DE19728479C2 - Vorrichtung zur Betätigung eines Gaswechselventils mit einem elektromagnetischen Aktuator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung eines Gaswechselventils mit einem elektromagnetischen Aktuator nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Elektromagnetische Aktuatoren zur Betätigung von Gaswechselven­ tilen besitzen in der Regel zwei Schaltmagnete, einen Öffnungs­ magneten und einen Schließmagneten, zwischen deren Polflächen ein Anker koaxial zu einer Gaswechselventilachse des Gaswech­ selventils verschiebbar angeordnet ist. Der Anker wirkt direkt oder über einen Ankerbolzen auf einen Ventilschaft des Gaswech­ selventils. Bei Aktuatoren nach dem Prinzip des Massenschwin­ gers wirkt ein vorgespannter Federmechanismus, meist zwei vorgespannte Druckfedern, auf den Anker, und zwar eine obere und eine untere Ventilfeder. Die obere Ventilfeder wirkt in Öffnungsrichtung und die untere Ventilfeder in Schließrichtung des Gaswechselventils. Bei nicht bestromten Schaltmagneten wird der Anker durch die Ventilfedern in einer Gleichgewichtslage gehalten, die vorzugsweise mit der geometrischen Mitte zwischen den Schaltmagneten übereinstimmt.

Wird der Aktuator gestartet, wird der Schließmagnet oder der Öffnungsmagnet kurzzeitig übererregt oder der Anker durch eine Anschwingungsroutine in Schwingung versetzt, um diesen aus der Gleichgewichtslage anzuziehen. In geschlossener Stellung des Gaswechselventils liegt der Anker an der Polfläche des bestrom­ ten Schließmagneten an und wird von diesem gehalten. Der Schließmagnet spannt die in Öffnungsrichtung wirkende Ventilfe­ der vor. Um das Gaswechselventil zu öffnen, wird der Schließmagnet ausgeschaltet und der Öffnungsmagnet eingeschaltet. Die in Öffnungsrichtung wirkende Ventilfeder beschleunigt den Anker über die Gleichgewichtslage hinaus, so daß dieser von dem Öffnungsmagneten angezogen wird. Der Anker schlägt an die Polfläche des Öffnungsmagneten an und wird von dieser fest­ gehalten. Um das Gaswechselventil wieder zu schließen, wird der Öffnungsmagnet ausgeschaltet und der Schließmagnet eingeschal­ tet. Die in Schließrichtung wirkende Ventilfeder beschleunigt den Anker über die Gleichgewichtslage hinaus zum Schließmagne­ ten. Der Anker wird vom Schließmagneten angezogen, trifft auf die Polfläche des Schließmagneten auf und wird von diesem festgehalten.

Von Beginn an nicht berücksichtigte oder sich über der Zeit verändernde Größen, wie beispielsweise Fertigungstoleranzen einzelner Bauteile, Wärmedehnung unterschiedlicher Materialien usw., können dazu führen, daß der Anker nicht mehr vollständig an den Polflächen der Magnete zum Anliegen kommt, daß Spiel zwischen dem Ankerstößel und dem Ventilschaft entsteht und/oder das Gaswechselventil nicht mehr vollständig schließt.

Aus der auf einer älteren Anmeldung beruhenden DE 196 47 305 C1 ist ein Spielaus­ gleichselement bekannt, bei der ein Aktuator schwimmend in einem Zylinderkopf gelagert ist. Der Aktuator öffnet und schließt über einen Anker und zwei beidseitig in Bewegungsrich­ tung des Ankers angeordnete Elektromagnete ein Gaswechselven­ til. Auf der dem Gaswechselventil abgewandten Seite befindet sich zwischen einer Deckplatte und dem Aktuator ein Spielaus­ gleichselement, das sowohl positives als auch negatives Ventil­ spiel ausgleicht.

Das Spielausgleichselement weist ein erstes hydraulisches Element mit einem Spielausgleichskolben in einem Zylinder auf. Der Spielausgleichskolben liegt zwischen einem ersten, dem Gaswechselventil abgewandten, brennkraftmaschinenabhängig gesteuerten und einem zweiten, dem Gaswechselventil zugewandten Druckraum. Im Kolben befindet sich ein Rückschlagventil, das durch eine Rückhaltefeder in Schließstellung gehalten wird. Das Rückschlagventil öffnet bei Überdruck im ersten Druckraum in Richtung zum zweiten Druckraum. Die Rückhaltefeder ist so ausgelegt, daß das Rückschlagventil nicht öffnen kann, wenn kein Spiel vorhanden ist und schließt damit die Verbindung zwischen den beiden Druckräumen.

Zwischen dem Spielausgleichskolben und dem Zylinder liegt ein definiertes Spiel als Drosselverbindung, durch die Druckmittel aus dem zweiten Druckraum nach außen entweichen kann. Das Spielausgleichselement stützt sich an der oberen Deckplatte ab, die mit dem Zylinderkopf fest verbunden ist. Das Spielaus­ gleichselement kann nur Druckkräfte übertragen.

Wenn das Gaswechselventil nicht richtig schließt, weil der Aktuator zu weit in Richtung des Gaswechselventils verschoben ist, d. h. ein negatives Spiel vorliegt, stellt sich eine Druckerhöhung in dem zweiten Druckraum durch eine Ventilfeder des Gaswechselventils ein, die in Richtung Schließstellung wirkt. Diese Druckerhöhung bewirkt, daß das Druckmittel aus dem zweiten Druckraum über die Drosselverbindung entweichen kann, und zwar solange bis das Gaswechselventil wieder vollständig schließt.

Schließt das Gaswechselventil korrekt, liegt jedoch Spiel zwischen dem Ankerstößel und dem Gaswechselventil vor, wirkt die Ventilfeder des Gaswechselventils nicht mehr auf den zweiten Druckraum. Der Druck im zweiten Druckraum sinkt dadurch unter den des ersten Druckraums, so daß das Rückschlagventil gegen die Rückhaltefeder öffnet. Druckmedium strömt solange vom ersten in den zweiten Druckraum, bis das Spiel ausgeglichen ist. Dieser Ausgleich vollzieht sich über mehrere Arbeitsspiele des Ventils.

Das Spielausgleichselement ist nur in eine Bohrung des Aktua­ tors eingeschoben, so daß sich beide Teile gegeneinander verschieben lassen und damit leicht zu montieren sind. Dadurch tritt jedoch der Effekt auf, daß der Aktuator während der gesamten Zeit, in der der Schließmagnet betätigt wird, um das Gaswechselventil zu schließen, durch eine Reaktionskraft in Richtung Gaswechselventil entlastet wird. Ferner wird das Spielausgleichselement entlastet, sobald der Anker auf der Polfläche des Öffnungsmagneten auftrifft. Wird das Spielaus­ gleichselement entlastet, dehnt sich dieses aus. Öffnet der Aktuator das Gaswechselventil, entsteht eine entgegengesetzte Reaktionskraft, gegen die das Spielausgleichselement entspre­ chend seiner Funktion sperrt und nur langsam nachgeben kann. Dies hat zur Folge, daß sich das Spielausgleichselement immer mehr ausdehnt und das Gaswechselventil nicht mehr vollständig schließt. Es entsteht eine Art Aufpumpeffekt. Neben der Gefahr, daß das Gaswechselventil nicht richtig schließt und dabei verbrennt, hat der Schaltmagnet einen erhöhten Energiebedarf, um den Anker aus einer außermittigen Lage anzuziehen. Ferner entsteht ein sogenannter Hubverlust, indem sich der Aktuator während des Schließvorgangs entgegen der Gaswechselventilbewe­ gung verschiebt.

Dieses Problem wird durch eine weitere Variante aus dem Stand der Technik gelöst, bei der das Spielausgleichselement fest mit dem Aktuator verbunden ist und damit Zug- und Druckkräfte aufnehmen kann. Das Spielausgleichselement dieser zweiten Variante besitzt zusätzlich zu dem ersten ein zweites hydrauli­ sches Element mit einem Zylinder, in dem der erste Zylinder mit einer ringartigen Erweiterung geführt ist. Die ringartige Erweiterung dient gleichzeitig als Trennkolben zwischen einer oberen und einer unteren Druckkammer, die über einen ringförmi­ gen Drosselspalt verbunden sind. Im übrigen ist das Spielaus­ gleichselement aufgebaut wie die zuvor beschriebene Variante.

Wird über den Aktuator das Gaswechselventil geschlossen, wird die Reaktionskraft über den ersten Zylinder auf die untere Druckkammer übertragen. Da die Reaktionskraft nur eine kurze Zeit andauert, findet kein wesentlicher Druckmittelausgleich zwischen der oberen und der unteren Druckkammer statt. Der Aktuator bewegt sich nicht. Positives und negatives Spiel können jedoch über mehrere Ventilzyklen ausgeglichen werden.

Die Montage der Spielausgleichselemente, die auf Zug und Druck beansprucht werden, mit denen quasi der Aktuator an der Deck­ platte aufgehängt ist, ist besonders aufwendig und kompliziert, insbesondere weil die Gaswechselventile aus Platzgründen windschief, in Richtung des Aktuators divergierend zueinander eingebaut sind. Es muß pro Gaswechselventil und Aktuator eine Deckplatte mit Dichtungen und Schraubensatz vorgesehen werden.

Neben der aufwendigen Montage und der dadurch bedingten aufwen­ digen Konstruktion, verschieben die Ventilfedern den Aktuator bei nicht bestromten Schaltmagneten langsam nach oben, wodurch der Anker aus seiner geometrischen Mittellage zwischen den Polflächen der Schaltmagnete verschoben wird. Bei dem auf Zug und Druck beanspruchbaren Spielausgleichselement sperrt das zweite hydraulische Element entsprechend seiner Funktion gegen einen schnellen Ausgleich zurück in die Mittellage. Die Mittel­ lage wird, wenn überhaupt, erst nach mehreren Zyklen erreicht. Die Folge ist wiederum ein erhöhter Energiebedarf und die Gefahr, daß das Gaswechselventil nicht gehalten werden kann, weil dieses mit zu hoher Geschwindigkeit auf die Polfläche des Schließmagneten auftrifft und von diesem wieder abprallt oder nicht ausreichend nahe zum Öffnungsmagneten durch die obere Ventilfeder beschleunigt wird.

Es sind damit bei beiden Ausführungsarten aus dem Stand der Technik, infolge der sich über der Zeit verändernden Parameter, keine reproduzierbaren Ventilhubkurven erzielbar.

Aus der DE 33 11 250 A1 ist eine Vorrichtung zum Betätigen eines Gaswechselventils mit einem elektromagnetischen Aktuator bekannt, bei dem ein Spielausgleichselement zwischen einem Anker und einem Ventilschaft angeordnet ist, das nur Druckkräf­ te übertragen kann. Das Spielausgleichselement ist hermetisch abgeschlossen und besitzt keinen Druckanschluß, über den es mit Druckmedium versorgt wird.

Aus der auf einer älteren Patentanmeldung beruhenden DE 196 24 296 A1 ist eine Vorrichtung zur Betätigung eines Gaswechselventils mit einem elektromagnetischen Aktuator bekannt, bei dem zwischen einem Ankerstößel und einem Ventilschaft ein Spielausgleichselement angeordnet ist. Das Spielausgleichselement ist in einen zwi­ schen dem Ankerstößel und dem Ventilschaft angeordneten Tassen­ stößel eingesetzt, der seinerseits in Ventilachsrichtung verschiebbar in einer Bodenplatte des Aktuatorgehäuses geführt ist. In der Bodenplatte verläuft ein Ölversorgungskanal, der über eine Umfangsnut am Tassenstößel und eine Querbohrung mit dem hydraulischen Spielausgleichselement verbunden ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen mit einem Spielausgleichsele­ ment in der Art auszuführen, daß der Aufpumpeffekt weitgehend vermieden und eine schnelle Rückstellung in die Mittellage gesichert wird. Ferner sollte das Spielausgleichselement einfach zu montieren und mit einem Druckmedium zu versorgen sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können. Nach der Erfindung wird ein hydraulisches Spielausgleichselement vorgeschlagen, das über einen Kanal in Längsrichtung im Ankerstößel mit einem Druckanschluß verbunden ist.

Die Gaswechselventile müssen stets sicher schließen. Um dies zu erreichen, besitzen die Spielausgleichselemente, an denen sich die Gaswechselventile direkt oder indirekt abstützen, die Tendenz sich stets langsam zu verkürzen. Dies wird bei hydrau­ lischen Spielausgleichselementen mit einer entsprechenden Drosselstelle erreicht. Kommt der Anker nicht mehr ausreichend nahe an den Schließmagneten, weil sich die Spielausgleichsein­ richtung zu weit verkürzt hat, muß ein schneller Ausgleich in die entgegengesetzte Richtung stattfinden, welches mit einem sich öffnenden Rückschlagventil erreicht wird. Ein derartiger iterativer Prozeß mit einem schnellen und mit einem langsamen Ausgleich bewirkt, daß sich das Gaswechselventil ständig in einem Bereich einer optimalen Spieleinstellung bewegt.

Bei einem Spielausgleichselement mit einem Druckanschluß wird ein schnelles Nachfüllen über das Rückschlagventil sicherge­ stellt. Ferner wird das Spielausgleichselement mit Motorenöl durchspült, welches nach bestimmten Intervallen ausgetauscht wird. Luft und Kondensblasen werden durch den Spülvorgang beseitigt und im Spielausgleichselement befindet sich stets funktionsfähiges Öl.

Das Spielausgleichselement ist zwischen dem Ankerstößel und dem Ventilschaft zwischen einer oberen, in Öffnungsrichtung wirken­ den Ventilfeder und einer unteren in Schließrichtung wirkenden Druckfeder eingespannt. Beide Ventilfedern sind soweit vorge­ spannt, daß bei unbestromten Schaltmagneten sich der Anker in eine annähernd mittlere Läge zwischen Polflächen der Schaltmag­ nete einstellt und gleichzeitig in bzw. kurz vor der Schließ­ stellung des Gaswechselventils eine Restschließkraft von der unteren Ventilfeder auf das Spielausgleichselement, den Anker­ stößel und auf den Anker wirkt. Wird der Anker von dem Schließ­ magneten kurz vor dessen Polfläche angezogen und wird die kinetische Energie des Ankers vernachlässigt, so muß der Schließmagnet die Federkraft der oberen, in Öffnungsrichtung wirkenden Ventilfeder abzüglich der Restschließkraft der unteren, in Schlußrichtung wirkenden Ventilfeder aufbringen. Die gleiche Kraft, die der Schließmagnet aufzubringen hat, wirkt als Reaktionskraft entgegengesetzt am Aktuator. Diese Kraft entlastet das Spielausgleichselement aus dem Stand der Technik und führt u. a. zu dem Aufpumpeffekt. Bei dem Spielaus­ gleichselement zwischen dem Ankerstößel und dem Ventilschaft besteht dagegen ständig eine Druckspannung mindestens in Höhe der Restschließkraft, wodurch ein Aufpumpen weitgehend vermie­ den wird.

Der Aktuator besitzt eine vielfach größere Masse als das Gaswechselventil mit seinem Ventilschaft oder der Anker mit seinem Ankerstößel. Das Spielausgleichselement muß bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung zwischen dem Ankerstößel und dem Aktuator nur die kleine Masse des Ankers bzw. des Gaswech­ selventils verstellen, so daß ein gering auftretender Aufpump­ effekt durch kontrollierte Leckage kompensiert werden kann, ohne daß das Spielausgleichselement durch eine zu große Lecköl­ menge zu weich wird.

Um den schweren Aktuator zu bewegen ist ein hoher Energiebedarf erforderlich. Bei der Erfindung ist der Aktuator fest gelagert und es werden durch das Spielausgleichselement nur die kleinen Massen des Ankers mit seinem Ankerstößel bzw. des Gaswechsel­ ventils mit seinem Ventilschaft verstellt, wodurch Energie eingespart wird.

Durch die feste Lagerung des Aktuators, beispielsweise in einem Zylinderkopf oder in einem Aktuatorenträger, wird eine relativ aufwendige, schwimmende Lagerung vermieden. Ferner kann das Spielausgleichselement einfach nach der Montage des Gaswechsel­ ventils auf den Ventilschaft aufgesetzt oder mit dem Aktuator vormontiert werden.

Es können bei der erfindungsgemäßen Anordnung des Spielaus­ gleichselements zwischen dem Ankerstößel und dem Ventilschaft Spielausgleichselemente mit nur einem hydraulischen Element verwendet werden, d. h. die nur Druckkräfte und keine Zugkräfte aufnehmen. Damit wird sicher gestellt, daß sich nach einem erneuten Start die durch das Federsystem bestimmte Gleichge­ wichtslage des Ankers exakt und schnell wieder auf die geomet­ rische Mittellage zwischen den Polflächen des Öffnungsmagneten und des Schließmagneten einstellt. Bei der ersten Entlastung des Spielausgleichselements, d. h. bei der ersten Schließstellung des Gaswechselventils stellt sich das Spielausgleichsele­ ment auf die exakte Länge ein, ohne daß ein zweites hydrauli­ sches Element den Vorgang sperrt.

Es werden reproduzierbare Ventilhubkurven erzielt. Die Gaswech­ selventile schließen sicher exakt und geräuschoptimiert und die Aktuatoren können mit den Spielausgleichselementen einfach und schnell, mit geringem konstruktivem Aufwand montiert werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschla­ gen, daß das Spielausgleichselement nur im Bereich kurz vor und in der Schließstellung mit dem Druckanschluß verbunden ist. Nur wenn das Gaswechselventil geschlossen ist, d. h. mit seinem Ventilteller an einem Ventilsitzring anliegt, ergibt sich das Längenmaß, wie weit sich das Spielausgleichselement ausdehnen muß, damit auf der einen Seite das Gaswechselventil mit seinem Ventilteller sauber an dem Ventilsitzring abdichtet und an der anderen Seite der Anker exakt an der Polfläche des Schließmag­ neten zum Anliegen kommt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sowie die daraus resultie­ renden Vorteile sind der nachfolgenden Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen zu entnehmen. In der Beschreibung und in den Ansprüchen sind zahlreiche Merkmale im Zusammenhang dargestellt und beschrieben. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßiger­ weise auch einzeln betrachten und zu weiteren sinnvollen Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

Fig. 1 einen elektromagnetischen Aktuator und ein Gaswechsel­ ventil mit einem Spielausgleichselement, das über einen Kanal im Ankerstößel mit einem Druckanschluß verbunden ist und

Fig. 2 einen Aktuator nach dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1, bei dem der Ankerstößel einen Teil des Spielausgleichselements bildet.

Fig. 1 zeigt einen Aktuator 2 zur Betätigung eines Gaswechsel­ ventils 1, der in einer Ausnehmung 35 in einem Bauteil 3 fest gelagert ist, beispielsweise in einem Aktuatorenträger oder in einem Zylinderkopf. Der Aktuator 2 besitzt einen Öffnungsmagne­ ten 4 und einen Schließmagneten 5, zwischen denen ein Anker 6 axial verschiebbar angeordnet ist. Der Anker 6 ist auf einem Ankerstößel 16, 17 befestigt oder mit diesem einstückig ausge­ führt, mit dem er auf einen Ventilschaft 9 des Gaswechselven­ tils 1 wirkt. Ferner besitzt der Aktuator 2 ein Federsystem 8 unterhalb des Öffnungsmagneten 4 mit einer unteren, in Schließ­ richtung wirkenden Ventilfeder 30 und mit einer oberen, in Öffnungsrichtung wirkenden Ventilfeder 31. Die untere Ventilfe­ der 30 stützt sich in Richtung Gaswechselventil 1 an dem Bauteil 3 und in die vom Gaswechselventil 1 abgewandte Richtung an einem auf dem Ventilschaft 9 befestigten Federteller 32 ab. Die obere Ventilfeder 31 stützt sich in Richtung Gaswechselven­ til 1 an einem auf dem Ankerstößel 7 befestigten Federteller 33 und in die vom Gaswechselventil 1 abgewandte Richtung an dem Öffnungsmagneten 4 ab. Die Ventilfedern 30, 31 sind soweit vorgespannt, daß sich bei unbestromten Schaltmagneten 4, 5 der Anker 6 in eine annähernd mittlere Position zwischen den Schaltmagneten 4, 5 einstellt und unmittelbar vor der Schließ­ stellung des Gaswechselventils 1 eine Restschließkraft der unteren Ventilfeder 30 und unmittelbar vor der Öffnungsstellung eine Restöffnungskraft der oberen Ventilfeder 31 vorhanden ist.

Zwischen dem Ankerstößel 7 und dem Ventilschaft 9 ist ein hydraulisches Spielausgleichselement 11, 12 durch die Vorspan­ nung der Ventilfedern 30, 31 eingespannt.

Das Spielausgleichselement 11 wird über einen sich in Längs­ richtung erstreckenden Kanal 18 in dem Ankerstößel 16 mit Drucköl versorgt bzw. ist mit dem Druckanschluß 13 verbunden. Eine Führung für das Spielausgleichselement 11 und insbe­ sondere eine Tasse ist nicht erforderlich. Die Reibung am Spielausgleichselement 11 entfällt und die bewegte Masse wird geringer.

Das Drucköl wird von dem Druckanschluß 13 über einen Kanal 46 einem Ring 47 unterhalb des Öffnungsmagneten 4 über eine Ringnut 49 an der zum Gaswechselventil 1 weisenden Stirnseite des Ringes 47 zugeführt. Innerhalb des Ringes 47 wird es zu einer zweiten, am inneren Umfang des Ringes 47 angeordneten Ringnut 48 geführt. Der Ring 47 stützt sich in Richtung Gaswechselventil 1 an einer Stufe 51 in dem Bauteil 3 und in die vom Gaswechselventil 1 abgewandte Richtung am Öffnungsmagneten 4 ab, bzw. stützt sich der Öffnungsmagnet 4 auf dem Ring 47 ab, wodurch der Ring 47 in Längsrichtung exakt positioniert ist. Unterhalb des Öffnungs­ magneten 4 ist der Weg zum Spielausgleichselement 11 relativ kurz und das Drucköl kann günstig zugeführt werden, ohne daß die Bewegung des Ankers 6 behindert wird. Die Ringnut 48 schließt nach innen an einer Führung 21 des Ankerstößels 16 an, die in den Öffnungsmagneten 4 eingesetzt ist. Im Bereich der Ringnut 48 besitzt die Führung 21 einen Querkanal 45, der nach innen zum Ankerstößel 16 in einer Ringnut 20 mündet. Kurz vor und in der Schließstellung kommt ein mit dem Kanal 18 verbunde­ ner Querkanal 19 im Ankerstößel 16 über der Ringnut 20 in der Führung 21 zum Liegen. Das Spielausgleichselement 11 wird damit kurz, vor und in der Schließstellung mit dem Druckanschluß 13 verbunden und mit Drucköl versorgt, um sich, falls erfor­ derlich, auf eine entsprechende Länge auszudehnen.

Durch die Ringnuten 49, 48 und 20 können der Ring 47, die Führung 21 und der Ankerstößel 16 rotationssymmetrisch, unab­ hängig von der Ausrichtung eingebaut werden, wodurch die Montage vereinfacht wird. Ferner trägt zu einer einfachen Montage bei, daß die Führung 21 in Längsrichtung durch eine Stufe 50 am Öffnungsmagneten 4 fixiert ist, wodurch der Querka­ nal 45 in der Führung 21 in Längsrichtung bei der Montage leicht und exakt positioniert werden kann. Der Ring 47 kann als Einzelteil ausgeführt sein; er kann aber auch einstückig am Öffnungsmagneten 4 angeformt sein und somit mit diesem einen integralen Bestandteil bilden.

Der Kanal 18 kann auch in anderen Bereichen wie in der Führung 21 des Ankerstößels 16 mit dem Druckanschluß 13 verbunden werden, beispielsweise bei einem durchgehenden Kanal 18 aus der Richtung des Schließmagneten 5. Die Führung 21 eignet sich hierfür jedoch besonders gut, da eine vorhandene Reibfläche genutzt wird, d. h. keine neue hinzukommt und diese zusätzlich mit Drucköl geschmiert und dadurch die Reibung reduziert wird.

Das Spielausgleichselement 11 besitzt einen Zylinder 22 und einen Kolben 24, zwischen denen ein Druckraum 26 eingeschlossen ist. Der Druckraum 26 ist über eine nicht dargestellte Drossel mit einem angrenzenden Raum 28, einem Federraum, und über ein Rückschlagventil 27 mit dem Kanal 18 verbunden.

Das Spielausgleichselement 11 ist als eigenständige, funktions­ fähige Einheit ausgeführt, die auf den Ankerstößel 16 aufge­ steckt ist und damit vormontierbar und vorab überprüfbar ist. Vorzugsweise ist das Spielausgleichselement 11 leicht aufsteck­ bar und trotzdem verliersicher ausgeführt, beispielsweise durch einen nicht dargestellten O-Ring, der in eine Ringnut greift.

In Fig. 2 ist ein Spielausgleichselement 12 dargestellt, bei dem ein Kolben 25 durch einen Teil des Ankerstößels 17 gebildet wird. Es wird nur eine Art Zylinder 23 über den Ankerstößel 17 geschoben, zwischen dem und dem Ankerstößel 17 der Druckraum 26 gebildet wird. Das Rückschlagventil 27 ist in eine Ausnehmung 55 in den Ankerstößel 17 eingesetzt. Das Spielausgleichselement 12 kann kostengünstiger und leichter ausgeführt werden. Die bewegte Masse wird reduziert. Möglich ist, auch, daß der Ventil­ schaft 9 Teile des Spielausgleichselements 12 bildet, bei­ spielsweise indem der Zylinder 23 einstückig mit dem Ventil­ schaft 9 ausgeführt ist, d. h. das Spielausgleichselement 12 könnte bis auf das Rückschlagventil 27 vollständig von dem Ankerstößel 17 und dem Ventilschaft 9 gebildet werden.

Ist der Aktuator 2 gestartet, stellt sich das Spielausgleichs­ element 11, 12 bei der ersten Schließstellung des Gaswech­ selventils 1 auf seine exakte Länge ein, d. h. daß der Anker 6 exakt an der Polfläche des Schließmagneten 5 zum Anliegen kommt und ein Ventilteller des Gaswechselventils 1 vollständig an einem Ventilsitzring abdichtet. Während des gesamten Be­ triebs steht das Spielausgleichselement 11, 12 unter Druckspannung und hat die Tendenz sich zu verkürzen, um stets sicher zu schließen, indem ständig über eine Drossel Öl in den Federraum abfließt. Wenn das Spielausgleichselement 11, 12 durch die Leckage zu kurz geworden ist, stellt sich dieses wieder in der Schließstellung des Gaswechselventils 1 auf die, exakte Länge ein, indem das Rückschlagventil 27 öffnet und der Druckraum 26 mit dem Druckanschluß 13 verbunden wird. Duch diesen iterativen Prozeß bewegt sich das Gaswechselventil 1 ständig in einem Bereich eines optimalen Spiels, ohne daß sich das Spielausgleichselement 11, 12 aufpumpt.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Betätigung eines Gaswechselventils (1) mit einem elektromagnetischen Aktuator (2), der in einem Bauteil (3) gelagert ist und einen Öffnungsmagneten (4) und einen Schließmagneten (5) aufweist, zwischen denen ein Anker (6) axial verschiebbar angeordnet ist, der über einen Ankerstößel (16, 17) gemeinsam mit einem Federsystem (8) auf den Ventil­ schaft (9) des Gaswechselventils (1) wirkt, wobei die Vorrich­ tung mit einem hydraulischen Spielausgleichselement (11, 12) ausgestaltet ist, das zwischen dem Ankerstößel (16, 17) und dem Ventilschaft (9) angeordnet und über einen Druckanschluß (13) mit einem Druckmedium versorgt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerstößel (16, 17) in Längsrichtung einen Kanal (18) hat, über den das Spielausgleichselement (11, 12) mit dem Dru­ ckanschluß (13) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spielausgleichselement (11, 12) im Bereich kurz vor und in Schließstellung des Gaswechselventils (1) mit dem Druckanschluß (13) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (18) in Richtung Anker (6) verschlossen und unterhalb des Öffnungsmagneten (4) über einen Querkanal (19) mit dem Dru­ ckanschluß (13) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querkanal (19) über eine Ringnut (20) mit dem Druckanschluß (13) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (18) über eine Führung (21) des Ankerstößels (16, 17) mit dem Druckanschluß (13) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spielausgleichselement (11, 12) einen zwischen einem Zylinder (22, 23) und einem Kolben (24, 25) eingeschlossenen Druckraum (26) besitzt, der über ein Rück­ schlagventil (27) mit dem Druckanschluß (13) und über eine Drossel mit einem angrenzenden Raum (28) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerstößel (17) und/oder der Ventil­ schaft (9) zumindest einen Teil (25) des Spielausgleichsele­ ments (12) bilden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerstößel (17) den Kolben (25) des Spielausgleichselements (12) bildet.