DE19835402C1 - Elektromagnetisch arbeitende Vorrichtung zum Betätigen eines Ventils - Google Patents
Elektromagnetisch arbeitende Vorrichtung zum Betätigen eines VentilsInfo
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Abstract
Eine elektromagnetisch arbeitende Vorrichtung zum Betätigen eines Ventils weist einen einzigen Elektromagneten (28) auf, mit dem ein Anker (26) zusammenwirkt, der über ein Kurbelsystem (22, 24) mit einer Welle (20) zusammenwirkt, die wiederum über ein Kurbelsystem (16, 18) mit einem Ventil (4) zusammenwirkt. Die voll geöffnete Stellung und die Schließstellung des Ventils (4) ist durch die Strecklage bzw. Stauchlage seines Kurbelsystems (16, 18) definiert. Der Anker nimmt in der voll geöffneten Stellung und der Schließstellung des Ventils (4) im wesentlichen die gleiche Endlage ein, wobei sein Kurbelsystem während eines Ventilhubs sich durch eine Totpunktlage durchbewegt.
Description
Vollvariable Ventilsteuerungen, die ermöglichen, den Öffnungs- und den Schließzeitpunkt
der Ladungswechselventile von Brennkraftmaschinen an die jeweiligen Betriebserfordernis
se anzupassen, bieten ein erhebliches Verbesserungspotential hinsichtlich Verringerung des
Verbrauches und des Schadstoffgehaltes im Abgas. Bei Ottomotoren ist es mit Hilfe sol
cher vollvariabler Ventilsteuerungen beispielsweise möglich, die Leistung ausschließlich
durch zweckentsprechende Veränderung des Öffnungs- und Schließzeitpunktes der Einlaß
ventile zu steuern, wodurch die Drosselverluste herkömmlicher Drosselklappensteuerungen
vermieden werden können und die Drosselklappe vollständig entfallen kann.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist in der DE 30 24 109 C2 beschrieben. Bei dieser be
kannten elektromagnetisch arbeitenden Betätigungsvorrichtung ist am Schaft des Ventils ei
ne Ankerplatte starr befestigt, an der gegensinnig wirkende Federn angreifen, so daß die
Ankerplatte zusammen mit dem Ventil ein schwingfähiges System bildet, dessen Gleichge
wichtslage etwa der halbgeöffneten Stellung des Ventils entspricht. Beidseitig der Anker
platte befinden sich Polflächen von zwei Elektromagneten, die derart angeordnet sind, daß
die Anlage der Ankerplatte an jeweils einem der Elektromagneten der voll geöffneten Stel
lung des Ventils bzw. der Schließstellung des Ventils entspricht. Befindet sich das Ventil
beispielsweise in Schließstellung und die Ankerplatte in Anlage am zugehörigen Schließ
magneten, so schwingt das Ventil bei Deaktivierung des Schließmagneten unter Federkraft
in Richtung zur voll geöffneten Stellung, in der es bei Erregung des Öffnungsmagneten
und Anlage der Ankerplatte an dessen Polfläche gehalten wird. Die bekannte Vorrichtung
ist durch Verwendung von zwei Elektromagneten, die getrennt voneinander und genau pha
senrichtig angesteuert werden müssen, verhältnismäßig aufwendig. Des weiteren bewegt
sich das Ventil mit hoher Geschwindigkeit in seine beiden Endstellungen, was aufgrund
von hohen Aufprallgeschwindigkeiten zu akkustischen und Haltbarkeitsproblemen führen
kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße elektromagnetisch arbei
tende Vorrichtung zum Betätigen eines Ventils derart weiterzubilden, daß bei hoher Lang
zeithaltbarkeit und geringem Energieeinsatz eine hohe Funktionssicherheit erzielt wird.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung benötigt lediglich ein einziges Elektromagnetsystem,
das den Anker in der voll geöffneten Stellung und der Schließstellung des Ventils hält. Des
weiteren ermöglicht die Verwendung von zwei Kurbelsystemen, nämlich dem Ankerkurbel
system, das die Bewegung des Ankers festlegt, und dem Ventilkurbelsystem, das mit dem
Ankerkurbelsystem rotatorisch gekoppelt ist und die Bewegung des Ventils festlegt, größt
mögliche Freiheit bei der Auslegung des Magnetsystems, dessen Hub unterschiedlich zu
dem des Ventils sein kann. Dadurch, daß sich das Ventilkurbelsystem in der voll geöffne
ten und der voll geschlossenen Stellung des Ventils jeweils in einer Totpunktlage befindet,
ist das Magnetsystem in den Endstellungen des Ventils bzw. seiner Ruhestellung von den
Kräften der Ventilfedern entlastet, was den Energieverbrauch günstig beeinflußt und die
Verwendung eines kleineren Magneten ermöglicht. Desweiteren ist dadurch eine weitge
hend vom Druck im Arbeitsraum unabhängige Öffnungsbewegung gewährleistet.
Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrich
tung gerichtet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit vorteilhaften Ein
zelheiten erläutert.
Es stellen dar:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung des grundsätzlichen Aufbaus und der
Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1,
Fig. 3 eine Detailansicht III der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und
Fig. 4 eine Ansicht ähnlich der Fig. 2 einer abgeänderten Ausführungsform.
Gemäß Fig. 1 arbeitet ein an sich bekanntes Ladungswechselventil eines Ventils 4 mit ei
nem Sitz 6 zusammen. Am Schaft 8 des Ventils 4 ist ein Federhut 10 befestigt, an dem ei
ne Ventilöffnungsfeder 12 und eine Ventilschließfeder 14 gegensinnig angreifen. Die Fe
dern 12 und 14 bilden zusammen mit dem Ventil 4 ein schwingfähiges System, dessen Ru
helage derart ist, daß sich das Ventil 4 etwa in seinem halb geöffneten Zustand befindet.
An dem Schaft 8 ist ein Ventilpleuel 16 angelenkt, das wiederum an einer Ventilkurbel 18
angelenkt ist, die drehfest mit einer motorfest gelagerten Welle 20 verbunden ist.
Die Welle 20 befindet sich etwa in Verlängerung des Schaftes 8 über dem Ventil 4 und die
Dimensionierungen bzw. Positionierungen der einzelnen Bauteile sind derart, daß sich in
voll geöffneter Stellung des Ventils 4 das Ventilpleuel 16 und die Ventilkurbel 18 in der
Strecklage befinden, in der die Ventilkurbel 18 das Ventilpleuel 16 verlängert. In Schließ
stellung des Ventils 4 ist die Welle 20 um 180° verdreht, so daß das Pleuel 16 durch Ven
tilkurbel 18 verkürzt ist.
Mit der Welle 20 ist weiter eine Ankerkurbel 22 drehfest verbunden, die im dargestellten
Beispiel mit der Ventilkurbel 18 einen Winkel von etwa 90° bildet. Die Ankerkurbel 22
ist über ein Ankerpleuel 24 mit einem Anker 28 verbunden, der innerhalb eines Elektro
magneten 28 linear verschiebbar geführt ist.
An dem Anker 26 greift eine Ankerfeder 30 an, die den Anker gemäß Fig. 1 nach unten
drängt, und greift eine weitere Ankerfeder 32 an, die den Anker nach oben drängt.
Der Anker 26 ist als Tauchanker ausgebildet, der in eine Ausnehmung eines Magnetkerns
36 eintauchen kann, der eine Spule 34 des Elektromagneten 28 umgibt. In seinem einge
tauchten Zustand schließt der Tauchanker 26 den Magnetkern 36 zu einem die Spule 34
fast vollständig umschließenden Ringkern.
Die Dimensionierung der genannten Bauteile ist derart, daß in der voll geöffneten einen
Endstellung des Ventils 4 die Ankerkurbel 22 aus der in Fig. 1 dargestellten Stellung um
einen Winkel von etwa 450° in Gegenuhrzeigerrichtung verdreht ist, so daß die Ankerkur
bel 22 etwa waagrecht steht und zwischen dem Magnetkern 36 und der Stirnfläche des
Ankers 26 ein Spalt s besteht.
In Schließstellung des Ventils 4 ist die Kurbel 22 gegenüber der Stellung der Fig. 1 um
etwa 135° in Uhrzeigerrichtung verdreht, so daß sie sich von der Welle 20 aus nach links
etwa waagrecht erstreckt. Der Anker 26 befindet sich in Schließstellung des Ventils 4 etwa
in der gleichen Lage wie in der voll geöffneten Stellung des Ventils 4.
Die Funktion der beschriebenen Anordnung ist wie folgt:
Bei nicht aktieverem Elektromagnet 28 nehmen die Bauteile etwa die Stellung der Fig. 1
ein, die durch die Kräfte der Federn definiert ist und bei der sich Ankerpleuel 24 und An
kerkurbel 22 in keiner Totpunktstellung befinden. Aus dieser Stellung heraus kann das Sy
stem durch Aktivieren des Elektromagneten 28 mit der Eigenfrequenz des Schwingsystems
in Schwingungen versetzt werden, so daß der Anker 26 durch zeitrichtige permanente Ak
tivierung des Elektromagneten 28 in seiner gemäß Fig. 1 oberen Endstellung gehalten
wird, in der die Ventilkurbel 18 und das Ventilpleuel 16 sich in Strecklage befinden und
das Ventil 4 voll geöffnet ist. Durch geeignete geregelte Strombeaufschlagung des Elektro
magneten 28 wird diese Strecklage beibehalten, wobei in der Strecklage die Kräfte der
Ventilfedern 12 und 14 neutralisiert sind und auf den Anker eine aus den Kräften der
Ankerfedern 30 und 32 resultierende Kraft wirkt, die den Anker 26 gemäß Fig. 1 nach un
ten drängt und der die Magnetkraft des Elektromagneten 28 entgegenwirkt.
Wird der Magnet 28 nun deaktiviert, so drängt die resultierende Kraft der Ankerfedern 30
und 32 den Anker 26 nach unten, wobei zu dieser Kraft nach einer kleinen Auslenkung die
resultierende Kraft der Ventilfedern 14 und 12 hinzukommt, so daß das Ventil sich nach
oben bewegt und die Kurbel 22 dabei durch ihre senkrechte Lage in Uhrzeigerrichtung
nach links unter dem Mittelpunkt der Welle 20 hindurchschwingt. Bei der weiteren Bewe
gung des Ventils 4 wird der Elektromagnet 28 wiederum aktiviert, so daß sich das Ventil
4 bis in seine Schließstellung bewegt, in der sich die Kurbel 18 in ihrer Stellung etwa
senkrecht nach oben gerichtet befindet und der Anker 26 im wesentlichen die gleiche Stel
lung einnimmt, die er in voll geöffneter Stellung des Ventils hat. Wenn das Ventil wie
derum geöffnet werden soll, laufen die Vorgänge in Gegenrichtung ab.
Dadurch, daß der Anker 26 als Tauchanker ausgebildet ist, läßt sich ein sehr hoher magne
tischer Wirkungsgrad erzielen, indem Streufelder weitgehend vermieden werden. Dadurch,
daß der Anker 26 sich nicht bis zum Anschlag an den Magneten 36 bewegt und ein Rest
spalt verbleibt, wird nicht nur ein harter mechanischer Anschlag vermieden, sondern es
werden zusätzlich magnetische "Klebkräfte" vermieden, die eine genaue zeitliche Ansteue
rung des Systems von einem nicht dargestellten elektronischen Steuergerät aus ermöglicht.
Durch zweckentsprechende Wahl der Längen der Kurbeln und der Pleuel kann der Hub
des Ankers 26 an die im Hinblick auf die zu erzeugenden Magnetkräfte und dafür erfor
derlichen Stromstärken optimalen Bedingungen abgestimmt werden und kann der Ventilhub
4 entsprechend den für die Brennkraftmaschine optimalen Bedingungen gewählt werden.
Auch die Federsysteme 30 und 32 sowie 12 und 14 können weitgehend unabhängig vonein
ander optimiert werden.
Mit dem geschilderten System kann das Ventil 4 auch gegen hohe Drucke im Brennraum
geöffnet werden, wie es beispielsweise erforderlich ist, wenn das Ventil 4 ein Auslaßventil
ist. Dies ist dadurch möglich, daß der für den Anker wirksame Hebel in Schließstellung
des Ventils annähernd maximal ist, während der für das Ventil wirksame Hebel in der
Schließstellung des Ventils etwa Null ist.
Das beschriebene System kann in vielfältiger Weise abgeändert werden:
Beispielsweise kann die Ankerfeder 32 entfallen, so daß nur die den Anker 26 vom
Elektromagnet wegdrückende Ankerfeder 30 vorhanden ist.
Die Welle für die Kurbel 18 kann von der Welle für die Kurbel 22 getrennt sein, wobei
bei Trennung der Wellen die beiden Wellen drehfest miteinander gekuppelt werden. Dies
ermöglicht räumliche Freiheitsgrade entsprechend den baulichen Erfordernissen.
Des weiteren kann für bestimmte Verwendungsarten das Ventilfedersystem 12 und 14 ent
fallen und durch das Ankerfedersystem 30 und 32 ersetzt werden, wobei das Ankerfeder
system 30 und 32 allerdings so ausgelegt sein muß, daß sich der Anker 26 unter dem Ein
fluß der Federn aus seiner Haltestellung herausbewegt.
Die Anordnung des Elektromagneten 28 kann gegenüber der Fig. 1 umgekehrt sein, so daß
die Ankerkurbel 22 sich zwischen den beiden Ruhestellungen des Ankers 26 über die
Welle 20 hinweg bewegt.
Die Bewegungsrichtung des Ankers 26 muß nicht parallel zu der des Ventils 4 sein. Wich
tig ist, daß die Ankerstellung 22 etwa senkrecht zur Bewegungsrichtung des Ankers 26
steht, wenn die Ventilkurbel 18 und das Ventilpleuel 16 sich in Streck- oder Stauchlage,
d. h. einer Totpunktstellung, befinden.
Das beschriebene Systems eignet sich zur Verwendung für alle Arten von Ventilen und
Steuergliedern, die zwischen zwei Endstellungen hin- und herbewegt werden.
Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht der Anordnung gemäß Fig. 1. Zusätzlich zur Fig. 1 sicht
bar ist, daß die motorfest gelagerte Welle 20 insgesamt drei Kröpfungen hat, eine mittlere,
die die Ankerkurbel 22 bildet, und zwei äußere, die die Ventilkurbeln 28 bilden. An die
Ventilkurbeln 18 sind die Ventilpleuel 16 gelagert; an der Ankerkurbel 22 ist das Anker
pleuel 24 gelagert.
Der Elektromagnet 28 dient somit zur gleichzeitigen Betätigung von zwei Ventilen 4. Es
versteht sich, daß die Welle 20 auch mit mehreren Kröpfungen zur Betätigung von noch
mehr Ventilen versehen sein kann.
Die Kurbeln 18 bzw. 22 können durch an der Welle 20 vorgesehene Exzenterscheiben ge
bildet sein, an denen die Pleuel gelagert sind.
Weiter sei an dieser Stelle nochmals daraufhingewiesen, daß der Winkel zwischen den Ven
tilkurbeln 18 und der Ankerkurbel 22 nicht, wie in Fig. 1 dargestellt, zwangsläufig etwa
90° betragen muß; entscheidend ist, daß sich das Hebelsystem 18, 16 in Streck- oder
Stauchlage befindet, während sich das Hebelsystem 22, 24 etwa im um 90° geknickten Zu
stand befindet. Der Winkel zwischen der oder den Ventilkurbeln 18 und der Ankerkurbel
22 ist somit je nach Einbauverhältnissen frei wählbar.
Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt III der Fig. 1.
Vorteilhafterweise ist das System mit einem hydraulischen Ventilspielausgleich versehen,
der in Fig. 3 dargestellt ist.
Ein Auge 40, in dem der Ventilschaft 8 im Ventilpleuel 16 gelagert ist, ist einteilig mit ei
nem Gehäuse 42 ausgebildet, das einen Bund 44 umschließt, der einteilig mit dem eigentli
chen Ventilschaft 8 ausgebildet ist. Zwischen dem Bund 44 und dem Gehäuse 42 sind zwei
Tellerfedern 46 angeordnet. Zwischen dem Stirnende des Schaftes 8 und dem oberen Ende
des Gehäuses 42 arbeitet ein hydraulisches Spielausgleichselement 48, das in nicht darge
stellter Weise von der Welle 20 durch die Kurbel 18 und das Pleuel 16 hindurch mit Öl
versorgt wird.
Die Wirkungsweise des Spielausgleichselements 48 ist an sich bekannt und wird daher
nicht im einzelnen erläutert. In Schließlage des Ventils 4 (Stauchlage der Bauteile 16 und
18) wird der Ventilschaft 8 vom Auge 40 her nach oben gezogen, so daß der Ventilteller
sich in Anlage am Sitz befindet. Dabei werden die Tellerfedern 46 zusammengedrückt.
Dabei auftretendes Spiel wird vom Spielausgleichselement 48 durch dessen Dehnung in
folge von Hydraulikdruck aufgenommen.
Fig. 4 zeigt eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in gleicher Ansicht
wie Fig. 2. Für gleiche Teile sind die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2 eingesetzt.
Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 ist die Welle 20 aufgeteilt und
weist zwei unmittelbar mit den Ventilen 4 gekuppelte Bereiche 20a auf und einen zentralen
Bereich 20b, der unmittelbar mit dem Anker 26 gekuppelt ist. Zwischen den Wellenberei
chen 20a und 20b sind Torsionsfedern 50 wirksam. Desweiteren sind zur Begrenzung der
Drehbarkeit der Wellenbereiche 20 Anschläge 52 vorgesehen.
Die Funktion der Anschläge 52 sind folgende:
Wie anhand der Funktionsbeschreibung der Anordnung gemäß Fig. 1 weiter oben erläutert,
führen die Ventilkurbeln 18 zwischen der Schließstellung der Ventile und der Öffnungsstel
lung der Ventile jeweils eine Schwenkbewegung um 180° aus. Die Anschläge 52 bewir
ken, daß die Ankerkurbeln 22 sich nicht über die jeweilige Totpunktstellung hinaus verdre
hen bzw. verschwenken können, d. h. in Ansicht der Fig. 1 aus der dargestellten Stellung
nur bis in die Senkrechtstellung nach unten und in die senkrechte Stellung nach oben. Die
Anschläge 52 können durch drehfest mit den Wellenbereichen 20a verbundene Hebel gebil
det sein, die an motorgehäusefesten Anschlägen anschlagen oder dadurch, daß die Anker
kurbeln 22 unmittelbar in Anlage an Anschläge kommen, die in Fig. 1 gestrichelt mit 52
bezeichnet sind. Durch diese Anschläge 52 ist die voll geöffnete Stellung und die Schließ
stellung des bzw. der Ventile, d. h. die zugehörige Totpunktstellung definiert, so daß diese
Stellung erhalten bleibt, auch wenn der Elektromagnet 28 mit hohen Strömen erregt wird.
Die Funktion der Torsionsfeder 50 ist folgende:
Es sei angenommen, die Drehstellung der Wellenbereiche 20a sei jeweils derart, daß sie
durch einen Anschlag 52 begrenzt ist, d. h. daß sich das Ventil 4 beispielsweise in seiner
voll geschlossenen Stellung befindet. Bei nicht tordierter Torsionsfeder 50 ist zwischen
dem Anker 26 und dem Magnetkern 36 dann ein Spalt s ausgebildet, wie anhand der Funk
tionsbeschreibung der Fig. 1 erläutert. Wenn der Spule 34 nur ein stärkerer Strom zuge
führt wird, wird der Anker 26 stärker angezogen, so daß sich der Spalt s verkleinert und
die Torsionsfedern 50 tordiert bzw. aufgezogen werden. Wird der Elektromagnet 28 aus
diesem Zustand heraus deaktiviert, so wird die durch die Torsion der Torsionsfedern 50
gespeicherte Energie zusätzlich frei, so daß die Ventile 4 rascher bzw. mit größerer Kraft
aus der Schließstellung heraus bewegt werden. Dieser Effekt kann zur beschleunigten Betä
tigung der Ventile 4 verwendet werden, oder dazu, daß auch große, im Arbeits- bzw.
Brennraum wirksame Drucke beim Öffnen des Ventils überwunden werden können. Die
gleiche Energiespeicherung kann auch eingesetzt werden, wenn sich die Ventile 4 in voll
geöffneter Stellung befinden.
Die Anschläge 52 können vorgesehen sein, ohne daß das System mit Torsionsfedern 50
ausgerüstet ist. Die Torsionsfedern 50 können auch dadurch verwirklicht sein, daß be
stimmte Bereiche der Welle 20 gezielt tordierbar sind oder daß andere geeignete Feder
speichereinrichtungen vorgesehen werden, wie pneumatische Einrichtungen, hydraulische
Federpuffer usw.
Der Kurbeltrieb, über den der Anker 26 die Welle 20 antreibt, kann in einer alternativen,
nicht dargestellten Ausführungsform durch einen linearen Trieb ersetzt sein, indem bei
spielsweise der Anker 26 über eine Zahnstange ein mit der Welle 20 drehfest verbundenes
Zahnrad antreibt.
Claims (12)
1. Elektromagnetisch arbeitende Vorrichtung zum Betätigen eines Ventils, insbe
sondere Ladungswechselventils einer Brennkraftmaschine, enthaltend
ein Ventil (4), an dem eine zusammen mit dem Ventil ein Schwingsystem bil dende Einrichtung (12, 14) angreift, wobei das Ventil in der Ruhelage des Schwingsystems zwischen seiner voll geöffneten und seiner Schließstellung gehalten ist, und
ein Elektromagnetsystem (28), das im erregten Zustand einen mit dem Ventil verbundenen Anker in eine Stellung zieht, die der voll geöffneten oder der Schließstellung des Ventil entspricht,
so daß sich das Ventil aus einer Endstellung, in der es magnetisch gehalten ist, nach Abschalten des Elektromagnetsystems unter Federkraft in seine andere Endstellung bewegt, in der es wiederum durch das erregte Elektromagnetsystem gehalten ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anker (26) über ein Ankerpleuel (24) mit einer Ankerkurbel (22) einer Welle (20) verbunden ist und das Ventil (4) über ein Ventilpleuel (16) mit einer Ventil kurbel (18) verbunden ist, die drehfest mit der Welle verbunden ist,
wobei die Positionierung von Ventilkurbel und Ventilpleuel derart ist, daß die Streckstellung, in der die Ventilkurbel das Ventilpleuel verlängert, der voll geöffneten Stel lung des Ventils entspricht, und die Stauchstellung, in der die Ventilkurbel das Ventilpleuel verkürzt, der Schließstellung des Ventils entspricht, und die Positionierung von Ankerkur bel und Ankerpleuel derart ist, daß beide in der voll geöffneten und der Schließstellung des Ventils einen etwa rechten Winkel auf der einen und der anderen Seite der Welle mitein ander bilden, und daß nur ein Elektromagnetsystem (28) vorgesehen ist, das den Anker in seinen beiden Ruhestellungen hält derart,
daß sich die Ankerkurbel und das Ankerpleuel bei der Bewegung des Ventils aus der einen Endstellung in die andere Endstellung durch eine Totpunktlage hindurch dre hen und der Anker sich dabei zunächst von dem Elektromagnetsystem entfernt und dann an das Elektromagnetsystem annähert.
ein Ventil (4), an dem eine zusammen mit dem Ventil ein Schwingsystem bil dende Einrichtung (12, 14) angreift, wobei das Ventil in der Ruhelage des Schwingsystems zwischen seiner voll geöffneten und seiner Schließstellung gehalten ist, und
ein Elektromagnetsystem (28), das im erregten Zustand einen mit dem Ventil verbundenen Anker in eine Stellung zieht, die der voll geöffneten oder der Schließstellung des Ventil entspricht,
so daß sich das Ventil aus einer Endstellung, in der es magnetisch gehalten ist, nach Abschalten des Elektromagnetsystems unter Federkraft in seine andere Endstellung bewegt, in der es wiederum durch das erregte Elektromagnetsystem gehalten ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anker (26) über ein Ankerpleuel (24) mit einer Ankerkurbel (22) einer Welle (20) verbunden ist und das Ventil (4) über ein Ventilpleuel (16) mit einer Ventil kurbel (18) verbunden ist, die drehfest mit der Welle verbunden ist,
wobei die Positionierung von Ventilkurbel und Ventilpleuel derart ist, daß die Streckstellung, in der die Ventilkurbel das Ventilpleuel verlängert, der voll geöffneten Stel lung des Ventils entspricht, und die Stauchstellung, in der die Ventilkurbel das Ventilpleuel verkürzt, der Schließstellung des Ventils entspricht, und die Positionierung von Ankerkur bel und Ankerpleuel derart ist, daß beide in der voll geöffneten und der Schließstellung des Ventils einen etwa rechten Winkel auf der einen und der anderen Seite der Welle mitein ander bilden, und daß nur ein Elektromagnetsystem (28) vorgesehen ist, das den Anker in seinen beiden Ruhestellungen hält derart,
daß sich die Ankerkurbel und das Ankerpleuel bei der Bewegung des Ventils aus der einen Endstellung in die andere Endstellung durch eine Totpunktlage hindurch dre hen und der Anker sich dabei zunächst von dem Elektromagnetsystem entfernt und dann an das Elektromagnetsystem annähert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ventil (4)
zwei gegensinnig wirkenden Federn (12, 14) unmittelbar am Ventil (4) angreifen und daß
eine Ankerfeder (30) vorgesehen ist, die den Anker (26) weg vom Elektromagnetsystem
drängt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Anker
feder (32) vorgesehen ist, die gegensinnig zur Ankerfeder (30) am Anker (26) angreift,
wobei die Gleichgewichtslage der beiden Ankerfedern einer vom Elektromagnetsystem (28)
entfernten Stellung des Ankers entspricht.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
Ankerpleuel (24) und Ankerkurbel (22) bei nicht erregtem Elektromagnetsystem (28) in
der Ruhelage des Systems sich nicht in einer Totpunktstellung befinden.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
in der vom Elektromagnetsystem (28) gehaltenen Stellung des Ankers (26) bzw. der voll
geöffneten und der Schließstellung des Ventils (4) ein Spalt s zwischen dem Anker und ei
ner Polfläche des Elektromagnetsystems besteht.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Anker (26) als Tauchanker ausgebildet ist, der in eine Ausnehmung des Kerns (36) des
Elektromagnetsystems eintaucht.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
das Elektromagnetsystem (28) mit einer einzigen, von einem Magnetkern (36) umschlossene Spu
le (34) ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
Anschläge (52) vorgesehen sind, die die Schwenkbarkeit der Ventilkurbel (18) auf einen
Winkelbereich von etwa 180° zwischen der voll geöffneten und der Schließstellung des
Ventils (4) begrenzen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ener
giespeichereinrichtung (50) vorgesehen ist, die Energie speichert, welche in das System
einspeisbar ist, indem der Anker (26) bei in voll geöffneter oder Schließstellung befindli
chem Ventil (4) durch zusätzliche Erregung des Elektromagnetsystems (28) unter Verklei
nerung des Spaltes (s) weiter bewegt wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiespei
chereinrichtung durch eine Torsionsfeder (50) gebildet ist, die zwischen einem mit der
Ventilkurbel (18) verbundenen Welle (20a) und einem mit der Ankerkurbel (22) verbunde
nen Wellenbereich (20b) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen der Anlenkung (40) des Ventilschaftes (8) an dem Ventilpleuel (16) und dem
Ventilschaft (8) ein Ventilspielausgleichselement (48) wirksam ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die Welle (20) beidseitig der Ankerkurbel (22) angeordnete Exzenter (18) aufweist, von
denen jeder eine einem Ventil (4) zugeordnete Ventilkurbel (18) bildet.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19835402A DE19835402C1 (de) | 1998-08-05 | 1998-08-05 | Elektromagnetisch arbeitende Vorrichtung zum Betätigen eines Ventils |
| US09/368,660 US6202607B1 (en) | 1998-08-05 | 1999-08-05 | Electromagnetically operating device for actuating a valve |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE19835402A DE19835402C1 (de) | 1998-08-05 | 1998-08-05 | Elektromagnetisch arbeitende Vorrichtung zum Betätigen eines Ventils |
Publications (1)
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| DE19835402A Expired - Fee Related DE19835402C1 (de) | 1998-08-05 | 1998-08-05 | Elektromagnetisch arbeitende Vorrichtung zum Betätigen eines Ventils |
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