DE19922426C2 - Elektromechanischer Stellantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Stellan­ trieb, insbesondere für ein Gaswechselventil einer Brenn­ kraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger bekannter elektromechanischer Stellantrieb (DE 297 12 502 U1) hat zwei Elektromagnete und einen Anker, der mit zwei Federn mechanisch gekoppelt ist und der zwischen einer ersten Anlagefläche an dem ersten Elektromagneten und einer weiteren Anlagefläche an dem zweiten Elektromagneten beweglich ist. Ferner umfaßt der bekannte Stellantrieb ein Gehäuse, wobei jeweils ein Teil zur Aufnahme eines Elektro­ magneten eine Ausnehmung hat. Bei einer Herstellung des e­ lektromechanischen Stellantriebs in hohen Stückzahlen kann nicht gewährleistet werden, daß die vorgegebenen Abmessungen für die Elektromagnete und die Ausnehmung in dem Gehäuse ex­ akt eingehalten sind. Somit verbleibt nach dem Einbringen des Elektromagneten in das Gehäuse zumeist ein Luftspalt zwischen dem Elektromagneten und dem Gehäuse. Ein derartiger Luftspalt wirkt jedoch als thermischer Isolator und verhindert somit eine Wärmeableitung von dem Elektromagneten hin zu dem Gehäu­ se. Eine gute Wärmeableitung von dem Elektromagneten ist je­ doch Voraussetzung für einen zuverlässigen und energie­ verbrauchsarmen Betrieb des Stellantriebs.

Aus DE 90 03 343 U1 ist das Einbringen einer Vergußmasse in einen Raum zwischen einem Elektromagneten und einem zugehöri­ gen Gehäuse bei einem elektromechanischen Stellantrieb be­ kannt. Aus der DE 29 26 549 A1 ist ein explosionsgeschützter, druckfester Elektromagnet bekannt mit einem Aufnahmeraum und einem Wicklungsraum, die miteinander verbunden sind und die zusammen mit einer härtenden Gießmasse ausgegossen sind.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektromechanischen Stellantrieb zu schaffen, der zuverlässig ist und gleichzei­ tig einfach herzustellen ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestal­ tungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeich­ net.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß eine Vergußmasse in einen Raum eingebracht ist, der zwischen dem Elektromagne­ ten und dem Gehäuse ist. Vergußmassen haben eine wesentlich höhere thermische Leitfähigkeit als Luft. Somit ist einfach eine gute Wärmeabführung der erzeugten Verlustwärme des Elek­ tromagneten über die Vergußmasse hin zu dem Gehäuse gewähr­ leistet. Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Elektromagne­ te und das Gehäuse bezüglich der Abmessungen mit einer belie­ bigen Toleranz hergestellt werden können. Ferner können auch die Abmessungen des Gehäuses oder der Elektromagnete ledig­ lich abhängig von den Anforderungen der Brennkraftmaschine angepaßt werden. So kann beispielsweise ein und dieselbe Ge­ häuseform mit verschiedenartig ausgebildeten Elektromagneten kombiniert werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der schemati­ schen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung eines Stellantriebs und einer Steuer­ einrichtung in einer Brennkraftmaschine,

Fig. 2 einen Elektromagneten, der in das Gehäuse des Stell­ antriebs eingebracht ist,

Fig. 3 einen Schnitt längs einer Linie II, II' durch den Elek­ tromagneten und das Gehäuse gemäß Fig. 2,

Fig. 4 den Schnitt entlang der Linie II, II' gemäß Fig. 2 in einer weiteren Ausführungsform des Elektromagneten und des Gehäuses.

Elemente gleicher Konstruktion und Funktion sind figurenüber­ greifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Eine Brennkraftmaschine (Fig. 1) umfaßt einen Stellantrieb 1, der auf ein Gaswechselventil 2 einwirkt und der in einem Zylinderkopf 31 der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Das Gaswechselventil 2 ist entweder als Auslaßventil oder Einlaß­ ventil ausgebildet und hat einen Schaft 21 und einen Teller 22. Der Stellantrieb 1 hat ein Gehäuse, das ein erstes Gehäu­ seteil 11a und ein zweites Gehäuseteil 11b aufweist. In dem ersten Gehäuseteil 11a ist ein erster Elektromagnet, in dem zweiten Gehäuseteil 11b ist ein zweiter Elektromagnet ange­ ordnet. Der erste Elektromagnet hat einen ersten Kern 12, der mit einer ersten Spule 13 versehen ist. Der zweite Elektroma­ gnet hat einen zweiten Kern 14, der mit einer zweiten Spule 15 versehen ist. Ein Anker ist vorgesehen, dessen Ankerplatte in dem Gehäuse beweglich zwischen einer ersten Anlagefläche 15a des ersten Elektromagneten und einer zweiten Anlagefläche 15b des zweiten Elektromagneten angeordnet ist. Die Anker­ platte 16 ist somit beweglich zwischen einer Schließposition s_maxS und einer Offenposition s_maxO. Der Anker umfaßt desweite­ ren einen Ankerschaft 17, der durch Ausnehmungen des ersten und des zweiten Kerns 12, 14 geführt ist und der mit dem Schaft 21 des Gaswechselventils mechanisch koppelbar ist. Ein erstes Rückstellmittel 18a und ein zweites Rückstellmittel 18b, die vorzugsweise als Federn ausgebildet sind, spannen die Ankerplatte 16 in die vorgegebene Ruheposition so vor. Vorzugsweise ist ein Positionssensor 19 vorgesehen, der der­ art an oder in dem Stellantrieb 1 angeordnet ist, daß er mit­ telbar oder unmittelbar die Position der Ankerplatte 16 und des Ankerschafts 17 erfaßt.

Der Stellantrieb 1 ist mit dem Zylinderkopf 31 der Brenn­ kraftmaschine starr verbunden. Ein Ansaugkanal und mindestens ein Zylinder 33 mit einem Kolben 34 sind in der Brennkraftma­ schine vorgesehen. Der Kolben 34 ist über eine Pleuelstange 35 mit einer Kurbelwelle 36 gekoppelt. Eine Steuereinrichtung 4 ist vorgesehen, die Signale von Sensoren erfaßt, die bei­ spielsweise ausgebildet sind als der Positionssensor 19 oder ein Drehzahlgeber 37 oder ein Lasterfassungssensor. Die Steu­ ereinrichtung 4 erzeugt abhängig von den Signalen der Senso­ ren Stellsignale für die Spulen 13, 15.

Fig. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung das zweite Gehäuse­ teil 11b und den darin eingebrachten zweiten Elektromagneten mit dem zweiten Kern 14 und der zweiten Spule 15. In der Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie II, II' des in Fig. 2 dargestellten Gegenstands ist zwischen dem Kern 14 und dem zweiten Gehäuseteil 11b ein Raum 19a. Dieser Raum ist mit ei­ ner Vergußmasse ausgefüllt. Dadurch ist der zweite Kern 14 thermisch gekoppelt mit dem zweiten Gehäuseteil 11b. Eine be­ sonders gute thermische Kopplung ist gewährleistet, wenn die Vergußmasse Metallpartikel enthält. Dabei sind als Aluminium­ partikel oder als Kupferpartikel oder als Silberpartikel aus­ gebildete Metallpartikel zu bevorzugen, da diese eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweisen.

Fig. 4 zeigt eine weitere Schnittdarstellung entlang der Li­ nie II, II' des Gegenstands gemäß Fig. 2. Sowohl der zweite Kern 14 des zweiten Elektromagneten als auch das zweite Ge­ häuseteil 11b haben Hinterschneidungen 19b, 19c, 19d, 19e, die derart ausgebildet sind, daß durch die eingebrachte Ver­ gußmasse ein Formschluß zwischen dem Elektromagneten und dem zweiten Gehäuseteil 11b erfolgt. Dies hat den Vorteil, daß der Kern 14 einfach in dem Gehäuseteil 11b fixiert ist.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbei­ spiele beschränkt. So kann beispielsweise die Vergußmasse auch nur in einen Teilbereich des Raums 19a zwischen dem Elektromagneten und dem Gehäuse eingebracht sein, sofern dann noch eine gute thermische Kopplung zwischen dem Elektromagne­ ten und dem Gehäuse gewährleistet ist. Ferner können die Hin­ terschneidungen 19b bis e auch beispielsweise nur in dem Kern 14, 12 oder nur in dem Gehäuseteil 11a, b vorgesehen sein. Der erste Elektromagnet und das erste Gehäuseteil können ebenso wie der zweite Elektromagnet und das zweite Gehäuse­ teil mit der Vergußmasse versehen sein.

Claims (3)

1. Elektromechanischer Stellantrieb, insbesondere für ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine, mit mindestens einem Elektromagneten und einem Anker, der mit mindestens einem Rückstellmittel mechanisch gekoppelt ist und der zwischen einer ersten Anlagefläche (15a) an dem Elektro­ magneten und einer weiteren Anlagefläche (15b) beweglich ist, und mit einem Gehäuse (11a, 11b), das eine Ausnehmung zur Aufnahme des Elektromagneten hat, dadurch gekennzeich­ net,
daß eine Vergußmasse in einen Raum (19a) eingebracht ist, der zwischen dem Elektromagneten und dem Gehäuse (11a, 11b) ist, und
daß der Elektromagnet und/oder das Gehäuse (11a, 11b) Hin­ terschneidungen (19b, 19c, 19d, 19e) haben, die derart ausgebildet sind, daß durch die Vergußmasse ein Formschluß zwischen dem Elektromagneten und dem Gehäuse (11a, 11b) erfolgt.

2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse Metallpartikel enthält.

3. Stellantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallpartikel Aluminiumpartikel oder Kupferpartikel oder Silberpartikel sind.