DE19737967A1 - Vorrichtung zum Betätigen eines Gaswechselventils mit einem elektromagnetischen Aktuator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen 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 über einen Ankerstößel auf den Ventilschaft des Gaswechselventils. Bei Aktuatoren nach dem Prinzip des Massenschwingers wirkt ein vorgespannter Federmechanismus, meist zwei vorgespannte Druck­ federn, auf den Anker, und zwar eine obere und eine untere Ventilfeder. Die obere Ventilfeder wirkt in Öffnungsrichtung und die untere Ventilfeder in Schließrichtung des Gaswechsel­ ventils. Bei nicht bestromten Schaltmagneten wird der Anker durch die Ventilfedern in einer Gleichgewichtslage gehalten, die vorzugsweise mit der geometrischen bzw. mit einer energeti­ schen Mitte zwischen den Schaltmagneten übereinstimmt.

Wird der Aktuator gestartet, wird der Schließmagnet oder der Öffnungsmagnet kurzzeitig übererregt oder der Anker durch eine Anschwingungsroutine in seiner Resonanzfrequenz angeregt, um ihn aus der Gleichgewichtslage anzuziehen. In geschlossener Stellung des Gaswechselventils liegt der Anker mit einer ersten Anlauffläche an der Polfläche des bestromten Schließmagneten an und wird von diesem gehalten. Der Schließmagnet spannt die in Öffnungsrichtung wirkende Ventilfeder vor. Um das Gaswechsel­ ventil 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 trifft mit seiner zweiten Anlauffläche auf die Polfläche des Öffnungsmagneten und wird von dieser festgehal­ ten. 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.

Neben Kräften, die auf einen Ventilteller des Gaswechselventils wirken und insbesondere beim Öffnen überwunden werden müssen, treten in der Vorrichtung durch Führungsreibung, innere Reibung der Federn und aerodynamischer Dämpfung Verluste in Öffnungs­ richtung und in Schließrichtung auf, die kompensiert werden müssen, damit die Vorrichtung auf Dauer funktioniert, d. h. das Gaswechselventil sicher schließt und öffnet. Die Zeit zwischen dem Ablösen von einer Polfläche und dem Auftreffen auf der gegenüberliegenden Polfläche des Ankers bewegt sich im Bereich weniger Millisekunden. In dieser sehr kurzen Zeit ist es schwierig durch regelungstechnische Maßnahmen exakt die erfor­ derliche Energie einzukoppeln. Daher ist es erforderlich, die Vorrichtung mit einer gewissen Überschußenergie zu betreiben, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.

Durch die Überschußenergie trifft der Anker mit einer hohen Geschwindigkeit auf die Polflächen der Magnete auf, mit der Folge, daß der Verschleiß zunimmt und die Geräuschemission beachtlich ist.

Aus der DE 39 20 931 A1 ist eine Dämpfungseinrichtung bekannt, die den Anker vor der Polfläche abbremst, indem Gas zwischen dem Anker und der Polfläche komprimiert wird. Das Spiel zwi­ schen dem Anker und einem Hubring verkleinert sich vor der Polfläche und damit der Abströmungsquerschnitt für das Gas. Dabei wird zusätzlich Energie in Volumenänderungsarbeit umge­ setzt - es darf nur die Überschußenergie im System kurz vor Erreichen der Endlage abgebaut werden. Der Anker sollte nur kurz vor den Polflächen gebremst und sich im restlichen Bereich zwischen den Polflächen möglichst ungebremst, d. h. gegen einen geringen Gegendruck bewegen, damit die Dämpfung die Steuercha­ rakteristik des Gaswechselventils sowie den Wirkungsgrad beeinträchtigt und das Gaswechselventil gleichmäßig, schnell, nahezu vollständig geöffnet und geschlossen werden kann. Um bei gasförmigen Medien einen ausreichenden Gegendruck aufzubauen, ist eine große Volumenänderung erforderlich. Hier muß weit vor der Polfläche begonnen werden das Gas zu komprimieren, um kurz vor der Polfläche eine ausreichende Dämpfung zu erreichen. Das Gaswechselventil schließt und öffnet dadurch über weite Berei­ che langsamer, wodurch wiederum Energie zugeführt werden muß.

Bei Einrichtungen, die den Anker in erster Linie durch elasti­ sche Verformung abbremsen, beispielsweise mit einem federnd gelagerten Anker, wie dies aus der DE 30 24 109 C2 bekannt ist, muß eine erhöhte Halteenergie von dem Magneten aufgebracht werden, damit der Anker nicht durch die in der Feder gespei­ cherten Energie von der Polfläche wieder weg katapultiert wird.

Ferner ist aus der US 4 794 890 eine Dämpfungseinrichtung für eine Ventilsteuerung bekannt, bei der eine hydraulische Dämp­ fung mit einer elastischen Dämpfung kombiniert ist. Die Ventil­ steuerung besitzt zwei Anker, einen oberen Schließanker und einen unteren Öffnungsanker, die zwischen zwei Polflächen eines oberen Schließmagneten und eines unteren Öffnungsmagneten verschiebbar angeordnet sind. Zwischen den Ankern befindet sich ein in einem gehäusefesten Zylinder geführter Hydraulikkolben und jeweils zwischen dem Kolben und dem Anker zwei gegeneinan­ der gerichtete Tellerfedern, die mit dem Anker zur gemeinsamen Bewegung verbunden sind. Bei geschlossener Stellung wird der Schließanker von dem Schließmagneten gehalten. Wird das Gas­ wechselventil geöffnet, stößt der Schließmagnet den Schließan­ ker ab und der Öffnungsanker wird von dem Öffnungsmagneten angezogen. Kurz bevor der Öffnungsanker auf die Polfläche des Öffnungsmagneten auftrifft wird dieser gedämpft, indem der Kolben auf die Tellerfedern trifft und diese vorspannt und sich der Kolben im Zylinder verschiebt. Beim Schließen des Gaswech­ selventils läuft der Vorgang entsprechend in die entgegenge­ setzte Richtung ab. Durch die zwei Anker und die dazwischen angeordneten Tellerfedern und dem Kolben entsteht eine aufwen­ dige Konstruktion mit vielen Einzelteilen und mit einer großen bewegten Masse sowie Bauhöhe.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, mit möglichst wenig zusätzlichen Bauteilen die Überschußenergie des Ankers und des Ventils auf einem kurzen Weg vor der Polfläche des Magneten abzubauen, ohne daß die Haltekräfte wesentlich erhöht werden müssen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.

Mit einem separaten Dämpfungselement, d. h. mit einem eigenen hierfür vorgesehenen Bauteil mit einem Dämpfungskolben und einem Zylinder, die zueinander durch ein nichtgasförmiges Medium gedämpft verschiebbar sind, können genau bestimmte Gegenkräfte geschaffen werden, um den Anker kurz vor einer Polfläche eines Magneten zu bremsen, ohne daß der Anker und das Gaswechselventil zwischen den Magneten in ihrer Bewegung behindert werden. Wird der Dämpfungskolben oder der Zylinder gegen ein nichtgasförmiges Material verschoben, kann auf einer kurzen Strecke eine hohe Gegenkraft erzeugt werden. Dabei kann vorübergehend ein Teil der Überschußenergie elastisch aufgenom­ men werden, bevor sie in dem Dämpfungselement abgebaut wird. Gasförmige Medien sind deshalb ausgenommen, da eine große Volumenänderung für einen ausreichend hohen Gegendruck und damit eine große Strecke erforderlich ist. Bei geschlossenen, unter Druck stehenden Systemen mit Gas kann zwar ein hoher Gegendruck auf kurzen Strecken erreicht werden, jedoch wird ein großer Anteil der Bewegungsenergie in Spannenergie umgewandelt, wodurch eine erhöhte Haltekraft von dem Magneten aufzubringen ist, damit der Anker nicht von der Polfläche wieder weg kata­ pultiert wird.

Aus dem Dämpfungselement austretendes Dämpfungsmaterial kann die Funktion einzelner Bauteile behindern, beispielsweise bei Öl können die Polflächen der Magnete und die Anlaufflächen des Ankers verölen, wodurch sich der Anker schlechter von den Polflächen ablöst. In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Dämpfungselement in sich ein geschlosse­ nes System bildet, d. h. das Dämpfungsmaterial ist nach außen dicht verschlossen.

Wird als Dämpfungsmaterial Öl verwendet, kann dies durch Dichtungen erreicht werden.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch anstatt Öl plastisch verformbare Materialien zu verwenden, die mit einem geringen Aufwand sicher nach außen abgedichtet werden können. Dies wird bei einer Ausgestaltung der Erfindung erreicht, indem der Dämpfungskolben über eine Passung im Zylinder verschiebbar geführt ist.

Der Anker sollte von einer hohen Geschwindigkeit durch eine große Gegenkraft auf eine geringe Geschwindigkeit vor der Polfläche abgebremst und unmittelbar vor der Polfläche bei der geringen Geschwindigkeit nahezu ohne Gegenkraft durch den Magneten an die Polfläche angezogen werden können. Nachdem Ablösen der Anlauffläche des Ankers von der Polfläche sollte sich der Dämpfer möglichst schnell in seine Ausgangsstellung zurückstellen.

Ist das Dämpfungsmaterial Öl, kann dies mit einer Drosselstelle in die eine Richtung und mit einem Rückschlagventil mit einem großen Durchströmungsquerschnitt in die andere Richtung er­ reicht werden.

Öl ist jedoch insbesondere bei höheren Temperaturen schwieriger abzudichten. Um ein entsprechend den Anforderungen beschriebe­ nes Dämpfungselement zu erhalten, das mit geringem Aufwand sicher dicht nach außen verschlossen ist, wird in einer Ausge­ staltung der Erfindung vorgeschlagen, ein zähflüssiges bzw. pastöses Material als Dämpfungsmaterial zu verwenden, dessen Scherspannung mit der Verformungsgeschwindigkeit stark zunimmt.

Derartige Eigenschaften können insbesondere bei Kunststoffela­ stomeren gezielt geschaffen werden, wodurch diese Stoffe besonders für diesen Einsatz geeignet sind. Solche Stoffe sind dem Fachmann unter der Bezeichnung "bouncing putty" bekannt und beruhen vorzugsweise auf siliziumorganischen Polymeren.

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 zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu weiteren sinnvollen Kombinationen zusammen­ fassen.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils mit einem eingebauten Dämpfungselement,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt des Dämpfungselements aus Fig. 1 und

Fig. 3 eine Variante zu Fig. 2.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Betätigen eines Gaswechsel­ ventils 1 mit einem Aktuator 2, der einen Öffnungsmagneten 3 und einen Schließmagneten 4 aufweist. Zwischen Polflächen 5, 6 der Magnete 3, 4 ist ein Anker 7 axial verschiebbar angeordnet, der wechselweise mit seinen Anlaufflächen 8, 9 auf die Polflä­ chen auftrifft und von den Magneten 3, 4 in zwei getrennten Schaltpositionen gehalten wird.

Der Anker 7 ist auf einem Ankerstößel 22 befestigt oder mit diesem einstückig ausgeführt, mit dem er auf einen Ventilschaft 23 des Gaswechselventils 1 wirkt. Ferner besitzt der Aktuator 2 ein Federsystem 24 unterhalb des Öffnungsmagneten 3 mit einer unteren, in Schließrichtung wirkenden Ventilfeder 25 und mit einer oberen, in Öffnungsrichtung wirkenden Ventilfeder 26. Die untere Ventilfeder 25 stützt sich in Richtung Gaswechselventil 1 an dem Bauteil 27 und in die vom Gaswechselventil 1 abgewand­ te Richtung an einem auf dem Ventilschaft 23 befestigten Federteller 28 ab. Die obere Ventilfeder 26 stützt sich in Richtung Gaswechselventil 1 an einem auf dem Ankerstößel 22 befestigten Federteller 29 und in die vom Gaswechselventil 1 abgewandte Richtung an dem Öffnungsmagneten 3 ab. Die Ventilfe­ dern 25, 26 sind soweit vorgespannt, daß sich bei unbestromten Schaltmagneten 3, 4 der Anker 7 in eine annähernd mittlere Position zwischen den Schaltmagneten 3, 4 einstellt und unmit­ telbar vor der Schließstellung des Gaswechselventils 1 eine Restschließkraft der unteren Ventilfeder 25 und unmittelbar vor der Öffnungsstellung eine Restvorspannungskraft der oberen Ventilfeder 26 vorhanden ist.

Wird der Aktuator 2 gestartet, wird entweder der Schließmagnet 4 oder der Öffnungsmagnet 3 übererregt oder der Anker 7 mit einer Schwingungsroutine mit seiner Resonanzfrequenz angeregt, um ihn zu einer Polfläche 5, 6 zu bewegen und dort zu halten. In geschlossener Stellung des Gaswechselventils 1 liegt der Anker 7 mit seiner ersten Anlauffläche 9 an der Polfläche 6 des bestromten Schließmagneten 4 an und wird von diesem gehalten. Der Schließmagnet 4 spannt die in Öffnungsrichtung wirkende obere Ventilfeder 26 vor. Um das Gaswechselventil 1 zu öffnen, wird der Schließmagnet 4 ausgeschaltet und der Öffnungsmagnet 3 eingeschaltet. Die in Öffnungsrichtung wirkende Ventilfeder 26 beschleunigt den Anker 7 über die Gleichgewichtslage hinaus, so daß dieser von dem Öffnungsmagneten 3 angezogen wird. Der Anker 7 trifft mit seiner zweiten Anlauffläche 8 auf die Polfläche 5 des Öffnungsmagneten 3 und wird von diesem festgehalten. Um das Gaswechselventil 1 wieder zu schließen, wird der Öffnungsmagnet 3 ausgeschaltet und der Schließmagnet 4 eingeschaltet. Die in Schließrichtung wirkende Ventilfeder 25 beschleunigt den Anker 7 über die Gleichgewichtslage hinaus zum Schließmagneten 4. Der Anker 7 wird vom Schließmagneten 4 angezogen, trifft auf die Polfläche 6 des Schließmagneten 4 auf und wird von diesem festgehalten. Mit dem Auftreffen des Ankers 7 trifft ein Ventilteller 30 auf einen Ventilsitzring 31 auf und verschließt einen nicht näher dargestellten Kanal.

Neben dem dargestellten und beschriebenen Feder-Masse-Schwinger mit einer unteren und einer oberen Ventilfeder 25, 26 sind auch andere Mechanismen möglich, den Anker 7 gemeinsam mit dem Gaswechselventil 1 von einer Schaltstellung in die andere zu bewegen, wie beispielsweise vollständig durch elektromagneti­ sche Kräfte oder mit einem Nockenantrieb usw. .
Die Vorrichtung muß mit einer gewissen Überschußenergie betrie­ ben werden, damit stets das Gaswechselventil sicher schließt und öffnet, wodurch der Anker 7 und der Ventilteller 30 mit einer hohen Geschwindigkeit auf die Polflächen 5, 6 bzw. auf den Ventilsitzring 31 auftreffen. Dies führt zu einer hohen Geräuschemission und zu einem erhöhten Verschleiß. Um dies zu vermeiden, ist in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung in Fig. 1 ein Dämpfungselement 10 im Schließmagneten 4 befestigt, das die Überschußenergie der Ankerplatte kurz vor dem Auftreffen auf der Polfläche des Schließmagneten 4 und des Gaswechselventils 1 kurz vor dem Auftreffen auf den Ventilsitzring 31 abbaut. Der nachfolgend beschriebene Aufbau und die Funktion des Dämpfungs­ elements 10 gelten entsprechend für ein Dämpfungselement im Öffnungsmagneten 3, bis auf wenige bauraumbedingte Unterschie­ de, die jedoch an der betreffenden Stelle erwähnt werden.

Das Dämpfungselement 10 ist mittig im Schließmagneten 4 in einer Ausnehmung 14 befestigt. Das Dämpfungselement 10 wirkt nur unmittelbar bevor der Anker 7 auf die Polfläche des Schließmagneten 4 bzw. der Ventilteller 30 auf den Ventilsitz­ ring 31 trifft und behindert nicht die Bewegung des Ankers 7 in Richtung Öffnungsmagnet 3, wodurch nur ein Anker 7 erforderlich ist.

Durch die mittige Anordnung wird nur eine kleine Fläche für das Dämpfungselement 10 in der Polfläche 6 benötigt. Bei gleicher Baugröße verkleinert sich die Polfläche 6 nur unwesentlich. Ferner ist in der Mitte der Einfluß auf das Magnetfeld sehr gering. Möglich ist jedoch auch, ein oder mehrere ringförmige Dämpfungselemente in den Polflächen 5, 6 oder ein oder mehrere Dämpfungselemente auf dem Umfang der Polflächen 5, 6 anzuord­ nen, was sich insbesondere für den Öffnungsmagneten 3 anbietet, bei dem eine mittige Anordnung durch den Ankerstößel 22 mögli­ cherweise eine aufwendigere Konstruktion des Dämpfungselements zur Folge haben könnte.

Das Dämpfungselement 10 besteht aus einem Dämpfungskolben 11, der gegen ein Dämpfungsmaterial 13 verschiebbar in einem Zylinder 12 gelagert ist (Fig. 2 und 3), wobei auch möglich ist, daß der Zylinder verschiebbar und der Kolben fest gelagert ist. Der Dämpfungskolben 11 ragt aus der Polfläche 6 des Schließma­ gneten 4 in Richtung Anlauffläche 9 des Ankers 7, und wirkt direkt auf den Anker 7. Zusätzliche Bauteile und bewegte Massen werden eingespart, wie beispielsweise am Anker 7 angebrachte Stößel, über die das Dämpfungselement 10 auf den Anker 7 wirkt.

Vorzugsweise ragt der Dämpfungskolben 11 soweit aus der Polflä­ che 6, daß die Geschwindigkeit des Ankers 7 auf einem möglichst kurzen Weg bis zur Polfläche 6 auf nahezu Null abgebremst werden kann.

Um von Beginn an nicht exakt bestimmbare oder sich über der Zeit verändernde Größen, wie beispielsweise Fertigungstoleran­ zen einzelner Bauteile, Wärmedehnung unterschiedlicher Materia­ lien usw. berücksichtigen und das Dämpfungselement 10 exakt einstellen zu können, ist das Dämpfungselement 10 im Schließma­ gneten 4 in Bewegungsrichtung 19 verschiebbar gelagert. Dies kann über eine Vielzahl verschiedener, dem Fachmann geläufiger Verstellmechanismen erreicht werden, wie beispielsweise über Klemmechanismen, Verstellschrauben usw. Im Ausführungsbeispiel ist der Zylinder 12 über ein Außengewinde 20 in einem Innenge­ winde 21 in der Ausnehmung 14 verstellbar gelagert. Die Ausneh­ mung 14 erstreckt sich in Bewegungsrichtung 19 des Dämpfungs­ kolbens 11 durch den gesamten Schließmagneten 4, von der Polfläche 6 bis zu der dem Gaswechselventil 1 abgewandten Seite des Schließmagneten 4. Ferner erstreckt sich das Innengewinde 21 über die gesamte Ausnehmung 14, wodurch das Dämpfungselement 10 von der dem Gaswechselventil 1 abgewandten Seite des Schließmagneten 4 einstellbar, montierbar und bei Bedarf demontierbar und auswechselbar ist. Nachdem das Dämpfungsele­ ment 10 exakt eingestellt ist, wird es mit einer nicht näher dargestellten Arretiervorrichtung fixiert, wie beispielsweise mit einer Kontermutter, einer Feststellschraube oder einem sonstigen dem Fachmann geläufigen Mechanismus.

Erfindungsgemäß wird ein nichtgasförmiges, vorzugsweise pla­ stisch verformbares Dämpfungsmaterial 13 verwendet, gegen das der Dämpfungskolben 11 verschoben wird.

Die Anforderungen an das Material 13 ergeben sich aus der Aufgabe des Dämpfungselements 10, bei einer großen Geschwindig­ keit des Ankers 7 eine große Gegenkraft zu erzeugen, um den Anker 7 auf einem kurzen Weg abzubremsen und bei einer kleinen Geschwindigkeit des Ankers 7, unmittelbar vor der Polfläche 6 möglichst eine kleine Gegenkraft zu erzeugen, daß der Anker 7 durch den Schließmagneten 4 leicht an die Polfläche 6 angezogen werden kann.

Liegt der Anker 7 an der Polfläche 6 an, sollte das Dämpfungs­ element 10 mit einer möglichst kleinen Kraft auf den Anker wirken, damit die Haltekraft des Schließmagneten 4 nicht wesentlich erhöht werden muß.

Löst sich der Anker 7 von der Polfläche 6 ab, sollte sich das Dämpfungselement 10 schnell in seine Ausgangsstellung vor dem Dämpfungsvorgang zurückstellen.

Ferner sollte das Dämpfungselement 10 ein nach außen geschlos­ senes System darstellen, wodurch keine austretenden Stoffe die restlichen Funktionen der Vorrichtung behindern.

Die großen Gegenkräfte bei hohen und die kleinen Gegenkräfte bei kleinen Geschwindigkeiten des Ankers 7 werden vorzugsweise durch zähflüssige bzw. pastöse Materialien 13 erreicht, deren Scherspannung mit der Verformungsgeschwindigkeit stark zunimmt. Derartige Eigenschaften können gezielt bei Kunststoffelastome­ ren und insbesondere bei Elastomeren auf einer siliziumorgani­ schen Basis geschaffen werden.

Die zähflüssigen Materialien 13 können zudem leicht nach außen abgedichtet werden. In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Dämpfungskolben 11 über ein Passung im Zylinder 12 verschiebbar gelagert, das bei entsprechend zähflüssigen Materialien 13 als Dichtung ausreicht. Zusätzliche Dichtungen können gespart werden.

Damit der Dämpfungskolben 11 gegen das Material 13 verschiebbar ist und nicht klemmt, muß entweder das Material 13 kompressibel oder es muß ein Raum vorhanden sein, in den das Material 13 verdrängt werden kann. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein entsprechender Raum vorgesehen (Fig. 2 und 3). Ein Dämpfungselement 10 mit kompressiblem Material und ohne diesen Raum wäre jedoch ebenfalls möglich.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird der Raum durch eine Ausnehmung 16 auf der dem Anker 7 abgewandten Seite des Dämp­ fungskolbens 11 gebildet. In der vorzugsweise zylindrischen Ausnehmung 16 befindet sich eine Feder 15, die sich über einen in der Ausnehmung 16 geführten Kolben 17 gegen das Material 13 abstützt. Lenkt der Anker 7 den Dämpfungskolben 11 aus, wird das Material 13 in die Ausnehmung 16 verdrängt und schiebt dabei den Kolben 17 gegen die Feder 15 in die Ausnehmung 16. Bei der noch anfangs hohen Geschwindigkeit des Dämpfungskolbens 11 wirken hohe Scherspannungen im Material 13, wodurch der Dämpfungskolben 11 eine hohe Gegenkraft gegen die Bewegungs­ richtung des Ankers 7 aufbaut. Unmittelbar vor der Polfläche 6 ist der Anker 7 auf eine geringe Geschwindigkeit abgebremst, so daß nahezu nur noch die Federkraft von dem Schließmagneten 4 überwunden werden muß, um den Anker 7 vollständig an die Polfläche 6 anzuziehen.

Nachdem sich der Anker 7 wieder von der Polfläche 6 des Schließmagneten 4 ablöst, verschiebt die Feder 15 den Dämp­ fungskolben 11 in die Ausgangslage zurück. Die Ausgangslage ist durch einen Anschlag 32 im Zylinder 12 bestimmt, gegen den der Dämpfungskolben 11 mit einer Stufe 33 läuft. Auf eine Feder 15 kann verzichtet werden, wenn Materialien eingesetzt werden, die eine der Feder 15 entsprechende Elastizität besitzen, d. h. keine zu große Gegenkraft erzeugen, wenn der Anker 7 an der Polfläche 6 anliegt und dennoch eine ausreichende Kraft erzeu­ gen, um den Dämpfungskolben 11 in seine Ausgangslage zurückzu­ stellen, sobald der Anker 7 sich wieder von der Polfläche 6 löst.

Der Raum, in den das Material 13 ausweichen kann, könnte auch anstatt im Dämpfungskolben 11 im Zylinder 12 angeordnet sein. Ferner könnte der Raum und die Feder kombiniert sein, indem das Material gegen ein Membran verschoben wird.

In Fig. 2 ist eine Ausführung des erfindungsgemäßen Dämpfungse­ lements 10 ohne Kolben 17 dargestellt. Das Material 13 umgibt die Feder 15 und füllt bis auf kleine, nicht näher dargestellte Freiräume durch Vorstreckung des Materials 13 den zwischen dem Dämpfungskolben 11 und dem Zylinder 12 eingeschlossenen Raum vollständig aus. Wird der Dämpfungskolben 11 durch den Anker 7 ausgelenkt, entsteht insbesondere ein Dämpfungseffekt, indem die Feder 15 sich in dem Material 13 verschiebt, dieses mit­ nimmt und gemeinsam mit dem Dämpfungskolben 11 in die Freiräume verdrängt.

Neben dem eingeschlossenen Dämpfungsmaterial 13 zwischen dem Dämpfungskolben 11 und dem Zylinder 12, wird ein Teil der kinetischen Energie des Ankers 7 durch eine Dämpfungsplatte 18 absorbiert, die an der zum Anker 7 weisenden Stirnseite des Dämpfungskolbens 11 befestigt ist. Als Material für die Dämp­ fungsplatte 18 eignet sich besonders ein schlagabsorbierender Kunststoff, wobei auch andere, dem Fachmann für einen derarti­ gen Zweck geeignet erscheinenden Materialien in Frage kommen.

Claims (20)

1. Vorrichtung zur Betätigung eines Gaswechselventils (1) mit einem Aktuator (2), der einen Öffnungsmagneten (3) und einen Schließmagneten (4) hat, zwischen deren Polflächen (5, 6) ein Anker (7) axial verschiebbar angeordnet ist und wechselweise mit Anlaufflächen (8, 9) auf die Polflächen (5, 6) der Magnete (3, 4) auftrifft und von einer Dämpfungseinrichtung zumindest vor einer Polfläche (5, 6) abgebremst wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung durch ein separates Dämpfungselement (10) mit einem Dämpfungskolben (11) und einem Zylinder (12) gebildet ist, die zueinander durch ein nichtgas­ förmiges Medium (13) gedämpft verschiebbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (10) ein in sich geschlossenes System ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskolben (11) gegen ein plastisch verformbares Material (13) verschiebbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskolben (11) gegen ein zähflüssiges Material (13) verschiebbar ist, dessen Scherspannung mit der Verformungsge­ schwindigkeit stark zunimmt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (13) ein Kunststoffelastomer ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskolben (11) mit einer Passung im Zylinder (12) geführt ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (10) im Schließmagne­ ten (4) und/oder im Öffnungsmagneten (3) befestigt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (12) des Dämpfungselements (10) mittig im Schließma­ gneten (4) in einer Ausnehmung (14) befestigt ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskolben (11) aus der Polfläche (5, 6) des Magneten (3, 4) heraus in Richtung Anlauffläche (8, 9) des Ankers (7) ragt und direkt auf die Anlauffläche (8, 9) des Ankers (7) wirkt.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (15) den Dämpfungskolben (11) in seine Ausgangsstellung vor dem Dämpfungsvorgang zurück­ stellt.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Dämpfungskolben (11) und dem Zylinder (12) ein Raum (16) vorhanden ist, in den das Material (13) verdrängbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskolben (11) auf der dem Anker (7) abweisenden Seite eine Ausnehmung (16) aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Feder (15) zumindest teilweise in der Ausnehmung (16) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (15) in der Ausnehmung (16) angeordnet ist und sich über einen in der Ausnehmung (16) geführten Kolben (17) an dem Material (13) abstützt.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskolben (11) an seiner zum Anker (7) weisenden Stirnseite eine Dämpfungsplatte (18) hat.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsplatte (18) aus schlagabsorbierendem Kunststoff ist.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (10) im Magneten (3, 4) in Bewegungsrichtung (19) des Dämpfungskolbens (11) verstellbar ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (12) über ein Gewinde (20, 21) im Magneten (3, 4) verstellbar ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (12) mit einem Außengewinde (20) in einem Innenge­ winde (21) in der Ausnehmung (14) befestigt ist.

20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (10) von der dem Gaswechselventil (1) abgewandten Seite des Schließmagneten (4) montierbar, demontierbar und/oder verstellbar ist.