DE19922422A1 - Electromagnet for engine control valve includes core with slots for windings, and retaining bars which are screwed to base of outer container - Google Patents
Electromagnet for engine control valve includes core with slots for windings, and retaining bars which are screwed to base of outer containerInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Stellan trieb, insbesondere für ein Gaswechselventil einer Brenn kraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, 5 oder 7.The invention relates to an electromagnetic Stellan driven, especially for a gas exchange valve of a burner Engine, according to the preamble of claim 1, 5 or 7.
Stellantriebe für Gaswechselventile von Brennkraftmaschinen sind bekannt. Im Gegensatz zu nockenwellenbetätigten Ventilen werden elektromagnetisch betätigte Ventile zum Öffnen und Schließen in Abhängigkeit von der Drehlage der Kurbelwelle angesteuert. Dabei muß der Stellantrieb in der Lage sein, ho he Kräfte aufzubringen, insbesondere beim Öffnen eines Aus laßventils, und die jeweilige Endstellung des Gaswechselven tils beim Öffnen und Schließen muß mit Sicherheit erreicht werden.Actuators for gas exchange valves of internal combustion engines are known. In contrast to camshaft operated valves are electromagnetically operated valves for opening and Closing depending on the rotational position of the crankshaft controlled. The actuator must be able to ho to apply forces, especially when opening an off let valve, and the respective end position of the gas exchange valve tils when opening and closing must be reached with certainty become.
Ein elektromagnetischer Stellantrieb gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches ist aus DE 197 35 375 C2 bekannt.An electromagnetic actuator according to the generic term of the main claim is known from DE 197 35 375 C2.
Ein solcher Stellantrieb weist einen Anker auf, der von zwei gegensinnig wirkenden Federn in einer Mittelstellung zwischen zwei Elektromagneten gehalten wird. Durch Bestromung eines der Elektromagneten kann der Anker in die jeweilige, dem Elektromagneten zugeordnete Endstellung angezogen und dort gehalten werden. Um den Stellantrieb von einer Endstellung in die andere zu überführen, wird die Bestromung der haltenden Spule beendet und die andere Spule bestromt, wodurch der An ker unter der Kraft der Federn sowie des eingeschalteten Elektromagneten in die andere Endstellung bewegt wird. Der Anker sowie der Ankerschaft und das davon angetriebene Gas wechselventil sowie die Federn stellen zusammen einen Fe der/Masse-Schwinger dar. Such an actuator has an armature by two oppositely acting springs in a middle position between two electromagnets is held. By energizing one the electromagnet can be the anchor in the respective, the End position assigned to electromagnets attracted and there being held. To move the actuator from an end position convicting the other will energize the holding Coil ended and the other coil energized, causing the on ker under the force of the springs and the on Electromagnet is moved to the other end position. The Anchor as well as the anchor shaft and the gas driven by it shuttle valve and the springs together form an Fe the / mass vibrator.
Da zum Anziehen bzw. Halten des Ankers in einer Endstellung die Kraft einer der Federn überwunden bzw. kompensiert werden muß, müssen die Elektromagneten entsprechend dimensioniert sein. Dazu ist es bekannt, ferromagnetische Spulenkerne zu verwenden, in die jeweils eine Wicklung eingesetzt ist. Dabei ist der Befestigung des Spulenkörpers deswegen Beachtung zu schenken, da an dieser Befestigung die gesamte vom jeweiligen Elektromagneten aufgebrachte Kraft abgestützt werden muß.Because to tighten or hold the anchor in an end position the force of one of the springs is overcome or compensated must, the electromagnets must be dimensioned accordingly his. For this purpose, it is known to use ferromagnetic coil cores use, in each of which a winding is inserted. Here attention is therefore to be paid to the fastening of the coil former donate, because on this attachment the whole of the respective Electromagnet applied force must be supported.
Aus dem Stande der Technik ist dazu nur bekannt, daß nach DE 197 35 375 C2 die beiden Elektromagneten in einem mehrteili gen Gehäuse angeordnet sind, dessen einzelne Gehäuseteile un tereinander verspannt sind.It is only known from the prior art that according to DE 197 35 375 C2 the two electromagnets in one part gene arranged housing, the individual housing parts un are tense together.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein elektro magnetisches Stellantrieb zu schaffen, dessen Spulenkerne einfach und dennoch sicher befestigt sind.It is therefore an object of the present invention an electro magnetic actuator to create its coil cores are simply and securely attached.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1, 5 und 7 ge kennzeichnete Erfindung gelöst.This object is achieved by the ge in claims 1, 5 and 7 characterized invention solved.
Erfindungsgemäß ist jeder Spulenkern mit Schlitzen versehen, in denen die jeweilige Wicklung aufgenommen wird. In diesen Schlitzen liegt ebenfalls ein Balken, der über Befestigungs mittel mit dem Teil eines mehrteiligen Gehäuses verbunden ist, in dem der Spulenkern sitzt. Auf diese Weise ist der Spulenkern im entsprechenden Gehäuseteil verankert. Vorzugs weise sind dabei die Balken von unten, d. h. von der dem Anker abgewandten Seite mit dem Gehäuse verschraubt und liegen un ter der Wicklung, die ja bei einem Elektromagneten bekannter weise nicht gesondert gesichert werden muß. Im Gehäuse liegen vorzugsweise nur die Spulenkerne mit Wicklungen sowie der An ker. According to the invention, each coil core is provided with slots, in which the respective winding is received. In these Slitting is also a bar that is over fastening medium connected to the part of a multi-part housing is where the coil core sits. In this way it is Anchor core anchored in the corresponding housing part. Preferential The bars are wise from below, d. H. from the the anchor opposite side screwed to the housing and are un ter of the winding, which is known for an electromagnet wise does not need to be backed up separately. Lying in the case preferably only the coil cores with windings and the An ker.
In einer alternativen Ausführungsform hat der Spulenkern Hin terschneidungen, die formschlüssig in entsprechende Vorsprün ge des Gehäuses greifen.In an alternative embodiment, the coil core has Hin cuts that form-fit into corresponding projections grip the housing.
In einer Ausführungsform sitzt der Anker auf einem Anker schaft, der durch ein Loch im Spulenkern und durch das Gehäu se läuft. Zur Führung des Ankerschaftes werden Laufbuchsen von den im Gehäuse befestigten Spulenkernen in Öffnungen des Gehäuses gehalten.In one embodiment, the anchor sits on an anchor shaft through a hole in the coil core and through the housing it runs. Bushings are used to guide the anchor shaft of the coil cores fixed in the housing in openings of the Housing held.
Durch die erfindungsgemäße Befestigung des Spulenkerns ist eine sichere und zugleich einfach zu bewerkstelligende Veran kerung des Spulenkerns geschaffen.Due to the inventive attachment of the coil core a secure and at the same time easy to manage event core of the coil core created.
Durch die Erfindung wird somit ein elektromagnetischer Stel lantrieb geschaffen, dessen Spulenkern unter Vermeidung um ständlicher Befestigungsverfahren sicher mit dem Gehäuse ver bunden ist. Die dazu vorgeschlagene Befestigung ermöglicht es weiter, das Gehäuse material- und platzsparend auszuführen, so daß der elektromagnetische Stellantrieb zusätzlich eine geringe Baugröße erhält.The invention thus becomes an electromagnetic actuator oil drive created, the coil core avoiding around constant fastening procedure securely with the housing is bound. The proposed attachment makes it possible further, the housing to save material and space, so that the electromagnetic actuator additionally one receives small size.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are in the Un marked claims.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung in Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt:The invention is described below with reference to the Drawing explained in more detail in exemplary embodiments. The Drawing shows:
Fig. 1 ein Schnitt durch einen elektromagnetischen Stellantrieb, Fig. 1 is a section through an electromagnetic actuator,
Fig. 2 eine Explosionsdarstellung von Gehäuse, Spu lenkern und Balken, Fig. 2 is an exploded view of the housing, Spu rods and beams,
Fig. 3 eine Darstellung eines Gehäuses mit eingesetz tem Spulenkern und eingesetzter Wicklung, Fig. 3 is an illustration of a case is translated TEM coil core and winding inserted,
Fig. 4 eine Explosionsdarstellung von Gehäuse mit eingesetztem Spulenkern und Wicklung, Fig. 4 is an exploded view of the housing with inserted core and winding,
Fig. 5 eine Draufsicht auf ein Gehäuse mit eingesetz tem und befestigtem Spulenkern vor dem Einsetzen der Wick lung, Fig. 5 is a plan view of a development housing with releasing system and attached plunger prior to insertion of the coil,
Fig. 6 eine Schnittdarstellung durch das Gehäuse und den Spulenkern der Fig. 5, Fig. 6 is a sectional view through the housing and the coil bobbin of FIG. 5,
Fig. 7 eine andere Schnittdarstellung durch das Ge häuse und den Spulenkern der Fig. 5 und Fig. 7 shows another sectional view through the Ge housing and the coil core of Fig. 5 and
Fig. 8 und 9 Schnittdarstellungen von im Gehäuse vergosse nen Spulenkernen. FIGS. 8 and 9 are sectional views of the housing vergosse NEN coil cores.
Das elektromagnetische Stellantrieb der Fig. 1 ist am Zylin derkopf 60 einer Brennkraftmaschine befestigt und treibt ein Gaswechselventil an. Dazu weist der Stellantrieb in einem Ge häuse einen plattenförmigen Anker 10 auf, der auf einem An kerschaft 9 sitzt, welcher wiederum auf einem Ventilschaft 64 aufliegt. Der Ankerschaft 9 ragt dabei in eine Vertiefung 63 des Zylinderkopfes, in der das Gaswechselventil sitzt, das einen Ventilteller 62 mit Ventilsitz 61 hat.The electromagnetic actuator of FIG. 1 is the Zylin The head 60 of an internal combustion engine attached to and drives a gas exchange valve. For this purpose, the actuator in a Ge housing a plate-shaped armature 10 , which sits on a shaft 9 , which in turn rests on a valve stem 64 . The armature shaft 9 protrudes into a recess 63 of the cylinder head in which the gas exchange valve is seated, which has a valve plate 62 with a valve seat 61 .
Der Ventilteller 62 wird von einer Feder 68, die zwischen ei ner Unterlegscheibe 69, die in der Vertiefung 63 am Zylinder kopf 60 aufliegt, und einem am Ventilschaft 64 befestigten Ventilfederteller 67 eingespannt ist, nach oben auf eine End stellung hin gedrückt, in der der Ventilsitz 61 das Gaswech selventil schließt.The valve plate 62 is clamped by a spring 68 , which is clamped between egg ner washer 69 , which rests in the recess 63 on the cylinder head 60 , and a valve spring plate 67 attached to the valve stem 64 , up to an end position in which Valve seat 61 closes the gas exchange valve.
Die Feder 68 wirkt dabei auch auf den Ankerschaft 9 und den Anker 10. Ihr entgegenwirkend ist zwischen einem am Anker schaft befestigten Ankerfederteller 13 und einer am Gehäuse aufliegenden Unterlegscheibe 11 eine Feder 12 eingespannt, die den Ankerschaft 9 nach unten drückt.The spring 68 also acts on the armature shaft 9 and the armature 10 . Your counteracting is a spring 12 clamped between an armature spring plate 13 attached to the armature shaft and a washer 11 resting on the housing, which presses the armature shaft 9 downward.
Der Anker 9 befindet sich im Gehäuse, das aus einem unteren Gehäuseteil 3, einem oberen Gehäuseteil 1 und einem Gehäuse mittelteil 2 aufgebaut ist, zwischen zwei Elektromagneten. Der untere Elektromagnet besteht aus einem unteren Spulenkern 6 und einer unteren Wicklung 8, der obere Elektromagnet aus einem oberen Spulenkern 5 und einer oberen Wicklung 7. Die Gehäuseteile sind miteinander verschraubt.The armature 9 is located in the housing, which is constructed from a lower housing part 3 , an upper housing part 1 and a housing middle part 2 , between two electromagnets. The lower electromagnet consists of a lower coil core 6 and a lower winding 8 , the upper electromagnet consists of an upper coil core 5 and an upper winding 7 . The housing parts are screwed together.
Die Wicklungen 7, 8 werden von geeigneten Treiberschaltungen bestromt, die von einer Steuerschaltung angesteuert werden.The windings 7 , 8 are energized by suitable driver circuits which are controlled by a control circuit.
Die Stirnflächen der Spulenkerne sind Anschläge für den Anker 10 und definieren dessen Endstellungen. Die Federn 12, 68 halten den Anker 10 bei unbestromten Wicklungen 7, 8 in einer Ruhelage zwischen diesen Endstellungen, aus der er mittels Elektromagneten auslenkbar ist.The end faces of the coil cores are stops for the armature 10 and define its end positions. The springs 12 , 68 hold the armature 10 in the non-energized windings 7 , 8 in a rest position between these end positions, from which it can be deflected by means of electromagnets.
In den Fig. 3 und 4 sind das untere Gehäuse 3 mit dem Spu lenkern 6 und die Wicklung 8 genauer dargestellt.In FIGS. 3 and 4, the lower case 3 are handlebars with the Spu 6 and the winding 8 in greater detail.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung des unteren Gehäuseteils 3 mit Spulenkern 6 und der Wicklung 8, und Fig. 3 diese drei Bauteile mit eingesetzter Wicklung 8. Der Spulenkern 6 besteht aus einem ferromagnetischen Materi al. beispielsweise "Vacoflux 17". Er weist mit dem Gehäuse teil 3 geeignete Schlitze 38 auf, in die die Wicklung 8 so eingesetzt werden kann, daß ihre Anschlüsse 37 aus dem Gehäu se herausragen. Durch ein Loch 45 im Spulenkern läuft der An kerschaft 9. Die Polfläche 19 wird durch die Flächen 19a, 19b und 19c gebildet. An dieser Polfläche 19 liegt der Anker 10 an, wenn er in der entsprechenden Endstellung ist. FIG. 4 shows an exploded perspective view of the lower housing part 3 with coil core 6 and the winding 8 , and FIG. 3 shows these three components with the winding 8 inserted. The coil core 6 consists of a ferromagnetic Materi al. for example "Vacoflux 17 ". It has with the housing part 3 suitable slots 38 , in which the winding 8 can be used so that their connections 37 protrude from the hous se. Through a hole 45 in the coil core, the kerk runs 9th The pole face 19 is formed by the surfaces 19 a, 19 b and 19 c. The armature 10 bears against this pole face 19 when it is in the corresponding end position.
Das obere Gehäuseteil 1 mit dem oberen Spulenkern 5 und der Wicklung 7 ist ähnlich aufgebaut wie das untere Gehäuseteil 3 und dessen Spulenkern 6 mit der Wicklung 8.The upper housing part 1 with the upper coil core 5 and the winding 7 is constructed similarly to the lower housing part 3 and its coil core 6 with the winding 8 .
Die Befestigung der Spulenkerne 5, 6 ist beispielhaft am un teren Gehäuseteil 3 in den Fig. 2, 5, 6 und 7 dargestellt.The attachment of the coil cores 5 , 6 is shown as an example on the lower housing part 3 in FIGS . 2, 5, 6 and 7.
Das Gehäuseteil 3 hat eine Öffnung, in die der Spulenkern 6 eingesetzt werden kann. Dieser Spulenkern 6 hat die beschrie benen Schlitze 38. In diese Schlitze 38 werden zwei Balken 42 eingelegt, die in der Darstellung der Fig. 2 von unten gese hen mit Schrauben 44 mit dem Gehäuseteil 3 verschraubt wer den. Fig. 5 zeigt diesen Aufbau in einer Draufsicht von oben, in der die Balken 42 gut zu erkennen sind. Fig. 6 zeigt einen Querschnitt mit einem in einem Schlitz 38 liegenden Balken 42 der mit zwei Schrauben 44 mit dem Gehäuseteil 3 verbunden ist, wodurch der Balken 42 den Spulenkern 6 im Gehäuseteil 3 sichert. Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt, in dem gut zu er kennen ist, wie die Balken 42 in den Schlitzen 38 liegen.The housing part 3 has an opening into which the coil core 6 can be inserted. This coil core 6 has the described slots 38 . In these slots 38 two bars 42 are inserted, the hen in the illustration of FIG. 2 seen from below with screws 44 screwed to the housing part 3 who the. Fig. 5 shows this structure in plan view from above, in which the beams 42 are clearly visible. Fig. 6 shows a cross-section with a slot 38 located in a bar 42 which is connected with two screws 44 to the housing part 3, whereby the bar 42 secures the spool core 6 in the housing part 3. Fig. 7 shows a longitudinal section in which it is easy to know how the bars 42 are in the slots 38 .
Zur Führung des Ankerschaftes 9 am Gehäuseteil 3 ist eine Laufbuchse 4 vorgesehen. Diese Laufbuchse 4 wird vom Spulen kern 6 am Gehäuseteil 3 gesichert. Dies ist in Fig. 2, beson ders gut jedoch in Fig. 4 zu sehen. Der Spulenkern 6 hat das Loch 45, durch das der Ankerschaft 9 läuft. Die Laufbuchse 4 sitzt, wie in Fig. 7 gut zu erkennen ist, in einer Öffnung im Gehäuseteil 3, die fluchtend zum Loch 45 des Spulenkerns 6 liegt. Die Laufbuchse 4 hat als vergrößerten Kopfabschnitt einen Ringflansch, der in einer entsprechenden Ausnehmung des Gehäuseteils 3 sitzt, so daß die Buchse 4 fest in der Öffnung des Gehäuseteils 3 gesichert ist. Natürlich kann anstelle ei nes Ringflansches auch ein anders ausgebildeter Kopfab schnitt, beispielsweise ein kegeliger Kopfabschnitt, vorgese hen werden.A bushing 4 is provided for guiding the armature shaft 9 on the housing part 3 . This sleeve 4 is secured by the coil core 6 on the housing part 3 . This is shown in FIG. 2, but can be seen particularly well in FIG. 4. The coil core 6 has the hole 45 through which the armature shaft 9 runs. The sleeve 4 is seated, as shown in Fig. 7 is clearly visible in an opening in the housing part 3, the alignment of the spool core 6 is to hole 45. The sleeve 4 has as an enlarged head portion an annular flange which sits in a corresponding recess in the housing part 3 , so that the socket 4 is firmly secured in the opening of the housing part 3 . Of course, instead of a ring flange, a differently shaped head section, for example a conical head section, can also be provided.
Die Befestigung des Spulenkerns 6 mittels der Balken 42 er möglicht eine einfache Montage, da lediglich wenige Schrauben nötig sind, die noch dazu von gut zugänglicher Seite, d. h. von unten in das Gehäuseteil 3 gesteckt und mit dem Balken 42 verschraubt werden. Anstelle der Schrauben 44 sind natürlich auch andere Befestigungselemente möglich, beispielsweise kön nen die Balken 42 mit dem Gehäuseteil 3 vernietet oder verra stet werden. Auch Schnappverschlüsse sind denkbar.The attachment of the coil core 6 by means of the bar 42, it enables simple assembly, since only a few screws are required, which are also inserted from the easily accessible side, ie from below into the housing part 3 and screwed to the bar 42 . Instead of the screws 44 , other fastening elements are of course also possible, for example the bars 42 can be riveted to the housing part 3 or locked. Snap locks are also conceivable.
In einer alternativen Ausführungsform zur Befestigung der Spulenkerne 5, 6 im Gehäuseteil 1, 3 kann auf separate Befe stigungsmittel verzichtet werden. Diese Ausführungsform ist in Fig. 8 wieder am Beispiel des unteren Gehäuseteils 3 dar gestellt. Der Spulenkern 6 weist Hinterschneidungen 40 auf, die mit entsprechenden Vorsprüngen des Gehäuseteils 3 verra stet sind. Zur weiteren Befestigung kann der Spulenkern 6 mittels einer aushärtenden Gußmasse 46 zusätzlich im Gehäuse teil 3 vergossen sein, so daß Gehäuseteil 3 und Spulenkern 6 fest miteinander verbunden sind.In an alternative embodiment for fastening the coil cores 5 , 6 in the housing part 1 , 3 , separate fastening means can be dispensed with. This embodiment is shown in Fig. 8 again using the example of the lower housing part 3 is. The coil core 6 has undercuts 40 which are verra with corresponding projections of the housing part 3 . For further fastening, the coil core 6 can also be cast in the housing part 3 by means of a hardening casting compound 46 , so that the housing part 3 and the coil core 6 are firmly connected to one another.
In einer Abwandlung dieser Ausführungsform weisen sowohl die Spulenkerne 5, 6 als auch die Gehäuseteile 1, 3 Hinterschnei dungen auf. Dies ist in Fig. 9 wieder am Beispiel des unteren Gehäuseteils 3 dargestellt. Zur Befestigung wird in den von den Hinterschneidungen gebildeten Hohlraum eine Gußmasse 46 eingebracht, die nach dem Erhärten den Spulenkern 6 mit dem Gehäuseteil 3 verbindet.In a modification of this embodiment, both the coil cores 5 , 6 and the housing parts 1 , 3 undercuts on. This is shown in FIG. 9 again using the example of the lower housing part 3 . For fastening, a casting compound 46 is introduced into the cavity formed by the undercuts, which, after hardening, connects the coil core 6 to the housing part 3 .
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Also Published As
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| DE19922422C2 (en) | 2001-05-03 |
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