Vorrichtung mit einem elektromagnetischen Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine

Abstract

 Für eine Vorrichtung mit einem elektromagnetischen Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine wird vorgeschlagen, dass Aktuatoren für im wesentlichen fluchtend angeordnete Gaswechselventile von in Reihe angeordneten Zylindern der Brennkraftmaschine in einem gemeinsamen, leistenartig gestalteten Gehäuse angeordnet sind, wobei das Gehäuse aus Montagegründen für die Aktuatoren durch Bruchtrennen zweigeteilt ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf eine Vorrichtung mit einem elektromagnetischen Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine, umfassend beiderseits eines huboszillierend antreibbaren Ankers vorgesehene Schaltmagnete in einer mehrteiligen, der maschinenseitigen Anordnung dienenden Trageinrichtung, die als ein rahmenartiges Gehäuse mit über Quertraversen einstückig verbundenen, beabstandeten Stützträgern gebildet ist, und die Stützträger quer zur Hubrichtung des Ankers zwischen den Quertraversen geteilt und für eine maschineriseitige Anordnung eines Aktuators relativ zueinander gesichert über Spannmittel gegeneinander verspannt angeordnet sind.

[0002] Eine derartige Vorrichtung ist Gegenstand der deutschen Patentanmeldung 198 38 101, wobei die Vorrichtung zum Antrieb eines einzelnen Gaswechselventils vorgeschlagen wurde.

[0003] Aus der US-A 3,853,102 ist eine gattungsfremde Vorrichtung zum Antrieb eines Einlass- und eines Auslass-Ventils eines Zylinders einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei die einzelnen Aktuatoren für die vorgenannten Gaswechselventile auf einer gemeinsamen, am Zylinderkopf befestigbaren Trageinrichtung angeordnet sind.

[0004] Ferner ist aus der US-A 4,779,582 eine gattungsfremde Vorrichtung zum Antrieb zweier gleichartiger Gaswechselventile bekannt, wobei in einem sowohl die Schließfeder als auch die Öffnungsfeder aufnehmenden, zweiteiligen Gehäuse eine gemeinsame Magnetspule zur Steuerung der mit den Ventilschäften fest verbundenen Anker dient.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung zur Betätigung mehrerer Gaswechselventil weiterzubilden, wobei dieses Ziel mit einem durch Bruchtrennen vereinfachten Aufbau erzielt ist.

[0006] Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass Aktuatoren für im wesentlichen fluchtend angeordnete Gaswechselventile von in Reihe angeordneten Zylindern der Brennkraftmaschine in einem gemeinsamen, leistenartig gestalteten Gehäuse angeordnet sind, und das Gehäuse mittels Bruchtrennen der Stützträger etwa auf Höhe des ruhenden Ankers zweigeteilt ist, wobei zum im wesentlichen gleichzeitigen Bruchtrennen die Stützträger quer zur Anker-Hubrichtung zwischen Bruchtrennkerben etwa gemittelt angeordnete Durchgänge aufweisen, die sich mit zur Anker-Hubrichtung im wesentlichen parallel anordbaren Spannschrauben kreuzen.

[0007] Mit der Erfindung ist in vorteilhafter Weise ein kostengünstig herstellbares, mehrere Aktuatoren für Gaswechselventile mehrerer Zylinder aufnehmendes Gehäuse erzielt, das in weiterer vorteilhafter Weise gegenüber einer Vielzahl von Einzelgehäusen mit Aktuatoren für Ventilantriebe einen insgesamt geringeren Montagesufwand aufweist. Weiter kann mit der erfindungsgemäßen Anordnung der im Zylinderkopf gegebene Bauraum zur Wahl großflächiger Schaltmagnete genutzt werden.

[0008] Weitere Vorteile der Erfindung sind mit den in Unteransprüchen beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung erzielt.

[0009] Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

Figur 1

ein erfindungsgemäßes Gehäuse für gleichartige Ventile mehrerer Zylinder,

Figur 2

das Gehäuse im Querschnitt mit einem Aktuator, und

Figur 3

die zylinderkopfseitige Quertraverse des Gehäuses in Draufsicht mit Einzeldarstellungen zu unterschiedlichen Funktionen.

[0010] Eine Vorrichtung 1 mit einem elektromagnetischen Aktuator 2 zur Betätigung eines Gaswechselventils 3 einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine umfasst beiderseits eines huboszillierend antreibbaren Ankers 4 vorgesehene Schaltmagnete 5 und 6 in einer mehrteiligen, der maschinenseitigen Anordnung dienenden Trageinrichtung, die als ein rahmenartiges Gehäuse 7 mit über Quertraversen 8 und 9 einstückig verbundenen, beabstandeten Stützträgern 10 gebildet ist, wobei die Stützträger 10 quer zur Hubrichtung des Ankers 4 zwischen den Quertraversen 8 und 9 geteilt und für eine maschinenseitige Anordnung des Aktuators 2 relativ zueinander gesichert über als Spannschrauben gestaltete Spannmittel 11 gegeneinander verspannt angeordnet sind.

[0011] Zur Weiterbildung dieser Vorrichtung 1 zwecks Betätigung mehrerer, in mehreren Zylindern der nicht gezeigten Brennkraftmaschine angeordneten Gaswechselventile mit der weiteren Zielsetzung eines durch Bruchtrennen vereinfachten Aufbaues der Vorrichtung 1 wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass Aktuatoren 2 für im wesentlichen fluchtend angeordnete Gaswechselventile 3 von in Reihe angeordneten Zylindern der nicht gezeigten Brennkraftmaschine in einem gemeinsamen, leistenartig gestalteten Gehäuse 7 angeordnet sind. Weiter ist das Gehäuse 7 mittels Bruchtrennen der Stützträger 10 etwa auf Höhe des ruhenden Ankers 4 zweigeteilt, wobei zum im wesentlichen gleichzeitigen Bruchtrennen die Stützträger 10 quer zur Anker-Hubrichtung gemäß Pfeil "A" zwischen Bruchtrennkerben 12 etwa gemittelt angeordnete Durchgänge 13 aufweisen, die sich mit zur Anker-Hubrichtung gemäß Pfeil "A" im wesentlichen parallel anordbaren Spannschrauben 11 kreuzen.

[0012] Zur Erzielung eines sicheren Bruchtrennens ist das leistenartig gestaltete Gehäuse 7 aus einer silizium-, partikel- oder faserhaltigen Leichtmetall-Legierung gegossen. Ferner stehen aus Kernblechen gebildete Spulenkerne 14 der Schaltmagnete 5 und 6 mit den Stützträgern 10 und/oder mit Abschnitten der Quertraversen 8 und 9 jeweils zwecks Wärmeableitung in flächiger Anlage, wobei die Spulenkerne 14 unbearbeitet in das Gehäuse 7 eingegossen oder bearbeitet nachträglich eingesetzt und stoffschlüssig oder kraft-/formschlüssig angeordnet sind.

[0013] Ein konstruktiv einfacher Aufbau des Gehäuses 7 ist weiter dadurch erzielt, dass in einem Gehäuse-Abschnitt 7' zwischen zwei benachbarten Stützträgern 10 mehrere Spulenkerne 14 entsprechend mehreren Gaswechselventilen 3 eines Zylinders - ein Einlass- und ein Auslassventil oder jeweils zwei gleichartige Gaswechselventile für Ein- und Auslass - angeordnet sind, wobei die Spulenkerne 14 an beiden Enden offene, kanalartige Ausnehmungen 15 aufweisen zur Aufnahme von abschnittsweise außerhalb der Spulenkerne 14 verlaufenden Magnetspulen 16, wie dies aus einem äußeren Gehäuse-Abschnitt 7' in Figur 3 erkennbar ist. Diese Gestaltung der Magnetspulen 16 dient einerseits einem einfachen Anschluss der nicht gezeigten Energie- und Steuer-Leitungen und bezweckt andererseits eine zusätzliche Kühlung der Magnetspulen 16.

[0014] Aus einem anderen Gehäuse-Abschnitt 7' der Figur 3 ist weiter erkennbar, dass mehrere in einem Gehäuse-Abschnitt 7' über die Quertraversen 8 und 9 hubbeweglich durchsetzende Stößel 18 gemäß Figur 2 geführte Anker 4 den Magnetspulen 16 entsprechend angepaßt von im wesentlichen rechteckiger Gestalt sind, und dass die Anker 4 zum einwandfreien Betrieb stirnseitig und/oder längsseitig mittels an den Stützträgern 10 anordbaren Gleitflächen-Elementen 19, 20 drehgesichert sind. Beispielsweise U-förmig gestaltete Gleitflächen-Elemente 19 sind an den Stirnseiten der Stützträger 10 angeordnet und in deren Durchbrechungen 13 befestigt, wie aus Figur 3 ersichtlich. Weiter ist aus den Figuren 2 und 3 als weiteres Gleitflächen-Element 20 ein zwischen den Außenabschnitten 16' diametral angeordneter Magnetspulen 16 angeordneter Abdeckstreifen 21 ersichtlich, der jeweils mit in die Durchbrechungen 13 eingreifenden Befestigungsmitteln am Gehäuse 7 fixiert ist. Jeder der Abdeckstreifen 21 kann zusätzlich zur Lagesicherung der Magnetspulen 16 dienen und ferner als Träger eines Verkabelungsmoduls 24 dienen.

[0015] Wie aus Figur 2 näher ersichtlich, steht das leistenartig gestaltete Gehäuse 7 über an der zylinderkopfseitigen Quertraverse 8 angeordnete Fortsätze 22 mit relativ kleinen Anlageflächen in wärmeleitender Verbindung mit gekühlten Auflageflächen am Zylinderkopf 23, wobei das zu Montagezwecken zweiteilig ausgebildete und mittels separater, nicht gezeigter Schrauben einteilig handlbare Gehäuse 7 über durchgehende Spannschrauben 11 am Zylinderkopf 23 befestigt ist.

[0016] Schließlich ist an dem leistenartig gestalteten Gehäuse 7 ein Energie- und Steuerleitungen umfassendes Verkabelungsmodul 24 für die Aktuatoren 2 angeordnet, wobei das vorzugsweise an einem der Abdeckstreifen 21 angeordnete Verkabelungsmodul 24 über eine nicht gezeigte Wanddurchbrechung im Zylinderkopf 23 nach außen geführt ist.

Ansprüche

1. Vorrichtung mit einem elektromagnetischen Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine,

- umfassend beiderseits eines huboszillierend antreibbaren Ankers (4) vorgesehene Schaltmagnete (5, 6) in einer mehrteiligen, der maschinenseitigen Anordnung dienenden Trageinrichtung, die

- als ein rahmenartiges Gehäuse (7) mit über Quertraversen (8, 9) einstückig verbundenen, beabstandeten Stützträgern (10) gebildet ist, wobei

- die Stützträger (10) quer zur Hubrichtung des Ankers (4) zwischen den Quertraversen (8, 9) geteilt und für eine maschinenseitige Anordnung eines Aktuators (2) relativ zueinander gesichert über Spannmittel (11) gegeneinander verspannt angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,

- dass Aktuatoren (2) für im wesentlichen fluchtend angeordnete Gaswechselventile (3) von in Reihe angeordneten Zylindern der Brennkraftmaschine in einem gemeinsamen, leistenartig gestalteten Gehäuse (7) angeordnet sind, und

- das Gehäuse (7) mittels Bruchtrennen der Stützträger (10) etwa auf Höhe des ruhenden Ankers (4) zweigeteilt ist, wobei

- zum im wesentlichen gleichzeitigen Bruchtrennen der Stützträger (10) quer zur Anker-Hubrichtung (Pfeil "A") zwischen Bruchtrennkerben (12) etwa gemittelt angeordnete Durchgänge (13) aufweisen, die

- sich mit zur Anker-Hubrichtung (Pfeil "A") im wesentlichen parallel anordbaren Spannschrauben (11) kreuzen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- dass das leistenartig gestaltete Gehäuse (7) aus einer partikelhaltigen Leichtmetall-Legierung gegossen ist, und

- dass aus Kernblechen gebildete Spulenkerne (14) der Schaltmagnete (5, 6) mit den Stützträgern (10) und/oder mit Abschnitten der Quertraversen (8, 9) jeweils in flächiger Anlage stehen, wobei

- die Spulenkerne (14) unbearbeitet in das Gehäuse (7) eingegossen oder
bearbeitet nachträglich eingesetzt und stoffschlüssig oder kraft-/formschlüssig angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

- dass in einem Gehäuse-Abschnitt (7') zwischen zwei benachbarten Stützträgern (10) mehrere Spulenkerne (14) entsprechend mehreren Gaswechselventilen (3) eines Zylinders angeordnet sind, wobei

- die Spulenkerne (14) an beiden Enden offene, kanalartige Ausnehmungen (15) aufweisen zur Aufnahme von abschnittsweise außerhalb der Spulenkerne (14) verlaufenden Magnetspulen (16).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

- dass mehrere in einem Gehäuse-Abschnitt (7') über die Quertraversen (8, 9) hubbeweglich durchsetzende Stößel (18) geführte Anker (4) den Magnetspulen (16) entsprechend angepasst von im wesentlichen rechteckiger Gestalt sind, und

- dass die Anker (4) stirnseitig und/oder längsseitig mittels an den Stützträgern (10) anordbaren Gleitflächen-Elementen (19, 20) drehgesichert sind.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

- dass das leistenartig gestaltete Gehäuse (7) über an der zylinderkopfseitigen Quertraverse (8) angeordnete Fortsätze (22) mit relativ kleinen Anlageflächen in wärmeleitender Verbindung mit gekühlten Auflageflächen im/am Zylinderkopf (23) steht, wobei

- das zweiteilige Gehäuse (7) über durchgehende Spannschrauben (11) im/am Zylinderkopf (23) befestigt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

- dass an dem leistenartig gestalteten Gehäuse (7) ein Energie- und Steuerleitungen umfassendes Verkabelungsmodul (24) für die Aktuatoren (2) angeordnet ist, wobei

- das Verkabelungsmodul (24) über eine Wanddurchbrechung im Zylinderkopf (23) nach außen geführt ist.

Zeichnung