DE19960816A1 - Solenoid-betätigtes Ventil für Verbrennungsmotor - Google Patents

Abstract

Ein Solenoid-betätigtes Ventil (1) zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor weist auf einen Ventilkörper (3), der in und außer Anlage mit einer Einlaß-/Auslaßöffnung im Verbrennungsmotor zum Schließen und Öffnen eines Einlaß-/Auslaßdurchgangs (2) in Verbindung damit, eine mit dem Ventilkörper (3) durch einen Übertragungsventilschaft (14) verbundene bewegbare Platte (7), einen ersten Solenoid (5) zum magnetischen Anziehen der bewegbaren Platte (7), um zu verursachen, daß der Ventilkörper (3) die Einlaß-/Auslaßöffnung schließt, und einen zweiten Solenoid (6), der gegenüber dem ersten Solenoid (5) mit der bewegbaren Platte (7) dazwischen angeordnet ist zum magnetischen Anziehen der bewegbaren Platte (7), um zu verursachen, daß der Ventilkörper die Einlaß-/Auslaßöffnung öffnet. In einem Zylinder (29) ist ein Kolben (28) gemeinsam mit dem Übertragungsventilschaft (14) bewegbar, bis der Ventilkörper (3) die Einlaß-/Auslaßöffnung schließt, wenn der erste Solenoid (5) die bewegbare Platte (7) magnetisch anzieht, um den Ventilkörper (3) nahe zur Einlaß-/Auslaßöffnung zu positionieren. Der Zylinder (29) gibt allmählich ein darin eingefülltes Fluid ab in Antwort auf eine Bewegung des Kolbens (28), um hierdurch zu verursachen, daß der Übertragungsventilschaft (14) eine Geschwindigkeit vermindert, mit der der Ventilkörper (3) die Einlaß-/Auslaßöffnung schließt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Solenoid-betätigtes Ventil zum Öffnen und Schließen einer Einlaß- oder Auslaßöffnung eines Ver­ brennungsmotors.

Es sind Solenoid-betätigte Ventile bekannt, die einen Ventilkörper auf­ weisen, der durch Solenoide betätigt wird zum Öffnen und Schließen einer Einlaß- oder Auslaßöffnung eines Verbrennungsmotors. Ein solches Solenoid-betätigtes Ventil weist eine bewegbare Platte auf, die durch einen Übertragungsventilschaft mit dem Ventilkörper verbunden ist, sowie einen ersten und einen zweiten Solenoid, die einander gegenüber angeordnet sind mit der bewegbaren Platte dazwischen. Die bewegbare Platte wird durch elektromagnetische Kräfte, die abwechselnd durch den ersten und den zweiten Solenoid erzeugt werden, angezogen, derart, daß sie sich zwischen dem ersten und dem zweiten Solenoid bewegt. Wenn die bewegbare Platte zum ersten Solenoid angezogen wird, schließt der Ventilkörper das Einlaß- oder Auslaßventil, und wenn die bewegbare Platte zum zweiten Solenoid angezogen wird, öffnet der Ventilkörper das Einlaß- oder Auslaßventil.

Wenn die abwechselnd zum ersten und zweiten Solenoid zugeführte elektrische Energie auf einem konstanten Niveau ist, sind die durch den ersten Solenoid auf die bewegbare Platte ausgeübte elektromagnetische Kraft und die durch den zweiten Solenoid auf die bewegbare Platte ausgeübte elektromagnetische Kraft dann klein, wenn die bewegbare Platte vom ersten bzw. zweiten Solenoid entfernt ist, und wird zunehmend größer, wenn sich die bewegbare Platte zum ersten bzw. zweiten Solenoid näher hin bewegt. Deshalb nimmt die Geschwindigkeit, mit der die bewegbare Platte verlagert wird, zu, während sich die bewegbare Platte näher zum ersten bzw. zweiten Solenoid hin bewegt. Wenn die bewegbare Platte zum ersten Solenoid hingezogen wird, schließt der Ventilkörper, da dieser mit einer zunehmenden Geschwindigkeit verlagert wird, die Einlaß- bzw. Auslaßöffnung abrupt, was tendenziell dazu führt, daß Geräusche und Vibrationen erzeugt werden, wenn der Ventilkörper die Einlaß- bzw. Auslaßöffnung trifft. Die bewegbare Platte neigt ferner dazu, Geräusche und Vibrationen zu erzeugen, wenn sie abrupt zum ersten Solenoid und zum zweiten Solenoid hingezogen wird.

Um die obigen Nachteile zu vermeiden, ist es üblich, dem ersten und zweiten Solenoid eine vergrößerte Menge an elektrischer Energie, beispiels­ weise ein Strom, zuzuführen, wenn die bewegbare Platte vom ersten Solenoid bzw. vom zweiten Solenoid entfernt ist, und eine verringerte Menge der elektrischen Energie, beispielsweise ein Strom, dem ersten bzw. zweiten Solenoid zuzuführen, wenn die bewegbare Platte nahe zum ersten bzw. zweiten Solenoid positioniert ist. Auf diese Art und Weise ist die Geschwindigkeit, mit der die bewegbare Platte verlagert wird, hoch, wenn die bewegbare Platte vom ersten bzw. zweiten Solenoid entfernt ist, und die Geschwindigkeit, mit der die bewegbare Platte verlagert wird, wird gesenkt, nachdem die bewegbare Platte nahe zum ersten Solenoid bzw. zum zweiten Solenoid positioniert ist.

Allerdings ist die Steuerung/Regelung nur der zum ersten und zweiten Solenoid zugeführten elektrischen Energie nicht ausreichend, um die Geschwindigkeit schnell zu reduzieren, mit der die bewegbare Platte verlagert wird, nachdem die bewegbare Platte nahe zum ersten Solenoid bzw. zum zweiten Solenoid positioniert ist.

Gemäß einer bekannten Lösung ist ein Schieber vorgesehen, um die bewegbare Platte oder den Übertragungsventilschaft verschieblich zu berühren, wenn die bewegbare Platte nahe zum ersten Solenoid bzw. zum zweiten Solenoid positioniert ist, um hierdurch einen vergrößerten Schiebe­ widerstand auf die bewegbare Platte oder den Übertragungsventilschaft auszuüben. Auf diese Weise wird dann, wenn die bewegbare Platte zum ersten oder zum zweiten Solenoid angezogen wird, die bewegbare Platte schnell verlangsamt, um die Geräusche oder die Vibrationen zu reduzieren, die erzeugt werden, wenn die bewegbare Platte zum Solenoid angezogen wird. Da der Schieber für einen Schiebekontakt mit der bewegbaren Platte oder dem Übertragungsventilschaft dann, wenn die bewegbare Platte nahe zum ersten bzw. zweiten Solenoid positioniert ist, angeordnet ist, wird die Bewegung der bewegbaren Platte unter den anziehenden Magnetkräften vom Solenoid durch den Schieber nicht beeinträchtigt, wenn die bewegbare Platte außer Schiebekontakt mit dem Schieber positioniert ist, d. h. vom Solenoid weg positioniert ist. Dementsprechend kann sich die bewegbare Platte mit ausreichenden Geschwindigkeit zwischen dem ersten und dem zweiten Solenoid bewegen und kann schnell verlangsamt werden, nachdem sie nahe zum Solenoid positioniert ist, bis sie zu diesem hingezogen ist.

Allerdings hat eine Vergrößerung des Schiebewiderstands für die bewegbare Platte oder den Übertragungsventilschaft, um hierdurch die Geschwindigkeit zu reduzieren, mit der die bewegbare Platte verlagert wird, eine übermäßige Abnutzung der bewegbaren Platte oder des Übertragungsventilschafts zum Ergebnis. Nach einer Verwendung des Solenoid-betätigten Ventils über eine lange Zeitperiode könnte die bewegbare Platte dementsprechend möglicher­ weise nicht ausreichend verlangsamt werden.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Solenoid- betätigtes Ventil für die Verwendung in einem Verbrennungsmotor bereitzustellen, das eine bewegbare Platte und einen Übertragungsventil­ schaft aufweist, die hochgradig dauerhaft sind ohne übermäßige Abnutzung zu erleiden, und die geeignet sind, zuverlässig Geräusche und Vibrationen zu reduzieren.

Um die obige Aufgabe zu lösen, wird in Übereinstimmung mit der vor­ liegenden Erfindung bereitgestellt ein Solenoid-betätigtes Ventil zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor, umfassend: einen in und außer Anlage mit einer Einlaß-/Auslaßöffnung im Verbrennungsmotor bewegbaren Ventilkörper zum Schließen und Öffnen eines damit in Verbindung stehenden Einlaß-/Auslaßdurchgangs, eine mit dem Ventilkörper durch einen Übertragungsventilschaft verbundene bewegbare Platte, einen ersten Solenoid zum magnetischen Anziehen der bewegbaren Platte, um zu veranlassen, daß der Ventilkörper die Einlaß-/Auslaßöffnung schließt, einen gegenüber dem ersten Solenoid - mit der bewegbaren Platte dazwischen - angeordneten zweiten Solenoid zum magnetischen Anziehen der beweg­ baren Platte, um zu veranlassen, daß der Ventilkörper die Einlaß-/Auslaßöff­ nung öffnet, einen Kolben, der gemeinsam mit dem Übertragungsventil­ schaft bewegbar ist, bis der Ventilkörper die Einlaß-/Auslaßöffnung schließt, wenn der erste Solenoid die bewegbare Platte magnetisch anzieht, um den Ventilkörper nahe der Einlaß-/Auslaßöffnung zu positionieren, und einen Zylinder zum allmählichen Ablassen eines darin eingefüllten Fluids in Antwort auf eine Bewegung des Kolbens, um hierdurch zu verursachen, daß der Übertragungsventilschaft eine Geschwindigkeit reduziert, mit der der Ventilkörper die Einlaß-/Auslaßöffnung schließt.

Mit der obigen Ausbildung zieht der erste Solenoid die bewegbare Platte magnetisch an, um über den mit der bewegbaren Platte verbundenen Übertragungsventilschaft zu verursachen, daß der Ventilkörper die Einlaß-/Auslaß-Öffnung schließt. Hierbei bewegt sich der Kolben im Zylinder gemeinsam mit dem Übertragungsventilschaft, nachdem der Ventilkörper nahe zur Einlaß-/Auslaß-Öffnung positioniert ist, bis er die Einlaß-/Auslaßöff­ nung schließt. Da der Zylinder auf die Bewegung des Kolbens allmählich das darin enthaltene Fluid abgibt, unterdrückt der Widerstand gegen das Ablassen des Fluids aus dem Zylinder eine schnelle Bewegung des Kolbens. Mit der Unterdrückung einer schnellen Bewegung des Kolbens wird die Geschwindigkeit, mit der sich der Übertragungsventilschaft bewegt, reduziert, wodurch der Ventilkörper ausreichend verlangsamt wird, wenn er die Einlaß-/Auslaßöffnung schließt. Dementsprechend wird der Ventilkörper daran gehindert, die Einlaß-/Auslaßöffnung abrupt zu schließen, um hierdurch zuverlässig Geräusche und Vibrationen zu reduzieren, die erzeugt werden, wenn der Ventilkörper die Einlaß-/Auslaßöffnung schließt.

Wenn der Zylinder eine schnelle Bewegung des Kolbens unterdrückt, reduziert der Übertragungsventilschaft die Geschwindigkeit, mit der die bewegbare Platte verlagert wird. Deshalb werden Geräusche und Vibratio­ nen, die erzeugt werden, wenn die bewegbare Platte zum ersten Solenoid hingezogen wird, zuverlässig gesenkt.

Da das Fluid auf eine Bewegung des Kolbens allmählich aus dem Zylinder abgelassen wird, was die Geschwindigkeit, mit der der Ventilkörper verlagert wird, und die Geschwindigkeit, mit der die bewegbare Platte verlagert wird, senkt, sind ferner die bewegbare Platte und der Über­ tragungsventilschaft sehr viel weniger Abnutzung ausgesetzt und sind sehr viel dauerhafter als die herkömmlichen Solenoid-betätigten Ventile, in denen die Geschwindigkeiten der bewegbaren Platte und des Übertragungsventil­ schafts durch Vergrößern des Widerstands gegen ihre Schiebebewegung reduziert werden.

Der Kolben bewegt sich gemeinsam mit dem Übertragungsventilschaft, wenn die bewegbare Platte nahe zum ersten Solenoid angeordnet ist. Die bewegbare Platte wird durch den Kolben nicht verlangsamt, wenn die bewegbare Platte anders positioniert ist. Dementsprechend behält die bewegbare Platte eine ausreichende Geschwindigkeit, wenn sie sich zwischen dem ersten und dem zweiten Solenoid bewegt, und es ist möglich, daß sie nur dann verlangsamt wird, nachdem die bewegbare Platte nahe zum ersten Solenoid positioniert ist, bis sie zum ersten Solenoid hingezogen ist.

Es wird vorgeschlagen, daß sich der Übertragungsventilschaft vom Ventilkörper verschiebbar durch den zweiten Solenoid und den ersten Solenoid erstreckt und einen Abschnitt vergrößerten Durchmessers aufweist, der zwischen dem ersten Solenoid und der bewegbaren Platte angeordnet ist, wobei der Kolben mit einem bewegbaren Element verbunden ist, das längs dem Übertragungsventilschaft bewegbar ist, wobei das bewegbare Element geeignet ist, gegen den Abschnitt vergrößerten Durchmessers anzuliegen, um zu verursachen, daß sich der Kolben gemeinsam mit dem Übertragungsventilschaft bewegt, wenn der Ventilkör­ per nahe zur Einlaß-/Auslaßöffnung positioniert ist/wird. Wenn der Ventilkör­ per nahe zur Einlaß-/Auslaßöffnung positioniert ist, wird der Kolben deshalb zuverlässig veranlaßt, sich gemeinsam mit dem Übertragungsventilschaft zu bewegen.

Ferner wird vorgeschlagen, daß der Zylinder eine Fluidzuführöffnung zum Zuführen des Fluids in den Zylinder durch diese hindurch sowie eine Fluidablaßöffnung zum Ablassen des Fluids vom Zylinder durch diese hindurch aufweist, wobei die Fluidablaßöffnung derart positioniert ist, daß sie durch den Kolben allmählich schließbar ist, wenn sich der Kolben zum Ablassen des Fluids durch die Fluidablaßöffnung bewegt.

Der Zylinder wird über die Fluidversorgungsöffnung mit dem Fluid gefüllt. Der Zylinder entwickelt einen Innendruck, der erteilt wird, wenn ihm das Fluid zugeführt wird. Da die Fluidabgabeöffnung durch den sich bewegen­ den Kolben allmählich geschlossen wird, nimmt der Widerstand gegen das Ablassen des Fluids aus der Fluidabgabeöffnung allmählich zu, während sich der Kolben bewegt. Da die Fluidabgabeöffnung durch den Kolben ver­ schlossen wird, können die Geschwindigkeit, mit der der Ventilkörper verlagert wird, und die Geschwindigkeit, mit der die bewegbare Platte verlagert wird, zuverlässig mittels einer sehr einfachen Anordnung reduziert werden. Da der Kolben sein Hubende erreicht, während seine Geschwindig­ keit vom Beginn der Bewegung allmählich gesenkt wird, kann dann, wenn der Ventilkörper die Einlaß-/Auslaßöffnung schließt, die bewegbare Platte gleichmäßig schnell verlangsamt werden, wenn sie durch den ersten Solenoid angezogen wird.

Ferner kann dem Zylinder ein Schmiermittel für den Verbrennungsmotor als das Fluid über die Fluidzuführöffnung zugeführt werden. Im allgemeinen weist der Verbrennungsmotor einen Öldurchlaß zum Umlaufenlassen des Schmiermittels durch diesen mittels einer Ölpumpe oder dergleichen auf. Zur Zufuhr des Schmiermittels von der Fluidzufuhröffnung kann die Fluidzufuhr­ öffnung einfach mit dem Öldurchgang verbunden sein. Dementsprechend kann dem Zylinder das Fluid mittels einer einfachen Anordnung zugeführt werden.

Das Solenoid-betätigte Ventil kann ferner ein Solenoid-Steuer/Regel-Mittel umfassen zum Reduzieren einer dem ersten Solenoid zugeführten elek­ trischen Energie in Antwort auf eine Bewegung des Kolbens.

Wenn die dem ersten Solenoid zugeführte elektrische Energie auf einem konstanten Niveau ist, ist die dann durch den ersten Solenoid auf die bewegbare Platte ausgeübte elektromagnetische Kraft kleiner, wenn die bewegbare Platte vom ersten Solenoid fern ist, und vergrößert sich, während sich die bewegbare Platte dem ersten Solenoid nähert. Deshalb nimmt die Geschwindigkeit, mit der die bewegbare Platte verlagert wird, zu, während sich die bewegbare Platte dem ersten Solenoid nähert, wie oben beschrieben.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Zylinder vorgesehen, die Bewegung des Kolbens derart zu unterdrücken, daß die Geschwindigkeit, mit der die bewegbare Platte verlagert wird, gesenkt wird, während diese sich dem ersten Solenoid nähert. Wenn der Zylinder die Bewegung des Kolbens unterdrückt, wirkt deshalb die durch den ersten Solenoid erzeugte elektromagnetische Kraft im Sinne einer Verminderung der Unterdrückung der Bewegung des Kolbens, und ist folglich verschwendet. Das Solenoid- Steuer/Regel-Mittel nach der vorliegenden Erfindung reduziert die dem ersten Solenoid zugeführte elektrische Energie in Abhängigkeit von der Bewegung des Kolbens. Es wird deshalb verhindert, daß die Verlangsamung des Kolbens durch übermäßige elektromagnetische Kräfte beeinträchtigt wird, was ermöglicht, daß der Ventilkörper und die bewegbare Platte ausreichend verlangsamt werden. Der Energieverbrauch durch den ersten Solenoid kann gegenüber einer Situation, bei der die dem ersten Solenoid zugeführte elektrische Energie ein konstantes Niveau hat, kleiner gemacht werden.

Es wird ferner vorgeschlagen, daß das Solenoid-betätigte Ventil ferner umfaßt: einen weiteren Kolben, der gemeinsam mit dem Übertragungsventil­ schaft bewegbar ist, bis der bewegbare Körper zum zweiten Solenoid hingezogen ist, wenn der zweite Solenoid die bewegbare Platte magnetisch anzieht, um die bewegbare Platte nahe zum zweiten Solenoid zu positionie­ ren, und einen weiteren Zylinder zum allmählichen Ablassen eines darin eingefüllten Fluids in Antwort auf eine Bewegung des weiteren Kolbens, um hierdurch zu verursachen, daß der Übertragungsventilschaft eine Ge­ schwindigkeit reduziert, mit der die bewegbare Platte verlagert wird.

Der andere Kolben und der andere Zylinder, die zum ersterwähnten Kolben und Zylinder hinzugefügt sind, sind wirksam, die Geschwindigkeit, mit der die bewegbare Platte verlagert wird, wenn sie zum zweiten Solenoid hingezogen wird, ausreichend zu reduzieren. Dementsprechend wird verhindert, daß die bewegbare Platte abrupt zum zweiten Solenoid hingezogen wird. Hierdurch werden Geräusche und Vibrationen weiter reduziert.

Weiterbildend wird vorgeschlagen, daß sich der Übertragungsventilschaft verschiebbar durch den zweiten Solenoid erstreckt und einen Abschnitt vergrößerten Durchmessers aufweist, der zwischen dem zweiten Solenoid und der bewegbaren Platte angeordnet ist, wobei der weitere Kolben mit einem bewegbaren Element verbunden ist, das längs dem Übertragungs­ ventilschaft bewegbar ist, wobei das bewegbare Element geeignet ist, gegen den Abschnitt vergrößerten Durchmessers anzuliegen, um zu verursachen, daß sich der weitere Kolben gemeinsam mit dem Über­ tragungsventilschaft bewegt, wenn die bewegbare Platte nahe zum zweiten Solenoid positioniert ist/wird. Wenn die bewegbare Platte nahe zum zweiten Solenoid positioniert ist/wird, kann der weitere Kolben zuverlässig gemein­ sam mit dem Übertragungsventilschaft bewegt werden.

Der weitere Zylinder kann eine Fluidzuführöffnung aufweisen zum Zuführen des Fluids in den weiteren Zylinder durch diese hindurch und eine Fluid­ ablaßöffnung zum Ablassen des Fluids vom weiteren Zylinder durch diese hindurch, wobei die Fluidablaßöffnung derart positioniert ist, daß sie durch den weiteren Kolben allmählich schließbar ist, wenn sich der weitere Kolben bewegt, um das Fluid durch die Fluidablaßöffnung abzulassen. Da die Fluidabgabeöffnung durch den anderen Kolben geschlossen wird, können die Geschwindigkeit, mit der der Ventilkörper verlagert wird, und die Geschwindigkeit, mit der die bewegbare Platte verlagert wird, zuverlässig mit einer sehr einfachen Anordnung reduziert werden, wenn der Ventilkör­ per die Einlaß-/Auslaß-Öffnung öffnet. Da der andere Kolben sein Hubende erreicht, während seine Geschwindigkeit vom Beginn der Bewegung allmählich gesenkt wird, wenn der Ventilkörper die Einlaß-/Auslaß-Öffnung schließt, kann die bewegbare Platte gleichmäßig schnell verlangsamt werden, wenn sie durch den ersten Solenoid angezogen wird.

Dem anderen Zylinder kann über die Fluidzufuhröffnung als das Fluid ein Schmiermittel für den Verbrennungsmotor zugeführt werden. Die Fluidzu­ fuhröffnung kann einfach mit einem existierenden Öldurchgang verbunden sein, in dem das Schmiermittel für den Verbrennungsmotor umläuft. Dem anderen Zylinder kann das Fluid in einer einfachen Anordnung zugeführt werden.

Das Solenoid-betätigte Ventil kann ferner ein weiteres Solenoid-Steuer/Re­ gel-Mittel umfassen zum Reduzieren der dem zweiten Solenoid zu­ geführten elektrischen Energie in Antwort auf eine Bewegung des anderen Kolbens. Wie bei der Steuerung/Regelung des ersten Solenoids mit dem obigen Solenoid-Steuer/Regel-Mittel reduziert das weitere Solenoid- Steuer/Regel-Mittel die dem zweiten Solenoid zugeführte elektrische Energie, um hierdurch die bewegbare Platte zu verlangsamen, wenn diese zum zweiten Solenoid hingezogen wird. Der Verbrauch an elektrischer Energie durch den zweiten Solenoid kann gegenüber einer Situation, in der die dem zweiten Solenoid zugeführte elektrische Energie auf konstantem Niveau ist, kleiner gemacht werden.

Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, die eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Beispiel veranschaulichen.

Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht eines Solenoid-betätigten Ventils gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2(a), 2(b) und 2(c) sind Teil-Längsschnittansichten, die die Art und Weise zeigen, in der gewisse Teile des in Fig. 1 gezeigten Solenoid-betätigten Ventils arbeiten.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt ein Solenoid-betätigtes Ventil 1 nach der vor­ liegenden Erfindung einen Ventilkörper 3, der in einem Einlaß- oder Auslaßdurchgang 2 eines Verbrennungsmotors angeordnet ist, um den Einlaß- bzw. Auslaßdurchgang 2 an seiner Öffnung zu öffnen und zu schließen, sowie eine Betätigungseinheit 4 zum Betätigen des Ventilkörpers 3, um den Einlaßdurchgang 2 (bzw. Auslaßdurchgang 2) wahlweise zu öffnen und schließen. Die Betätigungseinheit 4 umfaßt einen ersten Solenoid oder Elektromagnet 5, der, wie gezeigt, in einer oberen Position angeordnet ist, einen zweiten Solenoid oder Elektromagnet 6, der in einer unteren Position unter dem ersten Solenoid 5 angeordnet ist, und eine bewegbare Platte 7, die zwischen dem ersten und dem zweiten Solenoid 5, 6 an­ geordnet ist. Die bewegbare Platte 7 liegt in der Form einer aus magneti­ schem Metall hergestellten Platte vor und kann vertikal bewegt werden, wenn sie durch den ersten und zweiten Solenoid 5, 6 magnetisch angezo­ gen wird.

Der erste Solenoid 5 und der zweite Solenoid 6 sind zueinander strukturell identisch, und weisen jeweils ein inneres Joch 8, ein äußeres Joch 9 und eine zwischen dem inneren und dem äußeren Joch 8, 9 angeordnete Solenoidspule 10 auf. Den Solenoidspulen 10 des ersten und zweiten Solenoids 5, 6 werden über jeweilige Anschlüsse 11 von einem Svlenoid- Steuer/Regel-Mittel (nicht gezeigt) mit elektrischer Energie versorgt. Die Solenoidspulen 10 werden gekühlt durch über Ölzufuhrdurchgänge 12 zugeführtes Kühlöl, die in den äußeren Jochen 9 des ersten und zweiten Solenoids 5, 6 ausgebildet sind. Bei dieser Ausführungsform umfaßt das Kühlöl das Schmiermittel für den Verbrennungsmotor, und es wird zu den Ölversorgungsdurchgängen 12 von Öldurchgängen 13 zugeführt, die mit einer Ölpumpe (nicht gezeigt) verbunden sind.

Ein Übertragungsventilschaft 14 erstreckt sich vom Ventilkörper 3 nach oben. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Übertragungsventil­ schaft 14 in eine Mehrzahl von Segmente unterteilt. Genauer: der Über­ tragungsventilschaft 14 umfaßt ein erstes Ventilschaftsegment 14a, das mit dem Ventilkörper 3 an seinem unteren Ende integral verbunden ist, ein zweites Ventilschaftsegment 14b, das an einem oberen Ende des ersten Ventilschaftsegments 14a anliegt und sich von diesem nach oben erstreckt und an einem oberen Ende einen Abschnitt 15 vergrößerten Durchmessers aufweist, mit dem die bewegbare Platte 7 verbunden ist, und ein drittes Ventilschaftsegment 14c, das sich vom zweiten Ventilschaftsegment 14b koaxial nach oben erstreckt und an einem unteren Ende einen Abschnitt 16 vergrößerten Durchmessers aufweist, mit dem die bewegbare Platte 7 verbunden ist.

Das erste Ventilschaftsegment 14a ist durch eine Ventilführung 17, die in einer oberen Wand des Einlaß-Durchgangs 2 angeordnet ist, verschiebbar gehalten und erstreckt sich durch diese und hält den Ventilkörper 3 in einer Position, um den Einlaßdurchlaß 2 wahlweise zu öffnen und zu schließen. Das erste Ventilschaftsegment 14a wird normalerweise durch eine erste Feder 20 nach oben gedrückt, die zwischen einem unteren Federsitz 18, der an einer Umfangswand der Ventilführung 17 festgelegt ist, und einem oberen Ventilsitz 19, der am ersten Ventilschaftsegment 14a festgelegt ist, wirkt. Das erste Ventilschaftsegment 14a ist deshalb normalerweise einer nach oben gerichteten Vorspannkraft der ersten Feder 20 ausgesetzt.

Das dritte Ventilschaftsegment 14c wird normalerweise durch eine zweite Feder 24 nach unten gedrückt, die zwischen einem unteren Federsitz 21, der an einem oberen Ende des dritten Ventilschaftsegments 14c festgelegt ist, und einem oberen Ventilsitz 23, das an einer Befestigung 22 oberhalb des dritten Ventilschaftsegments 14c angebracht ist, wirkt. Das dritte Ventilschaftsegment 14c ist deshalb normalerweise einer nach unten gerichteten Vorspannkraft der zweiten Feder 24 ausgesetzt.

Das dritte Ventilschaftsegment 14c erstreckt sich axial durch den ersten Solenoid 5 und ist durch eine erste bewegbare Hülse 25 im ersten Solenoid 5 verschiebbar gehalten. In ähnlicher Weise erstreckt sich das zweite Ventilschaftsegment 14b axial durch den zweiten Solenoid 6 und ist durch eine zweite bewegbare Hülse 26 im zweiten Solenoid 6 axial verschiebbar gehalten.

Zwischen dem ersten Solenoid 5 und der zweiten Feder 24 ist ein erstes Dämpfungsmittel 27 angeordnet. Wie in den Fig. 1 und 2(a) gezeigt, umfaßt das erste Dämpfungsmittel 27 einen an einem proximalen Ende 25a der verschiebbar in dem ersten Solenoid 5 eingesetzten ersten bewegbaren Hülse 25 festgelegten Kolben 28 und einen Zylinder 29, in dem der Kolben 28 axial verschiebbar eingefügt und der mit Öl gefüllt ist. Der Zylinder 29 weist eine Ölzuführöffnung 30 zum Zuführen von Öl in den Zylinder 29 auf, wobei die Ölzuführöffnung 30 mit einem Öldurchgang 31 verbunden ist, die mit einer Ölpumpe oder dergleichen (nicht gezeigt) verbunden ist. Der Zylinder 29 weist ferner eine erste Ölablaßöffnung 32 zum Ablassen von von dem Öldurchgang 31 über die Ölzuführöffnung 30 zugeführtem Öl auf, und zwar längs einer Umfangswand des dritten Ventilsegments 14c, sowie eine zweite Ölablaßöffnung 33 zum Ablassen von über die Ölzuführöffnung 30 vom Öldurchgang 31 zugeführtem Öl, und zwar durch eine Umfangs­ wand des Zylinders 29. Die zweite Ölablaßöffnung 33 ist durch die Umfangswand des Zylinders 29 innerhalb eines axialen Bewegungsbereichs des Kolbens 28 definiert, so daß die zweite Ölablaßöffnung 33 durch axiale Bewegung des Kolbens 28 geschlossen werden kann. Das von der Ölzuführöffnung 30 zugeführte Öl umfaßt Schmiermittel für den Ver­ brennungsmotor. Das von der ersten Ölablaßöffnung 32 und der zweiten Ölablaßöffnung 33 abgelassene Öl fließt in das Solenoid-betätigte Ventil 1 und wird als das Schmiermittel verteilt.

Das proximale Ende 25a der ersten bewegbaren Hülse 25 ist als ein Flansch gestaltet. Wenn das proximale Ende 25a gegen ein Führungselement 34 anliegt, das am ersten Solenoid 5 festgelegt ist, steht von dem Ende des inneren Jochs 8 des ersten Solenoids 5 fern vom Kolben 28 ein distales Ende 25b der ersten bewegbaren Hülse 25 um eine Strecke vor, die der Strecke entspricht, die sich der Kolben 28 bewegt. Wenn auch im Detail später noch beschrieben, schlägt das distale Ende 25b der ersten beweg­ baren Hülse 25 gegen den Abschnitt 16 vergrößerten Durchmessers des mit der bewegbaren Platte 7 gekoppelten dritten Ventilschaftsegments 14c an, wenn die bewegbare Platte 7 durch den ersten Solenoid 5 so angezogen ist, daß sie nahe zu diesem positioniert ist. Dementsprechend bewegt sich der Kolben 28 gemeinsam mit dem dritten Ventilschaftsegment 14c (und der bewegbaren Platte 7).

Im Zylinder 29 ist eine Feder 35 aufgenommen, um normalerweise den Kolben 28 derart zu drängen, daß sich das distale Ende 25b der ersten bewegbaren Hülse 25 in einer Richtung bewegt, daß es gegen das Führungselement 34 des ersten Solenoids 5 schlägt. Die Feder 35 dient dazu, den Kolben 28 gemeinsam mit dem dritten Ventilschaftsegment 14c (und der bewegbaren Platte 7) in seine Ursprungsposition zurückzustellen, und übt eine relativ kleine Federkraft aus, die die Bewegung des Kolbens 28 nicht hemmen wird.

Zwischen dem zweiten Solenoid 6 und der ersten Feder 20 ist ein zweites Dämpfungsmittel 36 angeordnet. Das zweite Dämpfungsmittel 36 ist in der Struktur im wesentlichen identisch zum oben beschriebenen ersten Dämpfungsmittel 27. Deshalb werden Teile des zweiten Dämpfungsmittels 36, die zu jenen des ersten Dämpfungsmittels 27 identisch sind, durch identische Bezugszeichen bezeichnet und werden unten nicht im Detail beschrieben.

Die Zufuhr von elektrischer Energie zum ersten und zweiten Solenoid 5, 6 wird durch das Solenoid-Steuer/Regel-Mittel gesteuert/geregelt. Das Solenoid-Steuer/Regel-Mittel führt abwechselnd elektrische Energie zum ersten und zweiten Solenoid 5, 6 zu, um zu veranlassen, daß der Ventilkör­ per 3 den Einlaßdurchgang 2 öffnet und schließt. Das Solenoid-Steuer/Re­ gel-Mittel weist ein Erfassungsmittel (nicht gezeigt) zum Erfassen der Positionen der Kolben 28 auf und variiert die dem ersten und zweiten Solenoid 5, 6 zugeführte elektrische Energie in Abhängigkeit von den erfaßten Positionen der Kolben 28. Genauer: wie später detaillierter beschrieben wird, reduziert das Solenoid-Steuer/Regel-Mittel allmählich die dem ersten Solenoid 5 zugeführte elektrische Energie, während sich der Kolben 28 des ersten Dämpfungsmittels 27 bewegt, und reduziert allmählich die dem zweiten Solenoid 6 zugeführte elektrische Energie, während sich der Kolben 28 des zweiten Dämpfungsmittels 36 bewegt.

Die Funktionsweise des Solenoid-betätigten Ventils 1 der obigen Kon­ struktion wird unten beschrieben. In Fig. 1 ist die bewegbare Platte 7 zum zweiten Solenoid 6 hingezogen, um zu verursachen, daß der Ventilkörper 3 den Einlaßdurchgang 2 öffnet. Wenn das Solenoid-Steuer/Regel-Mittel den zweiten Solenoid 6 entregt und gleichzeitig den ersten Solenoid 5 erregt, bewegt sich die bewegbare Platte 7 unter magnetischen Anziehungskräften vom ersten Solenoid 5 nach oben und verlagert den Ventilkörper 3 in einer Richtung, d. h. in Fig. 1 nach oben, zum Schließen des Einlaßdurchgangs 2.

Wenn die bewegbare Platte 7 noch vom ersten Solenoid 5 im Abstand angeordnet ist, wie in Fig. 2(a) gezeigt ist, wird Öl über die Ölzuführöff­ nung 30 in den Zylinder 29 des ersten Dämpfungsmittels 27 eingefüllt und jegliches überschüssige Öl (überfließendes Öl) fließt über die erste Ölabgabeöffnung 32 und die zweite Ölabgabeöffnung 33 in das Solenoid- betätigte Ventil 1. Das Öl fließt von der Ölzuführöffnung 30 unter kon­ stantem Druck und fließt nicht zurück in die Ölzuführöffnung 30.

Wenn die bewegbare Platte nahe zum ersten Solenoid 5 positioniert ist, schlägt der Abschnitt 16 vergrößerten Durchmessers des dritten Ventil­ schaftsegments 14c gegen das distale Ende 25b der ersten bewegbaren Hülse 25. Gemeinsam mit der Bewegung des dritten Ventilschaftsegments 14c (und der bewegbaren Platte 7) drückt der Abschnitt 16 vergrößerten Durchmessers die erste bewegbare Hülse 25 und folglich den Kolben 28 nach oben, wie in Fig. 2(b) gezeigt ist. Die Bewegung des Kolbens 28 nach oben schließt allmählich die zweite Ölablaßöffnung 33 im Zylinder 29. Deshalb nimmt der Widerstand gegen den Ölablaßfluß aus dem Zylinder 29 allmählich zu, was die Geschwindigkeit, mit der sich die bewegbare Platte 7 bewegt, senkt.

Das Solenoid-Steuer/Regel-Mittel (nicht gezeigt) reduziert die dem ersten Solenoid 5 zugeführte elektrische Energie auf Grundlage der Bewegung des Kolbens 28, die durch das Erfassungsmittel (nicht gezeigt) erfaßt wird, wie oben beschrieben. Dementsprechend wird verhindert, daß die Verminderung der Geschwindigkeit der bewegbaren Platte 7 aufgrund der Zunahme im Widerstand gegen den Ölablaßfluß aus dem Zylinder 29 durch übermäßig große anziehende Kräfte beeinträchtigt wird, die andernfalls durch den ersten Solenoid 5 auf die bewegbare Platte ausgeübt werden würden. Die Reduktion der dem ersten Solenoid 5 zugeführten elektrischen Energie hat eine Reduktion im Verbrauch elektrischer Energie durch den ersten Solenoid zum Ergebnis.

Wenn der Kolben 28 an seinem Hubende positioniert ist, wie in Fig. 2(c) gezeigt ist, wird die bewegbare Platte 7 zum ersten Solenoid 5 hingezogen. Zu diesem Zeitpunkt sind jegliche auf ein Heranziehen der bewegbaren Platte 7 zum ersten Solenoid 5 verursachten Stöße klein, da die bewegbare Platte 7 ausreichend verlangsamt worden ist aufgrund des zunehmenden Widerstands gegen den Ölablaßfluß aus dem Zylinder 29. Wenn die bewegbare Platte 7 zum ersten Solenoid 5 hingezogen ist, liegt der Ventilkörper 3 gegen das offene Ende des Einlaßdurchgangs 2 an, wodurch der Einlaßdurchgang 2 geschlossen wird. Da der Ventilkörper 3 ferner ausreichend verlangsamt worden ist, während er sich über den Über­ tragungsventilschaft 14 gemeinsam mit der bewegbaren Platte 7 bewegt, sind jegliche auf ein Anschlagen des Ventilkörpers 3 gegen das offene Ende des Einlaßdurchgangs 2 verursachte Stöße klein.

Hiernach entregt das Solenoid-Steuer/Regel-Mittel den ersten Solenoid 5 und erregt gleichzeitig den zweiten Solenoid 6. Die bewegbare Platte 7 wird vom ersten Solenoid 5 im Abstand angeordnet und bewegt sich unter anziehenden Magnetkräften vom zweiten Solenoid 6 nach unten. Zu diesem Zeitpunkt kehrt, wie in Fig. 2(a) gezeigt, die erste bewegbare Hülse 25, die von der Anlage gegen den Abschnitt 16 vergrößerten Durchmessers des dritten Ventilschaftsegments 14c freigegeben wurde, unter dem Druck des dem Zylinder 29 zugeführten Öls und der Vorspannung der Feder 35 im Zylinder 29 zu ihrer Ursprungsposition zurück.

In Fig. 1 wird, wenn die bewegbare Platte 7 unter anziehenden Magnet­ kräften vom zweiten Solenoid 6 nach unten bewegt wird, die bewegbare Platte 7 durch das zum ersten Dämpfungsmittel 27 strukturell identische zweite Dämpfungsmittel 36 auf die gleiche Art und Weise verlangsamt, wie sie durch das erste Dämpfungsmittel 27 verlangsamt wird. Stöße, die erzeugt werden, wenn die bewegbare Platte zum zweiten Solenoid 6 hingezogen wird, sind somit klein. Zu dieser Zeit reduziert das Solenoid- Steuer/Regel-Mittel die dem zweiten Solenoid 6 zugeführte elektrische Energie auf Grundlage der Bewegung des Kolbens 28, die durch das Erfassungsmittel erfaßt wird, wie oben beschrieben. Dementsprechend ist der Verbrauch an elektrischer Energie durch den zweiten Solenoid 6 vermindert, und die die bewegbare Platte 7 wird ausreichend verlangsamt. Ferner sind Geräusche und Vibrationen reduziert, die durch die bewegbare Platte 7 erzeugt werden, wenn der Ventilkörper 3 den Einlaßdurchgang 2 öffnet.

Wenn auch eine gewisse bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt und im Detail beschrieben wurde, sollte verstanden werden, daß vielfältige Änderungen und Modifikationen daran gemacht werden können, ohne vom Bereich der anhängenden Ansprüche ab­ zuweichen.

Ein Solenoid-betätigtes Ventil zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor weist auf einen Ventilkörper, der in und außer Anlage mit einer Ein­ laß-/Auslaßöffnung im Verbrennungsmotor zum Schließen und Öffnen eines Einlaß-/Auslaßdurchgangs in Verbindung damit, eine mit dem Ventilkörper durch einen Übertragungsventilschaft verbundene bewegbare Platte, einen ersten Solenoid zum magnetischen Anziehen der bewegbaren Platte, um zu verursachen, daß der Ventilkörper die Einlaß-/Auslaßöffnung schließt, und einen zweiten Solenoid, der gegenüber dem ersten Solenoid mit der bewegbaren Platte dazwischen angeordnet ist zum magnetischen Anziehen der bewegbaren Platte, um zu verursachen, daß der Ventilkörper die Einlaß-/Auslaßöffnung öffnet. In einem Zylinder ist ein Kolben gemeinsam mit dem Übertragungsventilschaft bewegbar, bis der Ventilkörper die Einlaß-/Auslaßöffnung schließt, wenn der erste Solenoid die bewegbare Platte magnetisch anzieht, um den Ventilkörper nahe zur Einlaß-/Auslaßöff­ nung zu positionieren. Der Zylinder gibt allmählich ein darin eingefülltes Fluid ab in Antwort auf eine Bewegung des Kolbens, um hierdurch zu verursachen, daß der Übertragungsventilschaft eine Geschwindigkeit vermindert, mit der der Ventilkörper die Einlaß-/Auslaßöffnung schließt.

Claims (10)

1. Solenoid-betätigtes Ventil (1) zur Verwendung in einem Verbren­ nungsmotor, umfassend:
einen in und außer Anlage mit einer Einlaß-/Auslaßöffnung im Verbrennungsmotor bewegbaren Ventilkörper (3) zum Schließen und Öffnen eines damit in Verbindung stehenden Einlaß-/Auslaß­ durchgangs (2);
eine mit dem Ventilkörper (3) durch einen Übertragungsventilschaft (14) verbundene bewegbare Platte (7);
einen ersten Solenoid (5) zum magnetischen Anziehen der beweg­ baren Platte (7), um zu veranlassen, daß der Ventilkörper (3) die Einlaß-/Auslaßöffnung schließt;
einen gegenüber dem ersten Solenoid (5) - mit der bewegbaren Platte (7) dazwischen - angeordneten zweiten Solenoid (6) zum magnetischen Anziehen der bewegbaren Platte (7), um zu ver­ anlassen, daß der Ventilkörper die Einlaß-/Auslaßöffnung öffnet;
einen Kolben (28), der gemeinsam mit dem Übertragungsventil­ schaft (14) bewegbar ist, bis der Ventilkörper (3) die Einlaß-/Aus­ laßöffnung schließt, wenn der erste Solenoid (5) die bewegbare Platte (7) magnetisch anzieht, um den Ventilkörper (3) nahe der Einlaß-/Auslaßöffnung zu positionieren; und
einen Zylinder (29) zum allmählichen Ablassen eines darin einge­ füllten Fluids in Antwort auf eine Bewegung des Kolbens (28), um hierdurch zu verursachen, daß der Übertragungsventilschaft (14) eine Geschwindigkeit reduziert, mit der der Ventilkörper (3) die Einlaß-/Auslaßöffnung schließt.

2. Solenoid-betätigtes Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß sich der Übertragungsventilschaft (14) vom Ventilkörper (3) verschiebbar durch den zweiten Solenoid (6) und den ersten Solenoid (5) erstreckt und einen Abschnitt (16) vergrößerten Durchmessers aufweist, der zwischen dem ersten Solenoid (5) und der bewegbaren Platte (7) angeordnet ist, wobei der Kolben (28) mit einem bewegbaren Element (25) verbunden ist, das längs dem Übertragungsventilschaft (14) bewegbar ist, wobei das bewegbare Element (25) geeignet ist, gegen den Abschnitt (16) vergrößerten Durchmessers anzuliegen, um zu verursachen, daß sich der Kolben (25) gemeinsam mit dem Übertragungsventilschaft (14) bewegt, wenn der Ventilkörper (3) nahe zur Einlaß-/Auslaßöffnung positio­ niert ist/wird.

3. Solenoid-betätigtes Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Zylinder (29) eine Fluidzuführöffnung (30) zum Zuführen des Fluids in den Zylinder durch diese hindurch sowie eine Fluidablaßöffnung (33) zum Ablassen des Fluids vom Zylinder durch diese hindurch aufweist, wobei die Fluidablaßöff­ nung (33) derart positioniert ist, daß sie durch den Kolben (28) allmählich schließbar ist, wenn sich der Kolben (28) zum Ablassen des Fluids durch die Fluidablaßöffnung (33) bewegt.

4. Solenoid-betätigtes Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Zylinder über die Fluidzuführöffnung (30) als das Fluid ein Schmiermittel für den Verbrennungsmotor zu­ geführt wird.

5. Solenoid-betätigtes Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner ein Solenoid-Steuer/Regel- Mittel umfaßt zum Reduzieren der dem ersten Solenoid (5) zu­ geführten elektrischen Energie in Antwort auf eine Bewegung des Kolbens (28).

6. Solenoid-betätigtes Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner umfaßt:
einen weiteren Kolben (28), der gemeinsam mit dem Übertragungs­ ventilschaft (14) bewegbar ist, bis der bewegbare Körper zum zweiten Solenoid (6) hingezogen ist, wenn der zweite Solenoid die bewegbare Platte (7) magnetisch anzieht, um die bewegbare Platte nahe zum zweiten Solenoid (6) zu positionieren; und
einen weiteren Zylinder (29) zum allmählichen Ablassen eines darin eingefüllten Fluids in Antwort auf eine Bewegung des weiteren Kolbens (28), um hierdurch zu verursachen, daß der Übertragungs­ ventilschaft (14) eine Geschwindigkeit reduziert, mit der die be­ wegbare Platte (7) verlagert wird.

7. Solenoid-betätigtes Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß sich der Übertragungsventilschaft (7) verschiebbar durch den zweiten Solenoid (6) erstreckt und einen Abschnitt (15) ver­ größerten Durchmessers aufweist, der zwischen dem zweiten Solenoid (6) und der bewegbaren Platte (7) angeordnet ist, wobei der weitere Kolben (28) mit einem bewegbaren Element (26) verbunden ist, das längs dem Übertragungsventilschaft (14) be­ wegbar ist, wobei das bewegbare Element (26) geeignet ist, gegen den Abschnitt (15) vergrößerten Durchmessers anzuliegen, um zu verursachen, daß sich der weitere Kolben (28) gemeinsam mit dem Übertragungsventilschaft (14) bewegt, wenn die bewegbare Platte (7) nahe zum zweiten Solenoid (6) positioniert ist/wird.

8. Solenoid-betätigtes Ventil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der weitere Zylinder (29) eine Fluidzuführöff­ nung (30) zum Zuführen des Fluids in den weiteren Zylinder (29) durch diese hindurch und eine Fluidablaßöffnung (33) zum Ablas­ sen des Fluids vom weiteren Zylinder (29) durch diese hindurch aufweist, wobei die Fluidablaßöffnung (33) derart positioniert ist, daß sie durch den weiteren Kolben (28) allmählich schließbar ist, wenn sich der weitere Kolben (28) bewegt, um das Fluid durch die Fluidablaßöffnung (33) abzulassen.

9. Solenoid-betätigtes Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß dem weiteren Zylinder (29) über die Fluidzuführöffnung (30) als das Fluid ein Schmiermittel für den Verbrennungsmotor zugeführt wird.

10. Solenoid-betätigtes Ventil nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch ein weiteres Solenoid-Steuer/Regel-Mittel zum Reduzieren der dem zweiten Solenoid (6) zugeführten elek­ trischen Energie in Antwort auf eine Bewegung des weiteren Kolbens (28).