down the fluid cushion between the armature plate surface and the pole surface in a defined manner.
  • the actuator for a gas exchange valve has a U-shaped core 10 for a pot magnet 12 and, opposite, a U-shaped core 14 for a pot magnet 16.
  • the two pole faces of the magnets 12 and 16 lie opposite one another.
  • An anchor plate 18 can be moved back and forth between them.
  • the pot magnet 10 has a cylindrical bore inside, into which a sleeve 20 which is integrally connected to the anchor plate 18 leads.
  • the opposite pot magnet 16 surrounds a cylindrical opening into which an extension 30 of the anchor plate 18 projects. Both the sleeve 20 and the extension 30 are at a short distance from the walls of the cores 10 and 14 of the pot magnets which are U-shaped in cross section.
  • the extension 30 of the anchor plate 18 presses on a plunger 32 which forms the stem of a gas exchange valve, which is not shown.
  • a helical spring 22 which is accommodated in the sleeve 20, presses the anchor plate 18 in the direction of the open position when it is attracted by the magnet 10, 12 associated with the closed position, wherein it is supported on an abutment 26.
  • a helical spring 24 presses the anchor plate 18 into the closed position when it bears against the magnet 14, 16 associated with the open position, wherein it is supported on an abutment 28.
  • the dead center or equilibrium state of the system when the magnet is not excited is centered between the opposing magnets 12 and 16.
  • the space between the pole faces of the magnets 10, 12 on the one hand and 14, 16 on the other hand is sealed laterally by a cylindrical sleeve 38, so that a closed chamber is formed.
  • This chamber is divided by the anchor plate 18 into an upper chamber 50 and a lower chamber 52. Due to the close guidance of the sleeve 20 in the cylindrical opening formed by the magnet 10, 12, no fluid can escape from the upper chamber 50 into this area, due to the tight guidance of the cylindrical extension in the cylindrical opening by the magnet 14, 16 is formed, an appreciable amount of fluid cannot escape from the lower chamber 52 into this area.
  • the chambers 50 and 52 thus enclose fluid and when the anchor plate 18 is moved back and forth from the upper to the lower position and vice versa, fluid is exchanged between the chambers 50 and 52.
  • the armature plate lies circumferentially sealingly on the sleeve 38.
  • a groove 34 can be formed on the circumference of the anchor plate 18, into which a sealing or piston ring 36 is inserted.
  • a lug can also be provided on the circumference of the anchor plate 18, which seals against the inner circumferential wall of the sleeve 38.
  • throttle bores 44 can be provided in the anchor plate, through which Fluid can flow between the chambers 50 and 52.
  • overflow openings 42 are provided, for example in the form of holes in the sleeve 38, these holes of course sealing off from the outside have to be.
  • fluid can flow outside over the middle region of the path of the armature plate, when it comes from the contact to the pole faces of the one magnet to the contact to the pole face of the other magnet, and only in the end region of the path covered, when the sealing edge 36 or 40 has reached the upper or lower edge of the hole 42, there is no further flow around, and the last part of the path until shortly before the armature plate 18 strikes the pole face is dampened by the then compressed fluid.
  • the armature plate 18 is reciprocated by the mutual excitation of the magnets 12 and 16 and the action by the springs 22 and 24, the resistance due to fluid displacement should be low over a large area of the path.
  • the overflow openings 42 are provided, which enable an exchange of the fluid between the chambers 50 and 52. Only when approximately 80% to 90% of the total path has been covered does the overflow opening close, since the sealing edge 36 or 40 has reached the outer edge of the overflow opening, and fluid exchange between the chambers 50 and 52 is only possible via bores which may be provided 44 possible in the anchor plate.
  • the fluid contained in the chamber which is constantly decreasing in volume, can only leak through the seal 40 or in the gaps formed by tolerance between the sleeve 20 and the inner circumference of the magnetic core 10 or through the gap between the extension 30 and escape the inner circumference of the core 14.
  • the armature plate 18 strikes the pole faces of the magnets 10, 12 or 14, 16 a fluid cushion that strongly dampens the impact and thus contributes to noise reduction.
  • the fluid enclosed in the chambers 50 and 52 can consist of air, but oil damping is also conceivable. If an oil mist is used for lubrication, the medium in the chamber is made up of air and oil.

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Abstract

Um bei einer Stelleinrichtung für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine das Auftreffgeräusch der An­kerplatte auf die Polflächen der Magneten zu dämpfen, ist eine geschlossene Kammer mit einem Dichtungsring vorgesehen, so daß ein Fluidpolster sich ausbildet.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Stelleinrichtung für ein Gaswechselventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine derartige Stelleinrichtung ist beispielsweise aus der DE-OS 30 24 109 bekannt.
  • Eine zwischen zwei gegenüberliegenden Magneten hin- und herbewegbare Ankerplatte drückt in ihrer einen Stellung das Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine in ihre Offenstellung und ist in ihrer anderen Stellung der Schließstellung des Gaswechselventiles zugeordnet. Die Magnete halten die Ankerplatte in ihren Endstellungen fest, bei Stromabfall des Magneten beaufschlagt z. B. ein Federsystem die Ankerplatte in die Richtung des Abfalls von der Polfläche. Die gegenüberliegende Pol­fläche ist dann erregt und fängt die zwischen den beiden Endstellungen schwingende Ankerplatte ein. Dabei kommt es zu einem Aufschlag auf die Polflächen und ein ent­sprechendes mechanisches Geräusch.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Aufschlaggeräusch zu verringern.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch den Hauptanspruch.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Raum, der sich zwischen der Ankerplatte und den jeweils beabstandeten Polflächen der Magnetspulen befindet, abgedichtet ist, so daß sich bei Annäherung der Ankerplatte an die Pol­fläche durch das sich verringernde Volumen in der Kammer und den damit ansteigenden Druck des eingeschlossenen Fluids ein Polster aufbaut, das der Dämpfung dient.
  • Dabei können Drosselbohrungen vorgesehen sein, die in definierter Weise das Fluidpolster zwischen Ankerplat­tenfläche und Polfläche abbauen.
  • Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Sy­stems, teilweise geschnitten; und
    • Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 unter Darstel­lung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
  • In Fig. 1 ist die Stelleinrichtung für ein Gaswechsel­ventil vorgesehen. Sie besitzt einen U-förmigen Kern 10 für einen Topfmagneten 12, und, gegenüberliegend, einen U-förmigen Kern 14 für einen Topfmagneten 16. Die beiden Polflächen der Magnete 12 und 16 liegen einander gegen­über. Zwischen ihnen hin- und herbewegbar ist eine An­kerplatte 18. Der Topfmagnet 10 weist im Inneren eine zylindrische Bohrung auf, in die eine einstückig mit der Ankerplatte 18 verbundene Hülse 20 führt.
  • Der gegenüberliegende Topfmagnet 16 umgibt eine zylin­drische Öffnung, in die ein Fortsatz 30 der Ankerplatte 18 hineinragt. Sowohl Hülse 20 als auch Fortsatz 30 haben einen geringen Abstand zu den Wandungen der im Querschnitt U-förmigen Kerne 10 und 14 der Topfmagneten.
  • Der Fortsatz 30 der Ankerplatte 18 drückt auf einen Stempel 32, der den Schaft eines Gaswechselventiles, das nicht dargestellt ist, bildet.
  • Eine Schraubenfeder 22, die in der Hülse 20 aufgenommen ist, drückt die Ankerplatte 18, wenn sie von dem der Schließstellung zugeordneten Magneten 10, 12 angezogen ist, in Richtung Offenstellung, wobei sie sich auf einem Widerlager 26 abstützt.
  • Eine Schraubenfeder 24 drückt die Ankerplatte 18, wenn sie an dem der Offenstellung zugeordneten Magneten 14, 16 anliegt, in die Schließstellung, wobei sie sich an einem Widerlager 28 abstützt. Der Totpunkt oder Gleich­gewichtszustand des Systems bei nicht erregtem Magneten ist mittig zwischen den gegenüberliegenden Magneten 12 und 16.
  • Der zwischen den Polflächen der Magneten 10, 12 einer­seits und 14, 16 andererseits liegende Raum ist seitlich durch eine zylinderförmige Hülse 38 abgedichtet, so daß sich eine geschlossene Kammer bildet. Diese Kammer wird durch die Ankerplatte 18 in eine obere Kammer 50 und eine untere Kammer 52 geteilt. Durch die enge Führung der Hülse 20 in der durch den Magneten 10, 12 gebildeten zylinderförmigen Öffnung kann aus der oberen Kammer 50 kein Fluid in diesen Bereich ausweichen, durch die enge Führung des zylinderförmigen Fortsatzes in der zylinder­förmigen Öffnung, die durch den Magneten 14, 16 gebildet wird, kann aus der unteren Kammer 52 keine nennenswerte Menge an Fluid in diesen Bereich ausweichen.
  • Die Kammern 50 und 52 schließen somit Fluid ein und beim Hin- und Herbewegen der Ankerplatte 18 von der oberen in die untere Stellung und umgekehrt wird Fluid zwischen den Kammern 50 und 52 ausgetauscht.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Ankerplatte umfangsmäßig dichtend an der Hülse 38 anliegt.
  • Dazu kann am Umfang der Ankerplatte 18 eine Nut 34 aus­gebildet sein, in die ein Dichtungs- oder Kolbenring 36 eingesetzt ist. Alternativ kann auch eine Nase am Umfang der Ankerplatte 18 vorgesehen sein, die zur Innenum­fangswand der Hülse 38 hin abdichtet.
  • Um einen kontrollierten Austausch des Fluids zwischen den beiden Kammern zu ermöglichen, können in der Anker­platte Drosselbohrungen 44 vorgesehen sein, durch die Fluid zwischen den Kammern 50 und 52 strömen kann.
  • Weiterhin, um einen Teil des Bewegungsweges, jeweils bis kurz vor dem Auftreffen auf den Polflächen, einen Fluid­austausch zwischen den Kammern zu ermöglichen, sind Überströmöffnungen 42 vorgesehen, beispielsweise in der Form von Löchern in der Hülse 38, wobei diese Löcher natürlich nach außen hin abgedichtet sein müssen. Damit kann über den mittleren Bereich des Weges der Ankerplat­te, wenn sie von der Anlage an die Polflächen des einen Magneten zur Anlage an die Polfläche des anderen Magne­ten gelangt, außen vorbei Fluid strömen, und nur in dem Endbereich des zurückgelegten Weges, wenn die Dichtungs­kante 36 bzw. 40 den oberen bzw. unteren Rand des Loches 42 erreicht hat, findet kein weiteres Umströmen mehr statt, und der letzte Teil des Weges bis kurz vor dem Auftreffen der Ankerplatte 18 auf die Polfläche wird durch das dann zusammengepreßte Fluid gedämpft.
  • Im Betrieb wird die Ankerplatte 18 durch das wechselsei­tige Erregen der Magneten 12 und 16 sowie die Beauf­schlagung durch die Federn 22 und 24 hin- und herbewegt, wobei über einen großen Bereich des Weges der Widerstand durch Fluidverdrängung gering sein soll. Dazu sind die Überströmöffnungen 42 vorgesehen, die einen Austausch des Fluids zwischen den Kammern 50 und 52 ermöglichen. Erst wenn ca. 80 % bis 90 % des Gesamtweges zurückgelegt sind, verschließt sich die Überströmöffnung, da die Dichtkante 36 bzw. 40 am Außenrand der Überströmöffnung angelangt ist, und ein Fluidaustausch zwischen den Kam­mern 50 und 52 ist nur noch über ggf. vorgesehen Bohrun­gen 44 in der Ankerplatte möglich. Bei Wegfall der Boh­rungen 44 kann das in der sich ständig vom Volumen her verringernden Kammer enthaltene Fluid nur noch über Undichtigkeiten der Abdichtung 40 bzw. in den sich durch Toleranz bildenden Spalten zwischen Hülse 20 und Innen­umfang des Magnetkerns 10 bzw. durch den Spalte zwischen dem Fortsatz 30 und dem Innenumfang des Kernes 14 entwei-chen. Dadurch bildet sich kurz vor dem Auftreffen der Ankerplatte 18 auf den Polflächen der Magneten 10, 12 bzw. 14, 16 ein Fluidpolster, das den Aufschlag stark dämpft und somit zur Geräuschverminderung beiträgt.
  • Das in den Kammern 50 bzw. 52 eingeschlossene Fluid kann aus Luft bestehen, es ist jedoch auch eine Ölbedämpfung denkbar. Im Falle der Verwendung eines Ölnebels zur Schmierung setzt sich das Medium in der Kammer aus Luft und Öl zusammen.

Claims (6)

1. Stelleinrichtung für ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine, mit
a) einer hin- und herbewegbaren Ankerplatte, deren eine Stellung der Offenstellung des Gaswechselven­tils und deren andere Stellung der Schließstellung des Gaswechselventils zugeordnet ist,
b) einer ersten Magnetspule, an deren Polflächen die Ankerplatte in der einen Stellung angenähert ist,
c) einer zweiten Magnetspule, an deren Polflächen die Ankerplatte in der anderen Stellung angenähert ist,
d) wobei die Ankerplatte in ihrer Bewegung in einer Hülse geführt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
e) die Ankerplatte gegenüber der Hülse abgedichtet ist.
2. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Ankerplatte an ihrem Außenumfang einen in eine Nut eingesetzten Dichtring aufweist.
3. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Ankerplatte an ihrem Außenumfang eine in Anlage an den Innenumfang der Hülse gelangen­de Nase aufweist.
4. Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse Überströmöff­nungen aufweist, die über einen Teilbereich des Weges der Ankerplatte einen Fluidaustausch zwischen den sich zwischen Polflächen und Ankerplattenflächen bildenden Kammern ermöglichen.
5. Stelleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß die zylindermantelförmige Hülse mittig in dem Zylindermantel Löcher aufweist.
6. Stelleinrichtung nach einem der vorhergehenden An­sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anker­platte Drosselbohrungen vorgesehen sind.
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