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EP1467067A1 - Device for cam shaft free actuation of a gas exchange valve of an internal combustion engine - Google Patents

Device for cam shaft free actuation of a gas exchange valve of an internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
EP1467067A1
EP1467067A1 EP04008111A EP04008111A EP1467067A1 EP 1467067 A1 EP1467067 A1 EP 1467067A1 EP 04008111 A EP04008111 A EP 04008111A EP 04008111 A EP04008111 A EP 04008111A EP 1467067 A1 EP1467067 A1 EP 1467067A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
levers
actuator
gear
coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04008111A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Josef Dr. Olaf
Klaus Dr. Gebauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Automotive Germany GmbH
Original Assignee
TRW Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TRW Automotive GmbH filed Critical TRW Automotive GmbH
Publication of EP1467067A1 publication Critical patent/EP1467067A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2301/00—Using particular materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2820/00—Details on specific features characterising valve gear arrangements

Definitions

  • the invention relates to a device for camshaft-less actuation of a gas exchange valve of an internal combustion engine, with one on the Valve stem acting drive element, the at least one linearly working Actuator contains.
  • Such a device is for example from DE 197 06 106 A1 known.
  • a valve is described, that of two in opposite Directional compression springs is applied.
  • As a drive element an armature connected to the valve and two coils are used.
  • the armature can be held in two different positions by the coils be so that the valve is a fully open and a fully can take closed position.
  • To move the valve from one position to the To bring others, the coil on which the armature is attached is first switched off located. The more prestressed of the two compression springs in this position accelerates the valve beyond a middle position to the other position. There the anchor from the other coil, which is excited in time, "trapped" so that the valve remains in the other position.
  • the object of the invention is a device for actuating a Gas exchange valve to create the lower vibration and a decreased Has noise.
  • the drive element has a gear that the direction of action of the actuator.
  • the moving masses can be balanced of the valve and the actuator are created so that the resulting Mass movement is reduced or even completely canceled.
  • FIG. 1 shows a device 10 for actuating a camshaft Gas exchange valve 12 shown.
  • the valve 12 has a valve disk 14 a valve stem 16, which along its longitudinal axis A in a schematic indicated cylinder head 18 is guided.
  • Valve stem 16 is seated by a spring plate 22 which is held by clamping wedges (not shown) is attached to the valve stem 16 and on which a valve spring 24 is supported, the acts on the valve 12 in its closed position, in which the valve plate 14 closes a gas channel 26.
  • the gear 30 consists of four arranged in the form of a parallelogram Levers, namely two upper levers 56 and two lower levers 58 attached to their Ends are connected by means of joints.
  • the gear 30 is arranged so that two diagonally opposite joints, namely a valve joint 36, which is in contact with the valve stem 16 and an actuator joint 38, which is connected to the actuator 32, essentially on the Extension of the longitudinal axis A of the valve stem 16 are located.
  • pressure joints 40 are, a transverse axis Q extending at right angles to the longitudinal axis A.
  • the two pressure joints 40 are in contact with pressure cones 42, which itself fixed over compression springs 44, for example on side walls 46 in Support cylinder head.
  • the pressure joints 40 are through longitudinal guides 48 slidably guided along the transverse axis Q.
  • the longitudinal guides could can of course also be arranged on the other joints of the transmission.
  • the actuator 32 is shown schematically in FIG. 1 as an electromagnet with a first one Coil 50a, a second coil 50b and an armature consisting of one Anchor plate 52 and an anchor rod 54, shown.
  • the coils are 50a and 50b just like the anchor centered with respect to the longitudinal axis A, the anchor rod 54 is connected to the actuator joint 38.
  • Figure 1 the device 10 is shown in its rest position, i.e. the spools 50a and 50b are without current.
  • the spring forces of the compression springs 44 and Valve spring 24 are in balance, so that the anchor plate in the Middle position between the two coils 50a and 50b and the valve 12 is half open.
  • the tensioned compression springs 44 begin to accelerate the valve 12 to the fully open position. This Position would be reached if the system were running smoothly. Due to the at an appropriate time, the inevitable friction becomes the coil 50b excited so that the armature 52 is attracted. This pulls the anchor rod 54 Actuator joint 38 upward, so that the two upper levers 56 the Move the pressure joints 40 along the transverse axis Q towards the longitudinal axis A. can. So that the valve joint 36 of the levers 58 down moved and presses on the free end 20 of the valve stem, so that the valve reaches the fully open position. The valve spring is in this state 24 cocked, and the compression springs 44 are relaxed.
  • the coil 50b is switched off, whereupon the valve under the action of the valve spring 24 in the direction of the closed position sets in motion. Suitable excitation of the coil 50a ensures that that it also reaches this position and maintains it for the desired time.
  • the gearbox 30 deflected the effective direction of the electromagnet 32 by 180 °, so that on the one hand the armature and on the other hand the valve stem 16 with the valve disk 14 always move in opposite directions.
  • the resulting mass balance ensures a effective reduction in valve actuation Vibrations.
  • the stroke of the armature becomes one in one implemented a stroke of the valve.
  • Gear 30 can also Gear ratio can be obtained which is greater or less than one. This is achieved in that the upper levers 56 are longer or shorter than that lower lever 58 are. This allows, for example, a small Armature movement cause a large valve lift. This has the advantage that on Electromagnet 32 only a small air gap is required and therefore one significantly improved magnetic efficiency is achieved.
  • any connection between a gearbox armature movement and valve lift can be used to advantage to the non-linearity of the magnetic force, in To compensate for the distance between armature and coil. To the others can compensate for different masses of armature and valve of the acceleration forces can be achieved.
  • FIG. 2 A second embodiment of the invention is shown in Figure 2, wherein for components already known, reference numerals increased by 100.
  • This embodiment differs from that previously described in that two actuators 132 are provided in the form of electromagnets. These actuators 132 are between the pressure joints 140 and the Pressure cones 142 arranged. In the embodiment shown, the practice Electromagnets when a current is applied to the coils 150a opposing pressure on the pressure joints 140.
  • the valve joint 136 is from the lower levers 158 shifted down and pressed on the valve stem 116 so that valve 112 is fully opened.
  • the Direction of action of the actuators 132 are each deflected by 90 °.
  • the advantage of this embodiment is that the anchors of the two Electromagnets always work in opposite directions and thus an optimal one Mass balance is guaranteed.
  • the mass of the valve stem 116 can in the Usually neglected compared to the anchor masses. However, it can also compensated by a compensating mass attached to the actuator joint 138 become.
  • a gear ratio of Transmission 130 greater or less one can be achieved, by the Arrangement of actuators 132 and valve 112.
  • the gear ratio is determined in this embodiment by the value that the opening angle ⁇ occupies between the two upper and lower levers 156 and 158, while the device 110 is between its two end positions - valve 12 open or valve 12 closed - moved.
  • the opening angle ⁇ must be 90 ° on average. With larger values for a small path of the anchor plates 152 leads to the opening angle ⁇ large stroke of the valve 12, with values for the opening angle ⁇ less than 90 ° a large path of the anchor plates 152 leads to a small valve lift.
  • the Gear ratio is natural due to the geometric relationships Strictly speaking, depending on the angle; since the anchors of the actuators 132 only travel small distances, this angle dependency can be neglected.
  • Another advantage of the second embodiment is that two smaller electromagnets can be used to provide the same actuation force applied.
  • This allows the use of sintered round magnetic cores (so-called pot cores), for example made of PM material, and simpler to produce anchors. These magnets have less loss, have better efficiency and better dynamic behavior.
  • the second embodiment also offers the side arrangement the actuators have the further advantage of a lower overall height compared to a device with an overhead actuator.
  • the transmission 30 can also be provided with only two levers.
  • the two levers 156 are omitted. It it only has to be ensured that the two levers 158 are exclusive can move synchronously. To do this, either lever could be used 158 each a gear can be provided, which mesh with each other, so that it is ensured that the two levers 158 are always mirror images of the central axis of the valve are aligned. It could also be the valve joint 136 in one Sliding guide be guided, which is parallel to the central axis of the valve extends.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

The valve shaft (16) is linked through a mechanism (30) formed by a parallelogram of levers, (56,58) to a linear actuator (32) operated by two magnetic coils and an armature (52). Energizing a first coil (50a) through the armature shaft (56) acts on the parallelogram to compress springs (44), releases the pressure on the valve shaft and the valve closes under the action of the valve spring (24). De-Energizing the coil reverses this process and the valve commences to open. To overcome unavoidable frictional forces at a suitable point in time the second coil (50b) is energized to fully open the valve.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur nockenwellenlosen Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine, mit einem auf den Ventilschaft wirkenden Antriebselement, das wenigstens einen linear arbeitenden Aktuator enthält.The invention relates to a device for camshaft-less actuation of a gas exchange valve of an internal combustion engine, with one on the Valve stem acting drive element, the at least one linearly working Actuator contains.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 197 06 106 A1 bekannt. In dieser ist ein Ventil beschrieben, das von zwei in entgegengesetzten Richtungen wirkenden Druckfedern beaufschlagt wird. Als Antriebselement werden ein Anker, der mit dem Ventil verbunden ist, und zwei Spulen verwendet. Der Anker kann von den Spulen in zwei verschiedenen Stellungen gehalten werden, so daß das Ventil eine vollständig geöffnete und eine vollständig geschlossene Stellung einnehmen kann. Um das Ventil von einer Stellung in die andere zu bringen, wird zunächst die Spule abgeschaltet, an der sich der Anker befindet. Die in dieser Stellung stärker vorgespannte der beiden Druckfedern beschleunigt das Ventil über eine Mittelstellung hinaus hin zur anderen Stellung. Dort wird der Anker von der anderen Spule, die rechtzeitig erregt wird, "eingefangen", so daß das Ventil in der anderen Stellung verharrt.Such a device is for example from DE 197 06 106 A1 known. In this a valve is described, that of two in opposite Directional compression springs is applied. As a drive element an armature connected to the valve and two coils are used. The armature can be held in two different positions by the coils be so that the valve is a fully open and a fully can take closed position. To move the valve from one position to the To bring others, the coil on which the armature is attached is first switched off located. The more prestressed of the two compression springs in this position accelerates the valve beyond a middle position to the other position. There the anchor from the other coil, which is excited in time, "trapped" so that the valve remains in the other position.

Da der Anker eine hohe Masse aufweist und sich gleichgerichtet mit dem Ventilkörper bewegt, entstehen beim Beschleunigen und Verzögern Kräfte, die auch außerhalb der Betätigungsvorrichtung in Form von Vibrationen und Geräuschentwicklung bemerkbar sind.Because the anchor has a high mass and is aligned with the Valve body moves, forces arise when accelerating and decelerating also outside the actuator in the form of vibrations and Noise are noticeable.

Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Betätigung eines Gaswechselventils zu schaffen, die geringere Vibrationen und eine verminderte Geräuschentwicklung aufweist.The object of the invention is a device for actuating a Gas exchange valve to create the lower vibration and a decreased Has noise.

Zu diesem Zweck ist bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgesehen, daß das Antriebselement ein Getriebe aufweist, das die Wirkrichtung des Aktuators umlenkt. Auf diese Weise kann ein Ausgleich der bewegten Massen des Ventils und des Aktuators geschaffen werden, so daß die resultierende Massenbewegung verringert oder sogar gänzlich aufgehoben ist.For this purpose, in a device of the type mentioned provided that the drive element has a gear that the direction of action of the actuator. In this way, the moving masses can be balanced of the valve and the actuator are created so that the resulting Mass movement is reduced or even completely canceled.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments result from the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen ausführlich beschrieben. Dabei wird Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen, in welchen zeigt:

  • Figur 1eine schematische Ansicht einer Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und
  • Figur 2eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
The invention is described in detail below on the basis of preferred embodiments. Reference is made to the accompanying drawings, in which:
  • Figure 1 is a schematic view of a device according to a first embodiment of the invention; and
  • Figure 2 is a schematic view of a second embodiment of the invention.

In Figur 1 ist eine Vorrichtung 10 zur nockenwellenlosen Betätigung eines Gaswechselventils 12 dargestellt. Das Ventil 12 weist einen Ventilteller 14 mit einem Ventilschaft 16 auf, der entlang seiner Längsachse A in einem schematisch angedeuteten Zylinderkopf 18 verschiebbar geführt ist. Am freien Ende 20 des Ventilschafts 16 sitzt ein Federteller 22, der durch (nicht gezeigte) Klemmkeile am Ventilschaft 16 befestigt ist und an dem sich eine Ventilfeder 24 abstützt, die das Ventil 12 in seine Schließstellung beaufschlagt, in welcher der Ventilteller 14 einen Gaskanal 26 verschließt. FIG. 1 shows a device 10 for actuating a camshaft Gas exchange valve 12 shown. The valve 12 has a valve disk 14 a valve stem 16, which along its longitudinal axis A in a schematic indicated cylinder head 18 is guided. At the free end of 20 Valve stem 16 is seated by a spring plate 22 which is held by clamping wedges (not shown) is attached to the valve stem 16 and on which a valve spring 24 is supported, the acts on the valve 12 in its closed position, in which the valve plate 14 closes a gas channel 26.

Auf das Gaswechselventil 12, genauer gesagt auf das freie Ende 20 des Ventilschafts 16, wirkt ein Antriebselement der Vorrichtung 10, das ein Getriebe 30 und einen linear arbeitenden Aktuator 32 aufweist.On the gas exchange valve 12, more precisely on the free end 20 of the Valve stem 16 acts a drive element of the device 10, which is a transmission 30 and has a linear actuator 32.

Das Getriebe 30 besteht aus vier in Form eines Parallelogramms angeordneten Hebeln, nämlich zwei oberen Hebeln 56 und zwei unteren Hebeln 58, die an ihren Enden mittels Gelenken verbunden sind. Dabei ist das Getriebe 30 so angeordnet, daß sich zwei diagonal gegenüberliegende Gelenke, nämlich ein Ventilgelenk 36, welches mit dem Ventilschaft 16 in Kontakt steht, und ein Aktuatorgelenk 38, welches mit dem Aktuator 32 verbunden ist, im wesentlichen auf der Verlängerung der Längsachse A des Ventilschafts 16 befinden. Dementsprechend bestimmen die beiden anderen Gelenke, die als Druckgelenke 40 bezeichnet werden, eine rechtwinklig zur Längsachse A verlaufende Querachse Q. Die beiden Druckgelenke 40 befinden sich in Anlage an Druckkonusse 42, welche sich über Druckfedern 44 ortsfest, beispielsweise an Seitenwänden 46 im Zylinderkopf, abstützen. Die Druckgelenke 40 sind durch Längsführungen 48 entlang der Querachse Q verschiebbar geführt. Die Längsführungen könnten natürlich auch an den anderen Gelenken des Getriebes angeordnet werden.The gear 30 consists of four arranged in the form of a parallelogram Levers, namely two upper levers 56 and two lower levers 58 attached to their Ends are connected by means of joints. The gear 30 is arranged so that two diagonally opposite joints, namely a valve joint 36, which is in contact with the valve stem 16 and an actuator joint 38, which is connected to the actuator 32, essentially on the Extension of the longitudinal axis A of the valve stem 16 are located. Accordingly determine the other two joints, referred to as pressure joints 40 are, a transverse axis Q extending at right angles to the longitudinal axis A. The two pressure joints 40 are in contact with pressure cones 42, which itself fixed over compression springs 44, for example on side walls 46 in Support cylinder head. The pressure joints 40 are through longitudinal guides 48 slidably guided along the transverse axis Q. The longitudinal guides could can of course also be arranged on the other joints of the transmission.

Der Aktuator 32 ist in Figur 1 schematisch als Elektromagnet mit einer ersten Spule 50a, einer zweiten Spule 50b und einem Anker, bestehend aus einer Ankerplatte 52 und einem Ankerstab 54, dargestellt. Die Spulen 50a und 50b sind ebenso wie der Anker bezüglich der Längsachse A zentriert, wobei der Ankerstab 54 mit dem Aktuatorgelenk 38 verbunden ist.The actuator 32 is shown schematically in FIG. 1 as an electromagnet with a first one Coil 50a, a second coil 50b and an armature consisting of one Anchor plate 52 and an anchor rod 54, shown. The coils are 50a and 50b just like the anchor centered with respect to the longitudinal axis A, the anchor rod 54 is connected to the actuator joint 38.

In Figur 1 ist die Vorrichtung 10 in Ihrer Ruhestellung gezeigt, d.h. die Spulen 50a und 50 b sind stromlos. Die Federkräfte der Druckfedern 44 und der Ventilfeder 24 sind im Gleichgewicht, so daß sich die Ankerplatte in der Mittelstellung zwischen den beiden Spulen 50a und 50b befindet und das Ventil 12 halb geöffnet ist.In Figure 1 the device 10 is shown in its rest position, i.e. the spools 50a and 50b are without current. The spring forces of the compression springs 44 and Valve spring 24 are in balance, so that the anchor plate in the Middle position between the two coils 50a and 50b and the valve 12 is half open.

Bei einer Beaufschlagung der ersten Spule 50a mit einem Strom wird die Ankerplatte 52 angezogen. Dadurch drückt der Ankerstab 54 auf das Aktuatorgelenk 38, in Figur 1 nach unten. Dabei wird Druck auf die oberen Hebel 56 zwischen Aktuatorgelenk 38 und den Druckgelenken 40 ausgeübt, so daß die Druckgelenke 40 zur Seite wandern und die Druckfedern 44 spannen; die Ventilfeder 24 wird entspannt. Gleichzeitig ziehen die unteren Hebel 58 das Ventilgelenk 36 in Figur 1 nach oben, wodurch das freie Ende 20 des Ventilschafts 16 entlastet wird und die Ventilfeder 24 das Ventil in seine Schließstellung bringen kann.When a current is applied to the first coil 50a, the Anchor plate 52 tightened. As a result, the anchor rod 54 presses on the Actuator joint 38, downwards in FIG. 1. This will put pressure on the top levers 56 exercised between the actuator joint 38 and the pressure joints 40, so that the Push the pressure joints 40 to the side and tension the compression springs 44; the Valve spring 24 is relaxed. At the same time, the lower levers 58 pull it Valve joint 36 in Figure 1 upwards, whereby the free end 20 of the Valve stem 16 is relieved and the valve spring 24, the valve in its Can bring closed position.

Wird die Spule 50a abgeschaltet, beginnen die gespannten Druckfedern 44, das Ventil 12 hin zur vollständig geöffneten Stellung zu beschleunigen. Diese Stellung würde erreicht, falls das System reibungslos wäre. Aufgrund der unvermeidbaren Reibung wird zu einem geeigneten Zeitpunkt die Spule 50b erregt, so daß der Anker 52 angezogen wird. Dadurch zieht der Ankerstab 54 das Aktuatorgelenk 38 nach oben, so daß die beiden oberen Hebel 56 die Druckgelenke 40 entlang der Querachse Q zur Längsachse A hin verschieben können. Damit wird das Ventilgelenk 36 von den Hebeln 58 nach unten verschoben und drückt auf das freie Ende 20 des Ventilschafts, so daß das Ventil die vollständig geöffnete Stellung erreicht. In diesem Zustand ist die Ventilfeder 24 gespannt, und die Druckfedem 44 sind entspannt.If the coil 50a is switched off, the tensioned compression springs 44 begin to accelerate the valve 12 to the fully open position. This Position would be reached if the system were running smoothly. Due to the at an appropriate time, the inevitable friction becomes the coil 50b excited so that the armature 52 is attracted. This pulls the anchor rod 54 Actuator joint 38 upward, so that the two upper levers 56 the Move the pressure joints 40 along the transverse axis Q towards the longitudinal axis A. can. So that the valve joint 36 of the levers 58 down moved and presses on the free end 20 of the valve stem, so that the valve reaches the fully open position. The valve spring is in this state 24 cocked, and the compression springs 44 are relaxed.

Zum Schließen des Ventils 12 wird die Spule 50b abgeschaltet, woraufhin sich das Ventil unter der Wirkung der Ventilfeder 24 in Richtung der Schließstellung in Bewegung setzt. Durch geeignetes Erregen der Spule 50a wird sichergestellt, daß es diese Stellung auch erreicht und für die gewünschte Zeit beibehält.To close the valve 12, the coil 50b is switched off, whereupon the valve under the action of the valve spring 24 in the direction of the closed position sets in motion. Suitable excitation of the coil 50a ensures that that it also reaches this position and maintains it for the desired time.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, wird durch das Getriebe 30 die Wirkrichtung des Elektromagneten 32 um 180° umgelenkt, so daß sich einerseits der Anker und andererseits der Ventilschaft 16 mit dem Ventilteller 14 stets gegensinnig bewegen. Der damit bewirkte Massenausgleich sorgt für eine wirkungsvolle Verringerung der durch die Ventilbetätigung verursachten Vibrationen. As is apparent from the above description, the gearbox 30 deflected the effective direction of the electromagnet 32 by 180 °, so that on the one hand the armature and on the other hand the valve stem 16 with the valve disk 14 always move in opposite directions. The resulting mass balance ensures a effective reduction in valve actuation Vibrations.

Bei der gezeigten Ausführungsform wird der Hub des Ankers eins zu eins in einen Hub des Ventils umgesetzt. Mit dem Getriebe 30 kann aber auch ein Übersetzungsverhältnis erhalten werden, welches größer oder kleiner als eins ist. Dies wird dadurch erreicht, daß die oberen Hebel 56 länger oder kürzer als die unteren Hebel 58 sind. Dadurch läßt sich beispielsweise mit einer kleinen Ankerbewegung ein großer Ventilhub bewirken. Dies hat den Vorteil, daß am Elektromagneten 32 nur ein kleiner Luftspalt erforderlich ist und damit ein deutlich verbesserter magnetischer Wirkungsgrad erreicht wird.In the embodiment shown, the stroke of the armature becomes one in one implemented a stroke of the valve. With the gear 30 can also Gear ratio can be obtained which is greater or less than one. This is achieved in that the upper levers 56 are longer or shorter than that lower lever 58 are. This allows, for example, a small Armature movement cause a large valve lift. This has the advantage that on Electromagnet 32 only a small air gap is required and therefore one significantly improved magnetic efficiency is achieved.

Prinzipiell kann mit einem Getriebe ein beliebiger Zusammenhang zwischen der Ankerbewegung und dem Ventilhub hergestellt werden. Dies kann zum einen vorteilhaft ausgenutzt werden, um die Nichtlinearität der Magnetkraft, in Abhängigkeit vom Abstand zwischen Anker und Spule zu kompensieren. Zum anderen kann bei unterschiedlichen Massen von Anker und Ventil ein Ausgleich der Beschleunigungskräfte erreicht werden.In principle, any connection between a gearbox armature movement and valve lift. On the one hand, this can can be used to advantage to the non-linearity of the magnetic force, in To compensate for the distance between armature and coil. To the others can compensate for different masses of armature and valve of the acceleration forces can be achieved.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in Figur 2 dargestellt, wobei für bereits bekannte Bauteile um 100 erhöhte Bezugszeichen verwendet werden.A second embodiment of the invention is shown in Figure 2, wherein for components already known, reference numerals increased by 100.

Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der vorher beschriebenen dadurch, daß zwei Aktuatoren 132 in Form von Elektromagneten vorgesehen sind. Diese Aktuatoren 132 sind zwischen den Druckgelenken 140 und den Druckkonussen 142 angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform üben die Elektromagnete bei Beaufschlagung der Spulen 150a mit einem Strom gegensinnig Druck auf die Druckgelenke 140 aus. Das Ventilgelenk 136 wird von den unteren Hebeln 158 nach unten verschoben und drückt auf den Ventilschaft 116, so daß das Ventil 112 ganz geöffnet wird.This embodiment differs from that previously described in that two actuators 132 are provided in the form of electromagnets. These actuators 132 are between the pressure joints 140 and the Pressure cones 142 arranged. In the embodiment shown, the practice Electromagnets when a current is applied to the coils 150a opposing pressure on the pressure joints 140. The valve joint 136 is from the lower levers 158 shifted down and pressed on the valve stem 116 so that valve 112 is fully opened.

Beim Beaufschlagen der Spulen 150b werden die Druckfedern 140 stärker verspannt und die Ventilgelenke 140 entlastet. Dadurch wird über die unteren Hebel 158 das Ventilgelenk 136 entlastet, so daß die Ventilfeder 124 das Ventil 112 schließen kann. Dabei ist es nicht notwendig, daß die Druckgelenke 140 mit den Ankerstäben 154 verbunden sind. When the coils 150b are loaded, the compression springs 140 become stronger clamped and the valve joints 140 relieved. This will over the bottom Lever 158 relieves the valve joint 136 so that the valve spring 124 the valve 112 can close. It is not necessary that the pressure joints 140 with the anchor rods 154 are connected.

Wie aus der Figur 2 hervorgeht, wird in dieser Ausführungsform die Wirkrichtung der Aktuatoren 132 jeweils um 90° umgelenkt. Besonders vorteilhaft bei dieser Ausführungsform ist, daß die Anker der beiden Elektromagnete stets gegensinnig arbeiten und damit ein optimaler Massenausgleich gewährleistet ist. Die Masse des Ventilschafts 116 kann in der Regel gegenüber den Ankermassen vernachlässigt werden. Sie kann jedoch auch durch eine am Aktuatorgelenk 138 angebrachte Ausgleichsmasse kompensiert werden.As can be seen from FIG. 2, the Direction of action of the actuators 132 are each deflected by 90 °. Especially The advantage of this embodiment is that the anchors of the two Electromagnets always work in opposite directions and thus an optimal one Mass balance is guaranteed. The mass of the valve stem 116 can in the Usually neglected compared to the anchor masses. However, it can also compensated by a compensating mass attached to the actuator joint 138 become.

Auch in dieser Ausführungsform kann ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes 130 größer oder kleiner eins erreicht werden, und zwar durch die Anordnung der Aktuatoren 132 und des Ventils 112. Das Übersetzungsverhältnis ist in dieser Ausführungsform durch den Wert bestimmt, den der Öffnungswinkel α zwischen den beiden oberen bzw. unteren Hebeln 156 bzw. 158 einnimmt, während sich die Vorrichtung 110 zwischen ihren beiden Endstellungen - Ventil 12 offen oder Ventil 12 geschlossen - bewegt. Für ein Übersetzungsverhältnis von eins muß der Öffnungswinkel α im Mittel 90° betragen. Bei größeren Werten für den Öffnungswinkel α führt ein kleiner Weg der Ankerplatten 152 zu einem großen Hub des Ventils 12, bei Werten für den Öffnungswinkel α kleiner als 90° führt ein großer Weg der Ankerplatten 152 zu einem kleinen Ventilhub. Das Übersetzungsverhältnis ist infolge der geometrischen Verhältnisse natürlich genaugenommen winkelabhängig; da die Anker der Aktuatoren 132 jedoch nur kleine Wege zurücklegen, kann diese Winkelabhängigkeit vernachlässigt werden.In this embodiment too, a gear ratio of Transmission 130 greater or less one can be achieved, by the Arrangement of actuators 132 and valve 112. The gear ratio is determined in this embodiment by the value that the opening angle α occupies between the two upper and lower levers 156 and 158, while the device 110 is between its two end positions - valve 12 open or valve 12 closed - moved. For a gear ratio of one, the opening angle α must be 90 ° on average. With larger values for a small path of the anchor plates 152 leads to the opening angle α large stroke of the valve 12, with values for the opening angle α less than 90 ° a large path of the anchor plates 152 leads to a small valve lift. The Gear ratio is natural due to the geometric relationships Strictly speaking, depending on the angle; since the anchors of the actuators 132 only travel small distances, this angle dependency can be neglected.

Ein weiterer Vorteil der zweiten Ausführungsform liegt darin, daß zwei kleinere Elektromagnete verwendet werden können, um dieselbe Betätigungskraft aufzubringen. Dies erlaubt den Einsatz von gesinterten runden Magnetkernen (sogenannten Pot.-cores), beispielsweise aus PM-Material, und einfacher herzustellenden Ankern. Diese Magnete sind mit geringeren Verlusten behaftet, haben einen besseren Wirkungsgrad und ein besseres dynamisches Verhalten. Another advantage of the second embodiment is that two smaller electromagnets can be used to provide the same actuation force applied. This allows the use of sintered round magnetic cores (so-called pot cores), for example made of PM material, and simpler to produce anchors. These magnets have less loss, have better efficiency and better dynamic behavior.

Die zweite Ausführungsform bietet außerdem durch die seitliche Anordnung der Aktuatoren den weiteren Vorteil einer geringeren Bauhöhe im Vergleich zu einer Vorrichtung mit einem oben liegendem Aktuator.The second embodiment also offers the side arrangement the actuators have the further advantage of a lower overall height compared to a device with an overhead actuator.

In einer nicht dargestellten Ausführungsvariante kann das Getriebe 30 auch mit nur zwei Hebeln versehen sein. Beispielsweise können bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 die beiden Hebel 156 weggelassen werden. Es muß lediglich sichergestellt sein, daß die beiden Hebel 158 sich ausschließlich synchron bewegen können. Zu diesem Zweck könnte an jedem der beiden Hebel 158 jeweils ein Zahnrad vorgesehen sein, die ineinander eingreifen, so daß sichergestellt ist, daß die beiden Hebel 158 immer spiegelbildlich zur Mittelachse des Ventils ausgerichtet sind. Es könnte auch das Ventilgelenk 136 in einer Schiebeführung geführt sein, die sich parallel zur Mittelachse des Ventils erstreckt.In an embodiment variant, not shown, the transmission 30 can also be provided with only two levers. For example, at Embodiment according to Figure 2, the two levers 156 are omitted. It it only has to be ensured that the two levers 158 are exclusive can move synchronously. To do this, either lever could be used 158 each a gear can be provided, which mesh with each other, so that it is ensured that the two levers 158 are always mirror images of the central axis of the valve are aligned. It could also be the valve joint 136 in one Sliding guide be guided, which is parallel to the central axis of the valve extends.

Gemäß einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsvariante könnten anstelle der Druckfedern 44, 144 andere Federn und/oder Druckfedern an anderen Orten des Getriebes verwendet werden. Es ist grundsätzlich jede Anordnung von entgegengesetzt wirkenden Federn geeignet, die das Ventil in eine Mittelstellung beaufschlagt, aus der das Ventil in die eine oder andere Richtung bewegt werden kann.According to a further embodiment variant, not shown instead of the compression springs 44, 144 other springs and / or compression springs on others Locations of the gearbox can be used. It is basically any arrangement of oppositely acting springs suitable, which put the valve in a central position acts from which the valve is moved in one direction or the other can.

Claims (9)

Vorrichtung (10; 110) zur nockenwellenlosen Betätigung eines Gaswechselventils (12; 112) einer Brennkraftmaschine, mit einem auf den Ventilschaft (16; 116) wirkenden Antriebselement, das wenigstens einen linear arbeitenden Aktuator (32; 132) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement ein Getriebe (30; 130) aufweist, das die Wirkrichtung des Aktuators umlenkt.Device (10; 110) for camshaft-less actuation of a gas exchange valve (12; 112) of an internal combustion engine, with a drive element acting on the valve stem (16; 116) and containing at least one linearly operating actuator (32; 132), characterized in that Drive element has a gear (30; 130) which deflects the direction of action of the actuator. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (32; 132) ein Elektromagnet ist.Device according to claim 1, characterized in that the actuator (32; 132) is an electromagnet. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (30) so ausgebildet ist, daß es die Wirkrichtung des Aktuators (32) um 180° umlenkt.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the gear (30) is designed such that it deflects the effective direction of the actuator (32) by 180 °. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegensinnig wirkende Aktuatoren (132) vorgesehen sind und das Getriebe (130) so ausgebildet ist, daß es die Wirkrichtung der Aktuatoren um 90° umlenkt.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that two oppositely acting actuators (132) are provided and the gear (130) is designed such that it deflects the direction of action of the actuators by 90 °. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Übersetzungsverhältnis größer oder kleiner eins aufweist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission has a transmission ratio greater or less than one. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (30; 130) vier in Form eines Vierecks angeordnete Hebel aufweist, die an ihren Enden mittels Gelenken (36, 38, 40; 136, 138, 140) verbunden sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the gear (30; 130) has four levers arranged in the form of a square, which are connected at their ends by means of joints (36, 38, 40; 136, 138, 140). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe aus zwei Hebeln besteht, die sich synchron spiegelbildlich zu einer Mittelachse des Ventils bewegen können. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the transmission consists of two levers which can move synchronously in mirror image to a central axis of the valve. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwangskopplung zwischen den beiden Hebeln vorgesehen ist.Device according to claim 7, characterized in that a positive coupling is provided between the two levers. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hebel durch ein Gelenk verbunden sind und daß das Gelenk in einer Schiebeführung geführt ist, die sich parallel zur Mittelachse des Ventils erstreckt.Apparatus according to claim 7, characterized in that the two levers are connected by a hinge and that the hinge is guided in a sliding guide which extends parallel to the central axis of the valve.
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