DE19952052B4 - Elektromagnetisches Motorventil-Antriebssystem - Google Patents

Elektromagnetisches Motorventil-Antriebssystem Download PDF

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Tsutomu Atsugi Hibi
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Abstract

Elektromagnetisches Antriebssystem zum wiederholten Öffnen und Schließen eines Ventils einer Brennkraftmaschine, mit:
einem elektromagnetischen Antriebsmechanismus (24) mit einem Paar von Elektromagneten (31; 32), einem zwischen dem Paar von Elektromagneten (31; 32) angeordneten Magnetanker (30) und einem Paar von Federn (28; 33), die den Magnetanker (30) in eine neutrale Position zwischen den Elektromagneten (31; 32) einstellen, wenn beide Elektromagnete (31; 32) stromlos sind, wobei die Elektromagnete (31; 32) entsprechend einem Steuersignal abwechselnd erregt und stromlos gemacht werden und den Magnetanker (30) in Richtung hin zu dem erregten Elektromagneten (31 oder 32) bewegen; und
einem in Eingriff mit dem elektromagnetischen Antriebsmechanismus (24) stehenden Dämpfermechanismus (25), wobei dieser zumindest ein mit dem Magnetanker (30) bewegtes Übertragungsglied (45 bzw. 55 bzw. 55, 84) und zumindest einen Schwenknocken (46; 56, 57) umfasst, wobei der Schwenknocken (46; 56, 57) auf einer Fläche des Übertragungsgliedes (45; 55; 55, 84) bewegt wird, während sie mit der...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Antriebssystem zum Öffnen und Schließen von Einlaßventilen und Auslaßventilen einer Brennkraftmaschine für Automobile.
  • Die japanische provisorische Patentveröffentlichung JP 080 21 220 A offenbart ein typisches elektromagnetisches Antriebssystem, das durch einen elektromagnetischen Antriebsmechanismus und eine Steuereinheit gebildet wird. Der elektromagnetische Antriebsmechanismus setzt sich im wesentlichen aus einem direkt mit einem Einlaßventil verbundenen Anker, einem Paar von Elektromagneten und einem Paar von Federn zusammen. Die Steuereinheit empfängt von verschiedenen Sensoren Informationen, die einen Betriebszustand des Motors anzeigen und gibt entsprechend der den Betriebszustand anzeigenden Information einen Steuerstrom an den elektromagnetischen Antriebsmechanismus ab. Die Elektromagnete werden abwechselnd unter Strom gesetzt bzw. erregt und abgeschaltet bzw. aberregt, um das Einlaßventil entsprechend der den Betriebszustand des Motors anzeigenden Information wiederholt zu öffnen und zu schließen.
  • Jedoch hat dieses konventionelle elektromagnetische Antriebssystem einige zu verbessernde Merkmale. Obwohl beispielsweise die Anziehungskraft des Elektromagneten entsprechend einer Verringerung des Abstandes zwischen dem Anker und dem Elektromagneten radikal bzw. stark ansteigt, steigt die gegen die Anziehungskraft des Elektromagneten gerichtete Federkraft der Feder linear an. Daher kann im Endstadium bzw. im Endzeitraum (terminating period) eines Ventilverschlußhubes das Einlaßventil kräftig bzw. radikal auf den Ventilsitz aufprallen, und im Endstadium einer Ventilöffnungsperiode kann der Anker stark auf dem Elektromagneten aufprallen. Weil weiterhin dieses konventionelle elektromagnetische Antriebssystem integral mit dem Einlaßventil installiert ist, erfordert der Einbau dieses Systems in einen Motor komplizierte Schritte.
  • Aus der DE 198 03 896 A1 ist ein elektromagnetisches Antriebssystem für ein Ventil einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem kurz vor dem Erreichen der Endlage in der Öffnungs- oder Schließbewegung des Ventils ein Dämpfungsmechanismus wirksam wird. Dieser Dämpfungsmechanismus arbeitet nach dem Drosselprinzip, indem im Endbereich der Ventilbewegung über einen linearen Hebel ein Kolben betätigt wird, Fluid gegen eine Drossel gefördert und so nahe der Endlage des Ventils trotz der dort progressiv zunehmenden Magnetkraft eine Verringerung der Hubgeschwindigkeit des Ventil erreicht wird. Weiterhin ist eine lineare Feder vorhanden, die zusätzlich der Ventilbewegung entgegenwirkt. Sie ist jedoch als Rückhohlfeder für den Kolben ausgelegt, der bei Umkehr der Hubrichtung des Ventils über ein dann öffnendes Rückschlagventil das vorher gegen die Drossel verdrängte Fluid nachsaugt. Bei diesem bekannten Antriebssystem ist somit eine am Ende des Ventilhubes vom Antriebsmechanismus betätigte Kolbenpumpe vorgesehen, die gegen die Drossel fördert und so eine die Ventilbewegung dämpfende Kraft aufbaut.
  • Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes elektromagnetisches Antriebssystem bereitzustellen, das die o. g. Probleme löst bzw. die Nachteile vermeidet. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Ein elektromagnetisches Antriebssystem gemäß der vorliegenden Erfindung funktioniert so, daß ein Ventil einer Brennkraftmaschine wiederholt geöffnet und geschlossen wird, und weist einen elektromagnetischen Antriebsmechanismus und einen Dämpfermechanismus auf. Der elektromagnetische Antriebsmechanismus weist ein Paar von Elektromagneten, einen zwischen dem Paar von Elektromagneten angeordneten Anker und ein Paar von Federn auf, die den Anker auf eine neutrale Position zwischen den Elektromagneten einstellen, wenn beide Elektromagneten stromlos sind. Die Elektromagnete werden entsprechend einem Steuersignal erregt und abgeschaltet. Der Dämpfermechanismus greift in den elektromagnetischen Antriebsmechanismus ein (is interlocked with) und funktioniert derart, daß eine Verschiebungs- bzw. Auslenkungsgeschwindigkeit des Ventils n einer Endphase (terminating petiod) bei jedem Ventilverschließhub und jedem Ventilöffnungshub des Ventils verringert wird.
  • In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen bei allen Figuren entsprechende Elemente und Teile.
  • 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine erste Ausführungsform eines elektromagnetischen Antriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 ist eine Querschnittsansicht in der Richtung von Pfeilen, die im wesentlichen entlang der Linien 11-11 von 1 verlaufen;
  • 3 ist eine Draufsicht, die eine bei der ersten Ausführungsform verwendete Schwenknocke (swing cam) zeigt;
  • 4 ist ein Diagramm, das eine Charakteristik zwischen einem vertikalen Hub eines Magnetankers und einem Drehwinkel der Schwenknocke der ersten Ausführungsform zeigt;
  • 5 ist eine Querschnittsansicht, die einen Ventilöffnungszustand der ersten Ausführungsform von 1 zeigt;
  • 6 ist eine Querschnittsansicht, die einen völlig geschlossenen Zustand des Ventils der ersten Ausführungsform von 1 zeigt;
  • 7A ist ein Diagramm, das den Zeitablauf bzw. die Zeitsteuerung (timing) einer Ventilöffnung und -schließung eines Einlaßventils der ersten Ausführungsform zeigt;
  • 7B ist ein Diagramm, das Charakteristika von Anziehungskräften von Elektromagneten und Federkräfte von Federn zeigt, die bei der ersten Ausführungsform eingesetzt werden;
  • 8 ist eine Querschnittsansicht, die eine zweite Ausführungsform des elektromagnetischen Antriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 9 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen wesentlichen Teil der zweiten Ausführungsform zeigt;
  • 10 ist eine Querschnittsansicht in Richtung von Pfeilen im wesentlichen entlang der Linie X-X von 8;
  • 11 ist eine Querschnittsansicht in Richtung von Pfeilen im wesentlichen entlang der Linie XI-XI von 8;
  • 12 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand mit voll geöffnetem Ventil der zweiten Ausführungsform von 8 zeigt;
  • 13 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand mit voll geschlossenem Ventil der zweiten Ausführungsform von 8 zeigt;
  • 14A ist ein Diagramm, das einen Ventilöffnungs- und Ventilverschließungs-Zeitablauf eines Einlaßventiles der zweiten Ausführungsform zeigt;
  • 14B ist ein Diagramm, das Charakteristika von Anziehungskräften von Elektromagneten und Federkräften von Federn zeigt, die bei der zweiten Ausführungsform eingesetzt werden;
  • 15 ist eine Querschnittsansicht, die eine dritte Ausführungsform des elektromagnetischen Antriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 16 ist eine Querschnittsansicht in Richtung von Pfeilen im wesentlichen entlang der Linie XVI-XVI von 15;
  • 17 ist eine Ansicht in Richtung eines Pfeils XVII von 15;
  • 18 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen wesentlichen Teil der dritten Ausführungsform zeigt;
  • 19 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand mit voll geöffnetem Ventil der dritten Ausführungsform von 15 zeigt;
  • 20 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand mit völlig geschlossenem Ventil der dritten Ausführungsform von 15 zeigt;
  • 21 ist eine Querschnittsansicht, die eine vierte Ausführungsform des elektromagnetischen Ventilantriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • 22 ist eine Querschnittsansicht in Richtung von Pfeilen im wesentlichen entlang der Linie XXII-XXII von 21.
  • In Bezug auf 1 bis 7B ist eine erste Ausführungsform eines elektromagnetischen Antriebssystems für Motorventile gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt.
  • Wie in 1 gezeigt, ist das elektromagnetische Antriebssystem gemäß der vorliegenden Erfindung an einem Zylinderkopf 21 eines Motors installiert, um ein Einlaßventil 23 zum Öffnen und Schließen des Einlasses bzw. Ansaugkanals 22 des Zylinderkopfs 21 zu betätigen. Das elektromagnetische Antriebssystem hat einen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 24 zum Antrieb des Einlaßventils 23 und einen zwischen dem Einlaßventil 23 und dem elektromagnetischen Antriebsmechanismus 24 installierten Dämpfermechanismus 25.
  • Das Einlaßventil 23 hat einen runden Kopf 23a in direktem Kontakt mit einem ringförmigen Ventilsitz 22a, der am Öffnungsende des Einlasses 22 installiert ist, und einen Ventilschaft 23b, der sich von einem Mittelabschnitt des runden Kopfes 23a erstreckt. Der Ventilschaft 23b ist verschiebbar bzw. gleitend in eine am Zylinderkopf 21 installierte Ventilführung 26 eingesetzt. Ein Rückhalteriegel bzw. Vorstecker (cotter) 23c ist an einem Endabschnitt 23d des Ventilschaftes 23b vorgesehen und trägt ein Rückhalteglied bzw. Halteglied 23e. Eine Ventilverschließfeder 28 zur Vorspannung des Einlaßventils 23 in Richtung eines geschlossenen Zustandes ist zwischen dem Halteglied 23e und einer Abstütznut 27 des Zylinderkopfes 21 installiert.
  • Der elektromagnetische Antriebsmechanismus 24 hat ein auf dem Zylinderkopf 21 angeordnetes Gehäuse 29, einen scheibenförmigen Magnetanker 30, einen Ventilschließelektromagnet (V.C.-Magnet) 31, einen Ventilöffnungselektromagnet (V.O.-Magnet) 32, eine Ventilöffnungsfeder 33 und eine Ventilschließfeder 28. Der Magnetanker 30 ist zwischen dem an einem oberen Abschnitt des Gehäuses 29 installierten Ventilschließelektromagnet 31 und einem an einem unteren Abschnitt des Gehäuses 29 installierten Ventilöffnungselektromagnet 32 angeordnet, wie es in 1 gezeigt ist. Der Magnetanker 30 ist zwischen dem Ventilschließelektromagnet 31 und dem Ventilöffnungselektromagnet 32 beweglich und ist mittels der Ventilöffnungsfeder 33 in eine Öffnungsrichtung des Einlaßventils 23 vorgespannt.
  • Das Gehäuse 29 setzt sich aus einem aus Metall hergestellten Hauptkörper 29a und einer aus nicht magnetischem Material hergestellten Abdeckung 29b zusammen. Der Hauptkörper 29a ist am Zylinderkopf 21 mittels Haltebolzen 34 befestigt. Die Abdeckung 29b ist am Hauptkörper 29 mit Hilfe von Schrauben 35 fest installiert. Ein aus nicht magnetischem Material hergestellter, zylindrischer Halter 36 ist passend in der Abdeckung 29b installiert. Der zylindrische Halter 36 umfaßt eine Unterwand 36a, auf der der Ventilöffnungselektromagnet 32 angeordnet ist. Eine aus nicht magnetischem Material hergestellte Abdeckung 37 ist fest an einer oberen Öffnung des zylindrischen Halters 36 installiert. Die Abdeckung nimmt, wie in 1 gezeigt, den Ventilschließelektromagneten 31 auf. Ein Mittelabschnitt der Abdeckung 37 ist zur Aufnahme der Ventilöffnungsfeder 33 eingedrückt und es ist ein Loch 37a in einem Mittelabschnitt des eingedrückten Abschnittes der Abdeckung 37 gebildet.
  • Der Magnetanker 30 ist zwischen dem Ventilschließelektromagneten 31 und dem Ventilöffnungselektromagneten 32 so angeordnet, daß seine obere und seine untere Oberfläche dem Ventilschließelektromagneten 31 bzw, dem Ventilöffnungsmagneten 32 zugewandt ist. Ein Endabschnitt 38a einer Führungsstange 38 ist am Mittelabschnitt des Magnetankers 30 mittels einer Bolzen- und Mutter-Struktur wie in 1 gezeigt, befestigt. Ein Übertragungsglied (follower member) 45 des Dämpfermechanismus 25 ist an einem mittleren Abschnitt der Führungsstange 38 einstückig mit dieser vorgesehen. Die Führungsstange 38 dringt gleitend in einen zylindrischen Führungsabschnitt 39 ein, der fest an einer zylindrischen Wandung 36b installiert ist, die am Mittelabschnitt der Unterwand 36a gebildet ist. Die Führungsstange 38 ist derart angeordnet, daß eine Zentralachse X der Führungsstange 38 koaxial mit einer Zentralachse Y des Einlaßventils 23 angeordnet ist. Der andere Endabschnitt 38b der Führungsstange 38 ist in Kontakt mit einem Endabschnitt 23d der Ventilschaftes 23b.
  • Der Ventilschließelektromagnet 31 hat einen ringförmigen Kein 31a mit U-förmigem Querschnitt und eine in dem Kern 31a installierte, elektromagnetische Spule 31b, wie es in 1 gezeigt ist. Ähnlich hat der Ventilöffnungselektromagnet 32 einen ringförmigen Kern 32a und eine ringförmige elektromagnetische Spule 32b, deren Konstruktionen im wesentlichen die gleichen sind, wie bei dem ringförmigen Kein 31a und der elektromagnetischen Spule 31b. Die elektromagnetischen Spulen 31b und 32b empfangen EIN- bzw. AUS-Signale von einer Steuereinheit 40, um den Öffnungs- und Schließbetrieb des Einlaßventils 23 zu steuern. Insbesondere bewegt sich der Magnetanker 30 in Richtung des Ventilschließelektromagneten 31, wenn die elektromagnetische Spule 31b ein EIN-Signal empfängt und wenn die elektromagnetische Spule 32b ein AUS-Signal von der Steuereinheit 40 empfängt. Auf der anderen Seite bewegt sich der Magnetanker 30, wenn die elektromagnetische Spule 31b das AUS-Signal und wenn die elektromagnetische Spule 32b das EIN-Signal von der Steuereinheit 40 enthält, in Richtung des Ventilöffnungselektromagneten 31.
  • Die Ventilöffnungsfeder 33 ist zwischen dem niedergedrückten Abschnitt der Abdeckung 37 und der oberen Oberfläche des Magnetankers 30 installiert und ist zwischen diesen zusammengedrückt. Wenn sowohl der Ventilschließelektromagnet, als auch der Ventilöffnungselektromagnet 31 bzw. 32 stromlos sind, ist die Federkraft der Ventilöffnungsfeder 33 im Gleichgewicht mit der Federkraft der Ventilschließfeder 28, um den Magnetanker 30 in einer neutralen Position zwischen dem Ventilschließelektromagneten 31 und dem Ventilöffnungselektromagneten 32 zu halten. Daher ist bei diesem stromlosen Zustand der beiden Elektromagneten 31 und 32 das Einlaßventil 23 an einer mittleren Position gehalten, die im Allgemeinen mittig zwischen einer voll geöffneten Position und einer voll geschlossenen Position des Einlaßventils 23 liegt.
  • Die Steuereinheit 40 empfängt von verschiedenen Sensoren Informationen, die den Betriebszustand des Motors anzeigen. Insbesondere empfängt die Steuereinheit 40 ein Kurbelwellenwinkelanzeigesignal von einem an dem Motor installierten Kurbelwellenwinkelsensor 41, ein Motordrehgeschwindigkeitsanzeigesignal von einem an dem Motor installierten Motordrehgeschwindigkeitssensor 42, ein eine Temperatur des Ventilschließ-Solenoid 32 anzeigendes Signal von einem Temperatursensor 43 und ein Luftströmungsgeschwindigkeitsanzeigesignal von einem Luftflußmesser 44, der am Einlaßsystem des Motors installiert ist. Die Steuereinheit bzw. der Controller 44 gibt die Steuersignale an den Ventilschließelektromagneten 31 bzw. den Ventilöffnungselektromagneten 32 auf Basis der den Betriebszustand des Motors anzeigenden Information aus, um abwechselnd und wiederholt den Ventilschließelektromagneten 31 und den Ventilöffnungselektromagneten 32 einzuschalten und auszuschalten.
  • Der Detektionswert eines am Kurbelwellenwinkelsensor 41 detektierten Drehwinkels wird dazu verwendet, die Ventilöffnungs- und schließ-Zeiteinteilung (timing) des Einlaßventils 23 mit der Drehung der Kurbelwelle zu synchronisieren. Der Detektionswert der Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle, der der Detektionswert des Motordrehgeschwindigkeitssensors 42 ist, wird dazu verwendet, den Ventilbetrieb an eine für die Erregung erlaubte Zeit (energizing allowable time) anzupassen, die entsprechend der Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Kurbelwelle variiert wird. Weiterhin wird der Detektionswert des Temperatursensors 43 dazu verwendet, den Anstieg des Widerstandes der elektromagnetischen Spule 31b aufgrund des Temperaturanstieges zu kompensieren. Der Motorlastdetektionswert entsprechend einer durch den Luftflußmesser 44 detektierten Luftflußrate und die Drehgeschwindigkeit des Motors werden dazu verwendet, das Timing des Öffnens und Schließens des Einlaßventils 23 richtig zu steuern.
  • Der Dämpfermechanismus 25 hat ein integral mit dem Führungsstange 38 verbundenes Übertragungsglied 45, eine innerhalb des Übertragungsgliedes 45 angeordnete Schwenknocke 46, die drehbar von einer Nockenträgerwelle 49 des Gehäuses 29 getragen wird, und eine Torsionsschraubenfeder 47, die die Schwenknocke 46 unterstützt, um die Schwenknocke in einer neutralen Position zu positionieren. Das Übertragungsglied 45 ist, wie in 1 gezeigt, zu einer Kanalform geformt. Eine obere innere Wandung des Übertragungsgliedes 45 wirkt als eine erste Übertragungsoberfläche 45a und eine untere innere Wandung des Übertragungsgliedes 45 wirkt als eine zweite Übertragungsoberfläche 45b.
  • Wie in 2 gezeigt, wird eine Nockenträgerwelle 49 in ein Zentralloch 46a des Schwenknockens 46 eingeführt, so daß die Schwenknocke 46 um die Nockenträgerwelle 49 drehbar ist. Beide Endabschnitte der Nockenträgerwelle 49 werden an gegenüberliegenden Lagerabschnitten oder Augenabschnitten (boss sections) 48a und 49b befestigt, die von einer inneren Oberfläche des Hauptkörpers 29a vorspringen. Die Schwenknocke 46 hat eine erste und eine zweite sektorförmige, flache Ebene und eine Randoberfläche, die eine erste Nockenoberfläche 50 und eine zweite Nockenoberfläche 51 umfaßt, wie es in 3 gezeigt ist. Die erste Nockenoberfläche 50 und die zweite Nockenoberfläche 51 sind in Bezug auf die in 3 gezeigte Zentrallinie C symmetrisch. Die erste Nockenoberfläche 50 hat einen ersten kreisförmigen Basisteil 50a, einen ersten Rampenteil 50b, einen ersten Anhebeteil 50c und einen dritten Rampenteil 50d, die in der erwähnten Reihenfolge kontinuierlich bzw. stetig oder durchgehend angeordnet sind. Ähnlich hat die zweite Nockenoberfläche 51 einen zweiten kreisförmigen Basisteil 51a, einen zweiten Rampenteil 51b, einen zweiten Anhebeteil 51c und einen vierten Rampenteil 51d, die in der erwähnten Reihenfolge kontinuierlich angeordnet sind. Eine Kurve bzw. Krümmung des ersten Anhebeteils 50c ist größer als diejenige des ersten Rampenteils 50b. Gleichermaßen ist eine Krümmung des zweiten Anhebeteils 51c größer als die des zweiten Rampenteils 51b.
  • Mit dieser Anordnung der ersten und zweiten Nockenoberflächen 50, 51 bildet die Anhebekurve des Übertragungsgliedes 45 in Bezug auf den Drehwinkel θ, wie in 4 gezeigt, eine sigmaförmige oder sigmaähnliche (sigmoid) Kurve. Durch Bereitstellung des dritten und des vierten Rampenteils 50d und 51d wird die Umschaltung zwischen den Operationen der ersten und der zweiten Nockenoberfläche 50 und 51 entsprechend der Umschaltung der Vertikalbewegung des Magnetankers 30 glatt bzw. sanft oder stoßfrei (smoothly) ausgeführt.
  • Weiterhin ist die Schwenknocke 46 so angeordnet, daß ein Zwischenraum Go zwischen dem Magnetanker 30 und der oberen Oberfläche des Ventilöffnungselektromagneten 32 gebildet wird, wenn der erste Basis-Kreisteil 50a der ersten Nockenoberfläche 50 in Kontakt mit der oberen inneren Oberfläche 50a des Übertragungsgliedes 45 ist. Weiterhin ist die Schwenknocke 46 so angeordnet, daß sie einen Zwischenraum Ge zwischen dem Magnetanker 30 und der unteren Oberfläche des Ventilschließelektromagneten 31 bildet, wenn der zweite kreisförmige Basisteil 51a der zweiten Nockenoberfläche 51 in Kontakt mit der unteren in der Oberfläche 50b des Übertragungsgliedes 45 ist.
  • Die Torsionsschraubenfeder 47 ist, wie in 2 gezeigt ist, um die Nockenträgerwelle 49 herumgewunden, und ein Endabschnitt 47a der Torsionsschraubenfeder 47 ist am Lagerabschnitt 48b und das andere Ende 47b der Torsionsschraubenfeder 47 ist an der Schwenknocke 46 befestigt. Der befestigte Abschnitt des anderen Endes 47b ist, wie in 3 gezeigt ist, auf der Zentrallinie C angeordnet. Durch diese Anordnung der Torsionsschraubenfeder 47 zur Schwenknocke 46 wird die Schwenknocke 46 immer durch die Torsionsschraubenfeder 47 in einen Mittelabschnitt der Schwenkortskurve bzw. Schwenkkurve (swing locus) der Schwenknocke 46 vorgespannt.
  • Als nächstes wird die Arbeitsweise des derart angeordneten elektromagnetischen Antriebssystems der ersten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung diskutiert werden.
  • Wenn der dieses elektromagnetische Antriebssystem nutzende Motor bzw. die Maschine angehalten ist, gibt die Steuereinheit 40 kein Stromsignal an irgendeine elektromagnetische Spule 31b, 32b irgendeines Elektromagneten 31, 32. D. h., daß der Ventilschließelektromagnet 31 und der Ventilöffnungselektromagnet 32 in einen stromlosen bzw. nicht erregten Zustand gesetzt werden. Daher wird der Magnetanker 30 aufgrund der Federn 28 und 33, wie in 1 gezeigt, an der neutralen Position des Freiraumes bzw. Abstandes S positioniert. Weiterhin wird das Einlaßventil 23 in eine neutrale Position in kleinem Abstand vom Ventilsitz 22a eingestellt. Die Schwenknocke 46 wird aufgrund der Federkraft der Torsionsschraubenfeder 47 in eine neutrale Position positioniert. Daher stehen der erste und der zweite Anhebeteil 50c und 51c den Übertragungsoberflächen 45a bzw. 45b gegenüber, wobei ein kleiner Spielraum zwischen ihnen besteht.
  • Wenn der Motor gestartet wird und ein Stromsignal von der Steuereinheit 40 an die elektromagnetische Spule 32a des Ventilöffnungselektromagneten 32 abgegeben wird, wird der Magnetanker 30, wie in 5 gezeigt, zum Ventilöffnungselektromagneten 32 hingezogen und daher wird der Magnetanker 30 durch die Anziehungskraft des Ventilöffnungselektromagneten 32 und die Vorspannkraft der Ventilöffnungsfeder 33 nach unten gezogen. Das Übertragungsglied 45 wird durch die Führungsstange 38 nach unten gedrückt und das Schaftende 23b des Einlaßventils 23 wird auch nach unten gedrückt. Daher führt das Einlaßventil 23 einen Abwärtshub gegen die Vorspannungskraft der Ventilschließfeder 28 aus, um den runden Kopf 23a vom Ventilsitz 22a frei zu geben.
  • Auf der anderen Seite wird, wenn das Stromsignal zur elektromagnetischen Spule 31a des Spulenschließelektromagneten 31 abgegeben wird, während es nicht zur elektromagnetischen Spule 32a des Ventilöffnungselektromagneten 32 abgegeben wird, der Magnetanker durch die Anziehungskraft des Ventilschließelektromagneten 31 und die Federkraft der Ventilschließfeder 28 gegen die Federkraft der Ventilöffnungsfeder 33 nach oben gezogen. Diese Bewegung bzw. Aktion zieht das Übertragungsglied 45 nach oben. Daher wird das Einlaßventil 23 durch die Federkraft der Ventilschließfeder 28 nach oben angehoben, um den runden Kopf 23a mit dem Ventilsitz 22a zur Passung zu bringen.
  • Während dieses Ventilöffnungs- und Schließzeitraumes wird die Schwenknocke 46 um die Nockenträgerwelle 49 im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn in 1 verschwenkt. Genauer wird, wenn das Übertragungsglied 45 von einem Ventilschließzustand nach unten bewegt wird, um den runden Kopf 23a vom Ventilsitz 22a freizugeben, die Schwenknocke 46 in 1 im Uhrzeigersinn geschwenkt. D. h., daß während der ersten halben Periode des Ventilöffnungshubes vom geschlossenen Ventilzustand die zweite Nockenoberfläche 51 auf der unteren inneren Übertragungsoberfläche 45b gleitet, um das Übertragungsglied 45 aufgrund der Vorspannkraft der Torsionsschraubenfeder 47 nach unten zu drücken, und während einer zweiten Halbperiode des Ventilöffnungshubes gleitet die erste Nockenoberfläche 50 auf der oberen inneren Übertragungsoberfläche 45a ab, um das Übertragungsglied 45 aufgrund der Vorspannkraft der Torsionsschraubenfeder 47 nach oben zu drücken. Weiterhin wird, wenn das Übertragungsglied 45 nach oben bewegt wird, um den runden Kopf 23a am Ventilsitz 22a passend anzulegen, die Schwenknocke 46 in 1 im Gegenuhrzeigersinn 1 verschwenkt. D. h., daß während einer ersten Halbperiode des Ventilschließhubes vom Ventilöffnungszustand die erste Nockenoberfläche 50 auf der oberen inneren Übertragungsoberfläche 55 abgleitet, um das Übertragungsglied 45 aufgrund der Vorspannungskraft der Torsionsschraubenfeder 47 nach 1 oben zu drücken, und während einer zweiten Halbperiode des Ventilschließhubes gleitet die zweite Nockenoberfläche 51 auf der unteren inneren Übertragungsoberfläche 45b, um aufgrund der Vorspannungskraft der Torsionsschraubenfeder 47 das Übertragungsglied 45 nach unten zu drücken.
  • Diese Arbeitsweise der Schwenknocke 46 bewegt das Einlaßventil 23 in Bezug auf den Kurbelwellenwinkel so, wie es in 7A gezeigt ist. Insbesondere wird während eines Zeitraumes nahe des völlig geöffneten Zustandes des Einlaßventils 23 und eines Zeitraumes nahe dem völlig geschlossenen Zustand des Einlaßventils 23 die Hubgeschwindigkeit des Einlaßventils 23 aufgrund der Operation der Schwenknocke 46 in Bezug auf das Übertragungsglied 45 vermindert bzw. herabgesetzt, um in den Bereichen, die durch gepunktete Kreise in 7A gezeigt sind, einen puffernden Effekt durchzuführen.
  • Wenn das Einlaßventil 23 den Einlaß 22 schließt, werden die auf die Schwenk- bzw. Schwenknocke 46 wirkenden Vorspannkräfte der Ventilöffnungs- und der Ventilschließfeder 33 und 28 im Endstadium (terminating period) des Ventilschließ- und Ventilöffnungshubes generell Null bzw. sie verschwinden.
  • D. h., daß dann, wenn das Einlaßventil 23 sich bewegt, um den Einlaß 22 zu schließen, die Kontaktposition P der Schwenknocke 46 mit den Übertragungsoberflächen 45a und 45b von dem zweiten Rampenteil 51b entsprechend dem Anheben bzw. Absenken des Übertragungsgliedes 45 zum kreisförmigen Basisteil 51a bewegt wird. Daher nähert sich ein Kraftmoment, das von der Ventilschließfeder 28 auf die Schwenknocke 46 übertragen wird, dem Wert Null an 4 und die von der Schwenknocke 46 an die Führungsstange 38 und den Magnetanker 30 abzugebende Federkraft nähert sich Null an. Insbesondere nimmt, wenn das Einlaßventil 23 bewegt wird, um den Einlaß 22 zu schließen, der Magnetanker 30 die Federreaktionskraft der Torsionsschraubenfeder 47 mit der Federkraft der Ventilöffnungsfeder 33 derart auf, daß die in Richtung des Ventilschließelektromagneten 31 gerichtete Kraft herabgesetzt wird. Daher wird die Hubgeschwindigkeit des Magnetankers 30 und des Einlaßventils 23 im Endstadium des Ventilschließhubes effektiv bzw. wirkungsvoll gedämpft. Dieser Dämpfungseffekt wird auch im Endstadium des Ventilöffnungshubes sichergestellt. Daher ist es möglich, die radikale Bewegung des Magnetankers 30 mittels der Schwenknocke 46 inklusive der ersten und zweiten Rampenteile 50b und 51b und der ersten und zweiten kreisförmigen Basisteile 50a und 51a mechanisch zu unterdrücken. Als Folge fährt das Einlaßventil 23 eine Operationscharakteristik bzw. Arbeitsweise durch, die eine glatte bzw. sanfte und langsame Charakteristik im abschließenden Zeitintervall bzw. in der Endphase des Ventilöffnungs- und Ventilschließhubes ausführt. Mit anderen Worten wird die Schwenknocke 46 durch die Ventilöffnungs- und Ventilschließfeder 33 und 28 und die Anziehungskraft der Elektromagneten 31 und 32 verschwenkt, und das durch diese Schwenkung der Schwenknocke 46 verursachte Drehmoment bewirkt, daß die Hubgeschwindigkeit des Einlaßventils 23 und des Magnetankers 30 herabgesetzt bzw. vermindert wird. Daher wird der Dämpfungseffekt im abschließenden Zeitraum des Ventilöffnungs- und Ventilschließhubes sichergestellt. Weiterhin wird die synthetische bzw. zusammengesetzte Kraft der auf den Magnetanker 30 durch die Ventilschließ- und Ventilöffnungsfeder 28 und 33 und die Torsionsschraubenfeder 47 ausgeübten Federkraft an einer Position nahe der obersten Position des Magnetankers 30 und einer Position nahe der untersten Position des Magnetankers 30, wie in 7B gezeigt, radikal bzw. stark vergrößert. Daher funktioniert diese Charakteristik bzw. dieses Merkmal wirksam als eine dämpfende Kraft auf das Einlaßventil 23 im abschließenden Zeitraum von jeder Ventilöffnungs- und Ventilschließperiode. Entsprechend stellt das Einlaßventil 23 eine stabile Dämpfungsfunktion sicher, wie es durch die gepunkteten Kreise von 7A gezeigt ist. Als ein Ergebnis funktioniert diese Anordnung so, daß ein starker bzw. radikaler Aufprall zwischen dem runden Kopf 23a und dem Ventilsitz 22a und zwischen dem Magnetanker 30 und jedem der Elektromagneten 31 und 32 sicher (firmly) verhindert wird und daß dadurch die Erzeugung von Geräuschen, Abrieb und Brüchen verhindert wird.
  • Weiterhin werden, wenn der Magnetanker 30 in der tiefsten Position und der höchsten Position angeordnet ist, die geringfügigen Zwischenräume Go und Gc zwischen dem Magnetanker 30 und dem Elektromagneten 31 und 32 zuverlässig bereitgestellt, wie es in 5 und 6 gezeigt ist. Ein Aufprall zwischen dem Magnetanker 30 und dem Elektromagneten 31 und 32 wird weiterhin zuverlässig verhindert.
  • Bei dieser ersten Ausführungsform werden der elektromagnetische Antriebsmechanismus 24 und das Einlaßventil 23 separat bereitgestellt. Daher ist, wenn das Übertragungsglied 45 das Einlaßventil 23 nicht drückt, d. h. wenn zwischen dem unteren Endabschnitt 38b der Führungsstange 38 und dem Schaftende 23b ein kleiner Zwischenraum gebildet ist, das Einlaßventil 23 stabil und mittels der Ventilschließfeder 28 zuverlässig in Schließrichtung vorgespannt. Dies stellt eine abdichtende Passung zwischen dem runden Kopf 23a und dem Ventilsitz 23a sicher.
  • Weiterhin ist die Anordnung des Einlaßventils 23 und der Ventilschließfeder 28 im wesentlichen die gleiche wie diejenige eines konventionellen Ventilmechanismus vom Nockenwellentyp. Daher ist es möglich, das elektromagnetische Ventilantriebssystem gemäß der vorliegenden Erfindung leicht am Zylinderkopf 21 anzubringen. Weiterhin ist es möglich, den elektromagnetischen Antriebsmechanismus 24 und den Dämpfermechanismus 25 in das Gehäuse 29 einzubauen oder vorher den elektromagnetischen Antriebsmechanismus 24 und den Dämpfermechanismus 25 zu einer Einheit zusammenzubauen und die Einheit am Gehäuse 29 einzubauen. Dies vereinfacht die konventionellen und schwierigen bzw. delikaten Zusammenbauschritte am Zylinderkopf 21 und verbessert die Zusammenbaufähigkeit dieses Systems mit dem Motor.
  • In Bezug auf 8 bis 11 ist dort eine zweite Ausführungsform des elektromagnetischen Antriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt.
  • Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in einer Struktur des Dämpfermechanismus 25 und in einer Struktur des Übertragungsgliedes 55. Weiterhin verwendet das elektromagnetische Antriebssystem der zweiten Ausführungsform zwei Schwenknocken, nämlich eine erste Schwenknocke 56 zur Öffnung des Einlaßventils 23 und eine zweite Schwenknocke 57 zum Schließen des Einlaßventils 23.
  • D. h., daß das Übertragungsglied 55 in einer Scheibenform ausgebildet ist und ein Mittelabschnitt des Übertragungsgliedes 55 ist mit einem unteren Endabschnitt 38b der Führungsstange 38 verbunden. Die Führungsstange 38 ist derart angeordnet, daß ihre Achse x0 gegen eine Achse Y des Ventilschaftes 23b zur rechten Seite hin um einen vorbestimmten Abstand Z wie in 8 gezeigt versetzt ist.
  • Die erste Schwenknocke 56 hat eine bogenförmige Form, wie in 8 und 9 gezeigt. Die erste Schwenknocke 56 setzt sich zusammen aus einem Basisendabschnitt 56a, der mit dem Hauptkörper 29a verbunden ist, und einem Schwenkendabschnitt 56b in Kontakt mit dem Schaftende 23d. Der Basisendabschnitt 56a wird schwenkbar durch eine erste Nockenträgerwelle bzw. Nockenträgerwelle 58 getragen, die an Lagerabschnitten (boss portions) 29c des Hauptkörpers 29a befestigt ist. Eine bogenförmige untere Oberfläche des Schwenkendabschnitts 56b ist in Kontakt mit dem Schaftende 23d des Einlaßventils 23. Weiterhin funktioniert eine bogenförmige obere Oberfläche des ersten Schwenknockens 56 als eine erste Nockenoberfläche 59. Die erste Nockenoberfläche 59 umfaßt einen Basisteil 59a nahe dem Basisendabschnitt 56a, einen stetig mit dem Basisteil 59a verlaufenden ersten Rampenteil 59b, und einem ersten Abhebeabschnitt 59c nahe dem Schwenkendabschnitt 56b. Die erste Nockenoberfläche 59 steht in Kontakt mit einer unteren Oberfläche (erste Übertragungsoberfläche) 55a des Übertragungsgliedes 55.
  • Die zweite Schwenknocke 57 ist an einer Aufwärtsposition bzw. oberen Position des Übertragungsgliedes 45 angeordnet und hat eine Bogenform, wie es in den 8 und 9 gezeigt ist. Die zweite Schwenknocke 57 wird schwenkbar durch eine Nockenträgerwelle 60 getragen, die an Lagerabschnitten 29d des Hauptkörpers 29a befestigt ist. Die zweite Schwenknocke 57 setzt sich aus einem in zwei Arme geteilten ersten Endabschnitt 57a und einem zweiten Endabschnitt 57c in Kontakt mit einem Vorspannmechanismus 61 zusammen. Der erste Endabschnitt 57a hat ein Paar von Armen, die zwischen sich eine Eindringnut 57b definieren. Eine untere Oberfläche des ersten Endabschnitts 57a funktioniert als eine zweite Nockenoberfläche 62, die einen Basisteil 62a nahe einem Zentrum der zweiten Schwenknocke 57 und einen zweiten Rampenteil 62b kontinuierlich mit dem Basisteil 62a und einem Anhebeteil 62c kontinuierlich mit dem Rampenteil 62b und nahe dem spitzen Ende des ersten Endabschnitts 57a umfaßt. Die zweite Nockenoberfläche 62 steht in Kontakt mit einer oberen Oberfläche (zweite Übertragungsoberfläche) 55b des Übertragungsgliedes 55.
  • Der Vorspannmechanismus 61 setzt sich aus einem vertikal an einem inneren Abschnitt des Hauptkörpers 29a vorgesehenen Zylinder 63, einem in dem Zylinder 63 angeordneten Stößel 64 und einer den Stößel 64 nach oben in den Zylinder 63 vorspannenden Feder 65 zusammen. Der Stößel 64 ist im Zylinder 63 vertikal beweglich, während er die Aufwärts gerichtete Vorspannung der Feder 65 aufnimmt. Daher steht eine untere Endoberfläche des zweiten Endabschnitts 57c elastisch in Kontakt mit einer oberen Oberfläche 64a des Stößels 64. D. h., daß die Feder 65 so funktioniert, daß sie die zweite Übertragungsoberfläche 55b des Übertragungsgliedes 55 mittels der zweiten Nockenoberfläche 62 der zweiten Schwenknocke 62 abwärts drückt. Ein Luftloch 63a ist an einer Bodenwandung des Zylinders 63 ausgebildet, damit der Stößel 64 glatt gleitet.
  • Mit Bezug auf 14A und 14B wird das Kräftegleichgewicht zwischen den anziehenden Kräften der Elektromagneten 31 und 32 und der Federkräfte der Feder 28 und 33 während des Ventilöffnungs- und Ventilschließzeitraumes diskutiert werden.
  • In 14A und 14B bezeichnet eine horizontale Achse eine Verschiebung bzw. Auslenkung des Magnetankers 30. Die Verschiebung des Magnetankers 30 hängt von der Anordnung der ersten Nockenoberfläche 59 derart ab, daß sie ungefähr die Hälfte der Anhebeverschiebung des Einlaßventils 23 beträgt. Daher wird die an das Einlaßventil 23 zu übertragende Anziehungskraft der beiden Elektromagneten 31 und 32 durch die Hebelwirkung (leverage) der ersten Schwenknocke 56 um ungefähr die Hälfte verkleinert. Im Gegensatz dazu wird es durch Erniedrigung der Verschiebung des Magnetankers 30 auf die Hälfte möglich, die elektromagnetische Anziehungskraft derart, beispielsweise um das Vierfache, zu erhöhen, weil die Charakteristik der elektromagnetischen Anziehungskraft sich so verhält, daß die elektromagnetische Anziehungskraft von jedem der Elektromagneten 31 und 32 im umgekehrten Verhältnis zum Quadrat des Abstandes zwischen dem Magnetanker 30 und jedem Kein 31a, 32a von jedem der Elektromagneten 31, 32 steht. Entsprechend ist es möglich, die Elektromagnete 31 und 32 durch Erniedrigung des Hubausmaßes des Magnetankers 30 mittels der Hebelwirkung der Schwenknocke 56 effektiv zu nutzen.
  • Mit einer derartig angeordneten zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Magnetanker 30, wenn die Maschine angehalten ist, aufgrund des relativen Gleichgewichtes der Federn 28 und 33 an einer neutralen Position des Zwischenraumes zwischen den Elektromagneten 31 und 32 positioniert. Daher ist unter diesen Bedingungen mit angehaltener Maschine das Einlaßventil 23 an einer neutralen Position geringfügig mit Abstand vom Ventilsitz 22a positioniert. Zu dieser Zeit ist die erste Schwenknocke 56 derart positioniert, daß die erste Nockenoberfläche 59 in Kontakt mit der ersten Übertragungsoberfläche 55a des Übertragungsgliedes 55 ist, und der obere Endabschnitt 56b steht in Kontakt mit dem Schaftende 23d. Weiterhin ist die zweite Schwenknocke 57 derart positioniert, daß die zweite Übertragungsoberfläche 62 aufgrund der Federkraft der Feder 65 in Kontakt mit der zweiten Übertragungsoberfläche 55b des Übertragungsgliedes 55 steht.
  • Wenn der Motor gestartet wird und wenn der Magnetanker 30 durch die Federkraft der Ventilöffnungsfeder 33 und den Ventilöffnungselektromagneten 32 wie in 12 gezeigt abwärts bewegt wird, wird die erste Schwenknocke 56 in 12 gemäß der Absenkung der Führungsstange 38 und des Übertragungsgliedes 45 im Uhrzeigersinn verschwenkt. Diese Verschwenkung im Uhrzeigersinn der ersten Schwenknocke 56 drückt das Schaftende 23d durch den oberen Endabschnitt 56b zur Öffnung des Einlaßventils 23 nach unten. In diesem Moment wird die erste Nockenoberfläche 59 auf der ersten Übertragungsoberfläche 55a bewegt, während sie ihre Kontaktposition P von dem ersten Rampenteil 59b zum Basisteil 59a verändert. Durch diese Bewegung der Kontaktposition P vom ersten Rampenteil 59b zum Basisteil 59a wird der Dämpfungseffekt im abschließenden Zeitraum des Ventilöffnungshubes des Magnetankers 30 und des Einlaßventils 23 sichergestellt. D. h., daß im abschließenden Zeitraum des Ventilöffnungshubes die Kontaktposition P der ersten Nockenoberfläche 59 sehr nahe bei der ersten Nockenträgerwelle 58 ist. Daher ist während dieses abschließenden Zeitraumes der Magnetanker 30 generell durch das Übertragungsglied 55 an der ersten Nockenträgerwelle 58 abgestützt. Dies bewirkt eine Unterdrückung der radikalen Absenkung des Magnetankers 30 im abschließenden Zeitraum der Ventilöffnung und schafft in diesem Zeitraum einen langsamen Hub.
  • Auf der anderen Seite wird, wenn das Einlaßventil 23 geschlossen ist, d. h. wenn der Magnetanker 30 durch die Federkraft der Ventilschließfeder 28 und die Anziehungskraft des Ventilschließelektromagneten 31 wie in 13 nach oben erhoben ist, die erste Schwenknocke 56 gegen den Uhrzeigersinn in 13 entsprechend dem Anheben des Übertragungsgliedes 55 verschwenkt. Weiterhin wird die zweite Schwenknocke 57 im Uhrzeigersinn gegen die Vorspannkraft der Feder 65 verschwenkt.
  • In diesem Zeitraum wird die zweite Nockenoberfläche 62 auf der zweiten Übertragungsoberfläche 55b vom zweiten Anhebeteil 62c zum Basisteil 62a bewegt. Durch diese Bewegung wird die Anhebekraft des Einlaßventils 23 im abschließenden Zeitraum generell an der zweiten Nockenträgerwelle 60 abgestützt. Daher wird der Dämpfereffekt im Endstadium bzw. abschließenden Zeitraum des Ventilschließhubes des Magnetankers 30 und des Einlaßventils 23 sichergestellt. D. h., daß im abschließenden Zeitraum des Ventilschließhubes die Federkraft der Feder 65 so funktioniert, daß sie den Magnetanker 30 durch die zweite Schwenknocke 57 und die zweite Übertragungsoberfläche 55b wie in 14B gezeigt nach unten drückt. Als Folge wird die dämpfende Kraft im abschließenden Zeitraum des Ventilschließhubes in geeigneter Weise auf den Magnetanker 30 wirken.
  • Mit der derart angeordneten zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Hubgeschwindigkeit in einem abschließenden Zeitraum des Ventilöffnungshubes und einem abschließenden Zeitraum des Ventilschließhubes mittels der Nockenoberfläche 59 und 62 und der Feder 65 wie in 14A gezeigt zu erniedrigen. Dies bewirkt, daß verhindert wird, daß der Magnetanker 30 auf die Elektromagnete 31 und 32 aufprallt und daß verhindert wird, daß das Einlaßventil 23 auf dem Ventilsitz 22a aufprallt, und daher werden die durch diesen Aufprall verursachten Geräusche und der Verschleiß verhindert.
  • In Bezug auf 15 und 17 ist dort eine dritte Ausführungsform des elektromagnetischen Antriebssystems der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Anordnungen des ersten Übertragungsgliedes 45 und der ersten Schwenknocke 56 sind generell gleich mit denen der zweiten Ausführungsform. Eine zweiter Führungsstange 80, ein zweites Übertragungsglied 84 und eine zweite Schwenknocke 57 sind in einem am oberen Abschnitt des Gehäuses 29 angeordneten zweiten Gehäuse 82 angeordnet.
  • Das zweite Gehäuse 82 mit zylindrischer Form ist an einem oberen Abschnitt des Gehäuses 29 mittels Schrauben 81a befestigt. Eine scheibenförmige Abdeckwand 87 ist am oberen Endabschnitt des zweiten Gehäuses 82 mittels Schrauben 81b befestigt. Eine Trägerwandung 89 in Form einer dicken Scheibe ist integral an einer inneren Wandung des zweiten Gehäuses 82 angeordnet. Ein Durchgangsloch ist vertikal an der Trägerwandung 89 ausgebildet. Ein Vorspannmechanismus 86 ist in dem Durchgangsloch der Trägerwandung 89 installiert.
  • Die zweite Führungsstange 80 ist verschiebbar in einer in einem Mittenloch der Abdeckung 37 installierten zylindrischen Wandung 37a installiert. Ein unterer Endabschnitt 80a der zweiten Führungsstange 80 steht in Druckkontakt mit dem oberen Endabschnitt 38a der ersten Führungsstange 38.
  • Ein zweites Übertragungsglied 84 mit Scheibenform ist integral mit einem oberen Endabschnitt der zweiten Führungsstange 80 verbunden. Eine zweite Übertragungsoberfläche 84a ist an einer oberen Oberfläche des zweiten Übertragungsgliedes 84 ausgebildet.
  • Die zweite Schwenknocke 85 ist generell tropfenförmig und wird schwenkbar von einer zweiten Nockenträgerwelle 91 getragen. Die zweite Nockenträgerwelle ist an einem Paar von Klammern 90, 90 befestigt, die integral an einer unteren Oberfläche der Abdeckwandung 87, wie in 18 gezeigt, ausgebildet sind. Eine bogenförmige zweiten Nockenoberfläche 88 der zweiten Schwenknocke 85 steht in Kontakt mit der zweiten Übertragungsoberfläche 84a des zweiten Übertragungsgliedes 84. Weiterhin hat die zweite Schwenknocke 85 einen Hebelabschnitt 92, der sich von einem Abschnitt nahe der zweiten Nockenträgerwelle 91 in Richtung zur linken Seite in 15 erstreckt. Ein oberer Endabschnitt des Hebels 96 steht in Kontakt mit dem Vorspannmechanismus 86.
  • Der Vorspannmechanismus 86 weist ein kappenförmiges Körperglied 93 auf, das mit Preßpassung in das Durchgangsloch der Tragewandung 89 eingepaßt ist, einen verschiebbar in dem Körperglied 93 angebrachten Stößel 94 und eine den Stößel nach oben vorspannende Schraubenfeder 95. Der Stößel 94 hat einen sphärischen bzw. kugelförmigen Kopf 94a, der in Kontakt mit dem Hebelabschnitt 92 der zweiten Schwenknocke 85 steht. Die zweite Schwenknocke 85 wird immer durch den Stößel 94 so gedrückt, daß sie in 15 im Uhrzeigersinn verschwenkt wird. Genauer steht die zweite Nockenoberfläche 88 aufgrund des Vorspannmechanismus 86 in elastischem Kontakt mit der zweiten Übertragungsoberfläche 84a des zweiten Übertragungsgliedes 84 und daher ist auch die Führungsstange 80 elastisch in Kontakt mit einem oberen Endabschnitt der ersten Führungsstange 80. Die Schraubenfeder 95 ist so angeordnet, daß sie eine kleine Federkraft erzeugt.
  • Mit dem derart angeordneten elektromagnetischen Antriebssystemen der dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Magnetanker, wenn der Motor angehalten ist, aufgrund des Gleichgewichtes der Federkräfte der Federn 28 und 33 wie in 15 gezeigt an einer neutralen Position des Zwischenraumes 5 zwischen dem Elektromagneten 31 und 32 gehalten. Daher wird auch das Einlaßventil 23 in einer neutralen Position mit geringfügigem Abstand vom Ventilsitz 22a gehalten. In diesem Moment steht aufgrund des Vorspannmechanismus 86 ein oberer Endabschnitt der zweiten Nockenoberfläche 88 der zweiten Schwenknocke 85 in elastischem Kontakt mit der zweiten Übertragungsoberfläche 84a des zweiten Übertragungsgliedes 84.
  • Wenn der Motor angelassen ist und wenn das Einlaßventil 23 durch die Federkraft der Ventilöffnungsfeder 33 und die Anziehungskraft des Elektromagneten 32 wie in 19 gezeigt abgesenkt wird, wird der Stößel 94 durch die Federkraft der Schraubenfeder 95 nach oben bewegt und daher wird die zweite Schwenknocke 85 in 19 durch den Hebelabschnitt 92 im Uhrzeigersinn gedreht. Daher drückt die zweite Nockenoberfläche 88 das zweiten Übertragungsglied 84 nach unten, während sich die Kontaktposition P in Bezug auf die zweite Übertragungsoberfläche 84a ändert. Dies ermöglicht es der zweiten Führungsstange 80, als Folge der Abwärtsbewegung der ersten Führungsstange 38 gleitend abgesenkt zu werden. Während dieses Ventilöffnungszeitraumes führt die Charakteristik des Ventilöffnungshubes im abschließenden Zeitabschnitt aufgrund der speziellen Funktion der ersten Schwenknocke 56 wie bei der zweiten Ausführungsform erwähnt, eine langsame und glatte Charakteristik aus.
  • Auf der anderen Seite wird, wenn das Einlaßventil 23 geschlossen wird, das Einlaßventil 23 im wesentlichen aufgrund der Anziehungskraft des Ventilschließelektromagneten 31 und der Federkraft der Ventilschließfeder 28 nach oben gehoben. Entsprechend dem Anheben des Magnetankers 30 und des Einlaßventils 23 wird auch die zweite Führungsstange 80 derart nach oben bewegt, daß die zweite Nockenoberfläche 88 der zweiten Schwenknocke 85 sich auf der zweiten Übertragungsoberfläche 84a des zweiten Übertragungsgliedes 84 bewegt, während sie in Kontakt mit der zweiten Übertragungsoberfläche 84a steht. Daher verändert sich die Kontaktposition P der zweiten Schwenknocke 85 in Bezug auf die zweite Übertragungsoberfläche 84a vom in 19 gezeigten Anhebeteil 88c durch den Rampenteil 88b zum in 20 gezeigten Basisteil 88a. Weil die Kontaktposition P im abschließenden Zeitraum des Ventilschließhubes sehr nahe an der zweiten Nockenträgerwelle 91 ist, wird das Einlaßventil 23 in diesem Endstadium generell durch die zweite Nockenträgerwelle 91 durch die erste Schwenknocke 46, die erste Führungsstange 38 und die zweite Führungsstange 80 getragen bzw. abgestützt. Durch diese Anordnung und die Federkraft der Schraubenfeder 95 wird ein plötzliches bzw, starkes oder radikales Anheben des Einlaßventils 23 in diesem Endstadium des Ventilschließzeitraumes weiter unterdrückt. Das bewirkt, daß ein Aufprall zwischen dem runden Kopf 23a des Einlaßventils 23 und dem Ventilssitz 22a verhindert wird. Als ein Ergebnis werden Geräusche und Abrieb bzw. Verschleiß aufgrund dieses Aufpralles wirkungsvoll verhindert.
  • Mit Bezug auf 21 und 22 ist dort eine vierte Ausführungsform des elektromagnetischen Antriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die vierte Ausführungsform ist im wesentlichen auf Basis der Struktur der ersten Ausführungsform angeordnet. Zusätzlich zur Struktur der ersten Ausführungsform ist ein Spieleinsteller (lash-adjuster) 96 neben dem Dämpfermechanismus 25 zur Einstellung eines Ventilspiels C zwischen dem unteren Endabschnitt 38b der Führungsstange 38 und dem Schaftende 23d des Ventilschaftes 23b auf Null vorgesehen, während sich das Einlaßventil 23 schließt.
  • Genauer wird die Abdeckung 29b des Gehäuses 29 bei dieser vierten Ausführungsform nicht verwendet, und das Gehäuse 29 besteht nur aus dem Hauptkörper 29a. Ein Lager- bzw. Augenabschnitt 29c ist an dem linken Seitenabschnitt des Hauptkörpers 29a wie in 21 gezeigt vorgesehen. Der Lagerabschnitt 29c hat ein in die Abwärtsrichtung geöffnetes Träger- bzw. Abstützloch 29d.
  • Ein Gleitglied bzw. Gleitstück (slide member) 97 mit Tassenform ist vertikal verschiebbar im Abstützloch 29e des Gehäuses 29 installiert. Ein zylindrischer Führungsabschnitt 39 ist integral mit dem Mittelabschnitt einer scheibenförmigen oberen Wandung 97a des Gleitgliedes 97 verbunden und er ist an einer Zylinderwandung 36b des zylindrischen Halters 36 durch Einsetzen des zylindrischen Führungsabschnittes 39 in die Zylinderwandung 36b fixiert. Die Befestigungsverbindung setzt den zylindrischen Halter 36 fest auf das Gleitstück 97. Daher sind der Magnetanker 30, die Elektromagneten 31 und 32, die Ventilöffnungsfeder 33 und der Dämpfermechanismus 25 durch das Gleitstück 97 und den zylindrischen Halter 36 integral miteinander verbunden und werden vertikal durch den Hauptkörper 29a bewegt. Weiterhin sind Lagerabschnitte 97b zur Abstützung einer Nockenträgerwelle 49 der Schwenknocke 46 integral mit dem Gleitstück 97 ausgebil det. Die Lagerabschnitte 97b sind an einer inneren Wandungsoberfläche 29e des Gleitstücks 97 gebildet und stützen beide Endabschnitte der Nockenträgerwelle 49 ab. Weiterhin ist ein Vorsprungsabschnitt 98 integral mit dem äußeren und unteren Endabschnitt des Gleitstücks 97 verbunden. Der Vorsprungsabschnitt 98 steht horizontal von dem äußeren und unteren Endabschnitt des Gleitstückes 97 in Richtung auf den Spieleinsteller 96 vor und steht in Kontakt mit einem unteren Endabschnitt des Spieleinstellers 96.
  • Der Spieleinsteller 96 hat einen Stößel 99, ein zylindrisches Glied 100, eine Reservoirkammer 102, eine Hochdruckkammer 103 und ein Rückschlagventil 105. Der Stößel 99 ist im Trägerloch 28d so angeordnet, daß er darin in vertikaler Richtung verschiebbar ist. Das zylindrische Glied 100 ist im Stößel 99 verschiebbar angeordnet. Die Reservoirkammer 102 und die Hochdruckkammer 103 sind innerhalb des Stößels 99 gebildet und sind durch eine Trennwand 101 des Zylindergliedes 100 voneinander getrennt. Ein Kommunikations- bzw. Verbindungsloch 104 ist in der Trennwand 101 ausgebildet und das Rückschlagventil. 105 ist an dem Verbindungsloch 104 installiert, um es dem Arbeitsfluid zu ermöglichen, von der Reservoirkammer 102 in die Hochdruckkammer 103 zu fließen.
  • Genauer ist der Stößel 99 derart angeordnet, daß sein mittlerer Vorsprungsabschnitt 99a in Kontakt mit einer oberen Oberfläche des Vorsprungsabschnitts 98 und daß ein Vorsprung 99b des mittleren Vorsprungsabschnitts 99a in Eingriff mit einem Loch 44a des Vorsprungsabschnitts 98 steht. Das bewirkt, daß verhindert wird, daß das Gleitstück oder Rutschglied (slid member) 97 und der zylindrische Halter 36 sich frei drehen. Eine Ringnut 106 ist zwischen einem oberen Rand des Stößels 99 und einem Boden des Trägerloches 29b vorgesehen. Eine Abdeckung 107 ist locker angepaßt und an einer oberen Öffnung des Zylindergliedes 100 befestigt. Ein Hydraulikdurchlaß 108 ist an einem oberen Rand des Zylindergliedes 100 gerade unterhalb der Abdeckung 107 vorgesehen, um eine Verbindung zwischen der Ringnut 106 und der Reservoirkammer 102 zu schaffen. Das Zylinderglied 100 ist in Aufwärtsrichtung durch eine in der Hochdruckkammer 103 installierte Feder vorgespannt.
  • Die Reservoirkammer 102 ist dazu angeordnet, Arbeitsöl von einem Hydraulikdurchlaß 109 im Zylinderkopf 21 durch ein Hydraulikloch 110 in den Lagerabschnitt 29c, die Ringnut 106 und den Hydraulikdurchlaß 108 aufzunehmen. Das Rückschlagventil 105 ist mit einer Rückschlagkugel und einer Rückschlagventilfeder versehen, die das Rückschlagventil zum Verbindungsloch 104 vorspannt. Ein Luftablaßloch 111 zur Sicherstellung einer Gleitbewegung des Stößels 49 und des Zylindergliedes 100 ist an einem Oberabschnitt des Lagerabschnitts 29c gebildet.
  • Mit dem derart angeordneten elektromagnetischen Antriebssystem der vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn der Motor angehalten ist, der Magnetanker 30 aufgrund des Gleichgewichtes der Federkräfte der Federn 28 und 33 und des Ausgeschaltet seins beider Elektromagnete 31 und 32, wie in 21 gezeigt, in einer neutralen Position des Freiraumes S zwischen den Elektromagneten 31 und 32 gehalten. Daher ist das Einlaßventil 23 auch in einer neutralen Position mit geringfügigem Abstand vom Ventilsitz 22a gehalten. In diesem Zeitpunkt drückt die Ventilöffnungsfeder 33 das Gleitstück 97 durch den zylindrischen Halter 36 nach oben und daher übt der Vorsprungsabschnitt 98 eine nach oben drückende Kraft auf den Stößel 99 und den Spieleinsteller 96 aus. Wenn jedoch der Motor geradeangehalten wurde, wird das Arbeitsöl durch die Ventilkugel des Rückschlagventils 105 abgedichtet in der Hochdruckkammer 103 gehalten. Daher wird dadurch die Aufwärtsbewegung des Stößels 99 begrenzt und die Aufwärtsbewegung des elektromagnetischen Antriebsmechanismus 24 wird auch begrenzt. Danach wird das in der Hochdruckkammer 103 gehaltene Arbeitsöl langsam entsprechend der seit dem Motorstop verstrichenen Zeit abgelassen und daher werden der Stößel 99 und der elektromagnetische Antriebsmechanismus 24 entsprechend dem Abfluß von Arbeitsöl aus der Hochdruckkammer 103 nach oben gehoben. Daher nähert sich das Einlaßventil 23 dem Ventilsitz 22a von einer in 21 gezeigten Position leicht an und der Magnetanker 30 nähert sich leicht dem Elektromagneten 32 an.
  • Danach wird, wenn der Elektromagnet 32 entsprechend dem Start des Motors erregt wird, der Magnetanker 30 zum Elektromagneten 32 hingezogen und wird durch die Ventilöffnungsfeder 33 abwärtsgedrückt. Wenn die Kontaktposition der Schwenknocke 96 in Bezug auf die erste Übertragungsoberfläche 45a vom ersten Rampenteil 50b zum Basiskreisteil 50a bewegt wird, wird die Geschwindigkeit der Abwärtsbewegung erniedrigt. Als ein Ergebnis wird der Aufprall zwischen dem Magnetanker 30 und dem Ventilöffnungselektromagneten 32 verhindert.
  • Daher wirkt durch die Bewegung der Schwenknocke 46 vom ersten Rampenteil 50b zum kreisförmigen Basisteil 50a die Druckkraft der Ventilschließfeder 28 auf dem Dämpfermechanismus 25 angewendet, um den Stößel 99 durch den vorspringenden Abschnitt 98 zu drücken. Jedoch wird zu dieser Zeit ein hoher Druck in der Hochdruckkammer 103 aufrecht erhalten, um die Aufwärtsbewegung des Gleitstückes 97 zu begrenzen. Daher wird das Einlaßventil 23 in einem geöffneten Zustand gehalten.
  • Auf der anderen Seite wird, wenn das Einlaßventil 23 geschlossen ist, der Magnetanker 30 durch den Ventilschließelektromagneten 31 angezogen und gleichzeitig wird das Einlaßventil 23 durch die Federkraft der Ventilschließfeder 28 so angehoben, daß es auf den Ventilsitz 22a gesetzt wird.
  • In diesem Fall wirkt, weil die Anziehungskraft des Ventilschließelektromagneten 31 durch die Federkraft der Ventilöffnungsfeder 33 aufgehoben wird, keine vertikale Kraft auf das Gleitstück 97. Daher wird das Gleitstück 97 durch die Druckkraft aufgrund der Federkraft des Spieleinstellers 96 und die Hydraulikkraft der Hochdruckkammer 103 durch den vorspringenden Abschnitt 98 nach unten gedrückt. Weiterhin wird der untere Rand 38b der Führungsstange 38 durch den oberen Endabschnitt 23d des Einlaßventils 23 nach oben gedrückt, um das Spiel C zwischen ihnen auf Null einzustellen. Dies verhindert einen Aufprall zwischen dem runden Kopf 23a des Einlaßventils 23 und dem Ventilsitz 22a. Als ein Ergebnis werden durch diesen Aufprall erzeugte Geräusche und Verschleiß wirksam verhindert.
  • Weil zu dieser Zeit weiterhin der Basiskreisabschnitt 51a der zweiten Nockenoberfläche 51 in Kontakt mit der zweiten Übertragungsoberfläche 55b steht, wird der Aufprall zwischen dem Ventilschließelektromagneten 31 und dem Magnetanker 30 vermieden und der Magnetanker 30 ist in der Nähe des Ventilschließelektromagneten 31 angeordnet, wobei ein Spalt gegeben ist, bei dem der Ventilschließelektromagnet 31 eine elektromagnetische Anziehungskraft erzeugen kann, die größer ist als die Federkraft der Ventilöffnungsfeder 33.
  • Weil die Positionen der Führungsstange 38 und des elektromagnetischen Antriebsmechanismus 24 im Ventilschließzustand durch den Spieleinsteller 96 automatisch eingestellt werden, sogar wenn die thermische Ausdehnung des Einlaßventils 23 und ein Verschleiß bzw. Abrieb des Ventilsitzes 22a erzeugt werden, wird das Einlaßventil 23 richtig geöffnet und geschlossen, während ein Aufprall mit dem Ventilsitz 22a vermieden wird. Genauer ist es, weil das elektromagnetische Antriebssystem der vierten Ausführungsform so angeordnet ist, daß das Spiel C zwischen dem oberen Endabschnitt 23d des Ventilschaftes 23b und dem unteren Rand 38b der Führungsstange 38 bei Null gehalten wird, möglich, durch den Aufprall zwischen dem Ventilschaft 23b und dem der Führungsstange 38 verursachte Geräusche zu verhindern.
  • Weiterhin ist der Spieleinsteller 96 an einer Position angeordnet, die nicht koaxial mit dem Einlaßventil 23 und der Führungsstange 38 und parallel mit der Führungsstange 38 ist, so daß ein Ineinandergreifen mit dem Einlaßventil 23 nicht gegeben ist. Daher ist es möglich, die Funktion bzw. Wirkungsweise des Spieleinstellers 96 ohne Vergrößerung der Trägheitsmasse des Einlaßventils 23 und des Ankersystemes stabil und zuverlässig sicherzustellen. Weiterhin wird dadurch, daß der Spieleinsteller 96 so angeordnet ist, daß er nicht mit dem Einlaßventil 23 ineinander greift, die Erzeugung von Gleitwiderstand bzw. Reibungswiderstand aufgrund von Abrieb am äußeren Rand des Spieleinstellers 96 verhindert.
  • Weil der Spieleinsteller 96 parallel zum Dämpfermechanismus 25 angeordnet ist, ist es weiterhin möglich zu unterdrücken, daß dieses System eine hohe Bauhöhe bekommt, so daß es seine Kompaktheit behält. Dies erhält die Installationsfähigkeit eines mit diesem System ausgerüsteten Motors an einem Fahrzeug.
  • Zusätzlich ist das elektromagnetische Antriebssystem der vierten Ausführungsform so angeordnet, daß der Magnetanker 30, die Elektromagneten 31 und 32 des elektromagnetischen Antriebsmechanismus 24 und das Übertragungsglied 45 und der Schwenknocken 46 des Dämpfermechanismus 25 ineinandergreifen und als integrale Einheit verbunden sind, um diese vereinigten Elemente insgesamt bzw, integral vertikal zu bewegen. Daher wird es möglich, das Spiel C unter Aufrechterhaltung des Eingriffes zwischen dem Dämpfermechanismus 25 und dem elektromagnetischen Antriebsmechanismus 24 mit dem Magnetanker 30 und dem Elektromagneten 31 und 32 auf Null einzustellen. Entsprechend wird es möglich, das Ventilspiel mit hoher Genauigkeit einzustellen. Genauer werden, wenn die Variation des Ventilspieles mittels des Spieleinstellers 96 auf Null eingestellt wird, die Elektromagneten 31 und 32 integral bzw. gemeinsam in vertikaler Richtung mit dem Dämpfermechanismus 24 und dem Magnetanker 30 bewegt und das relative Spiel bzw. der relative Abstand zwischen dem Magnetanker 30 und jedem der Elektromagneten 31 und 32 verändert sich nicht. Daher ist es möglich, das Ventilspiel weit feiner zu steuern.
  • Obwohl die Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung so gezeigt und beschrieben sind, daß das elektromagnetische Antriebssystem gemäß der vorliegenden Erfindung an einem Einlaßventil angewendet wird, wird es verstanden werden, daß die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist und auch bei einem Auslaßventil des Motors angewendet werden kann. Wenn das elektromagnetische Antriebssystem der vorliegenden Erfindung an einem Auslaßventil angewandt wird, bewirkt das elektromagnetische Antriebssystem gemäß der vorliegenden Erfindung eine Unterdrückung von radikaler oder starker Abgabe von Abgasen durch Beschränkung bzw. Begrenzung einer radikalen bzw. starken Bewegung bei der Zeitsteuerung der Ventilöffnung. Dies ermöglicht eine Reduzierung des Niveaus von Abgas- bzw. Auspuffgeräuschen.
  • Der gesamte Inhalt der am 23. Juni 1999 in Japan angemeldeten japanischen Patentanmeldung JP 2000 199 410 A wird hierin durch Bezugnahme aufgenommen.
  • Obwohl die Erfindung oben mit Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Modifikationen und Variationen der oben beschriebenen Ausführungsformen werden dem Fachmann im Lichte der obigen Lehren einfallen.
  • Die Erfindung ermöglicht insbesondere ein elektromagnetisches Antriebssystem zum wiederholten Öffnen und Schließen eines Ventils einer Brennkraftmaschine, das einen elektromagnetischen Antriebsmechanismus und einen Dämpfermechanismus aufweist. Der elektromagnetische Antriebsmechanismus weist ein Paar von Elektromagneten, einen zwischen den Elektromagneten angeordneten Magnetanker und ein Paar von Federn auf, die den Magnetanker in eine neutrale Position zwischen dem Elektromagneten einstellen, wenn beide Elektromagneten stromlos sind. Die Elektromagneten werden abwechselnd entsprechend einem Steuersignal erregt und stromlos gemacht. Der Dämpfermechanismus steht in Eingriff mit dem elektromagnetischen Antriebsmechanismus und funktioniert so, daß eine Verschiebungs- bzw. Hubgeschwindigkeit des Ventils im Endstadium bzw. einem abschließenden Zeitraum von jedem Ventilschließhub und jedem Ventilöffnungshub des Ventils verringert wird.

Claims (15)

  1. Elektromagnetisches Antriebssystem zum wiederholten Öffnen und Schließen eines Ventils einer Brennkraftmaschine, mit: einem elektromagnetischen Antriebsmechanismus (24) mit einem Paar von Elektromagneten (31; 32), einem zwischen dem Paar von Elektromagneten (31; 32) angeordneten Magnetanker (30) und einem Paar von Federn (28; 33), die den Magnetanker (30) in eine neutrale Position zwischen den Elektromagneten (31; 32) einstellen, wenn beide Elektromagnete (31; 32) stromlos sind, wobei die Elektromagnete (31; 32) entsprechend einem Steuersignal abwechselnd erregt und stromlos gemacht werden und den Magnetanker (30) in Richtung hin zu dem erregten Elektromagneten (31 oder 32) bewegen; und einem in Eingriff mit dem elektromagnetischen Antriebsmechanismus (24) stehenden Dämpfermechanismus (25), wobei dieser zumindest ein mit dem Magnetanker (30) bewegtes Übertragungsglied (45 bzw. 55 bzw. 55, 84) und zumindest einen Schwenknocken (46; 56, 57) umfasst, wobei der Schwenknocken (46; 56, 57) auf einer Fläche des Übertragungsgliedes (45; 55; 55, 84) bewegt wird, während sie mit der Fläche des Übertragungsgliedes (45; 55; 55, 84) in Kontakt ist, wenn der Magnetanker (30) zwischen den beiden Elektromagneten (31; 32) bewegt wird, um die Hubgeschwindigkeit des Ventils (23) im Endbereich von Öffnungshub und Schließhub zu verringern.
  2. Elektromagnetisches Antriebssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (40), die das Steuersignal an den elektromagnetischen Antriebsmechanismus (24) abgibt.
  3. Elektromagnetisches Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Paar von Elektromagneten (31; 32) des elektromagnetischen Antriebsmechanismus (24) einen zur Öffnung des Ventils (23) erregten Ventilöffnungselektromagneten (32) und einen zum Schließen des Ventils (23) erregten Ventilschließelektromagneten (31) umfasst.
  4. Elektromagnetisches Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsglied (45; 55; 55, 84) des Dämp fermechanismus (25) eine Übertragungsoberfläche (45a, 45b; 55a, 55b; 84a, 84b) aufweist und der Schwenknocken (46, 56, 57) an einem Zylinderkopf (21) der Brennkraftmaschine durch ein Gehäuse (29) getragen ist, wobei das Übertragungsglied (45; 55; 55, 84) mit dem Magnetanker (30) in Eingriff steht, wobei der Schwenknocken (46; 56; 57) auf der Übertragungsoberfläche (45a, 45b; 55a, 55b; 84a, 84b) bewegt wird, während sie in Kontakt mit der Übertragungsoberfläche (45a, 45b; 55a, 55b; 84a, 84b) steht, wenn der Magnetanker (30) zwischen den Elektromagneten (31, 32) bewegt wird.
  5. Elektromagnetisches Antriebssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsglied (45) einen kanalförmigen Abschnitt mit dem Paar von Übertragungsoberflächen (45a, 45b) aufweist, auf denen eine Nockenoberfläche (50, 51) des Schwenknockens (46) entsprechend der Bewegung des Magnetankers (30) sich bewegt.
  6. Elektromagnetisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfermechanismus (25) weiterhin eine Torsionsschraubenfeder (47) aufweist, die den Schwenknocken (46) in eine neutrale Position in einem Schwenkbereich des Schwenknockens (46) vorspannt.
  7. Elektromagnetisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenoberfläche (50, 51) des Schwenknockens (46) einen Basisteil (50a, 51a) nahe einer den Schwenknocken (46) tragenden Welle (49) aufweist, wobei ein geringfügiger Abstand zwischen dem Magnetanker (30) und jedem der Elektromagneten (31, 32) erzeugt wird, wenn eine der Übertragungsoberflächen (45a, 45b) des Übertragungsgliedes (45) in Kontakt mit dem Basisteil (50a, 51a) der Nockenoberfläche (50, 51) steht.
  8. Elektromagnetisches Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsglied (55) des Dämpfermechanismus (25) scheibenförmig ist und die erste Übertragungsoberfläche (55a) in Kontakt mit dem ersten Schwenknocken (56) und die zweite Übertragungsoberfläche (55b) in Kontakt mit einem zweiten Schwenknocken (57) ist, wobei das scheibenförmige Ü bertragungsglied (55) über eine Führungsstange (38), die sich von dem Magnetanker (30) in Richtung des Ventils (23) erstreckt, mit dem Magnetanker (30) verbunden ist.
  9. Elektromagnetisches Antriebssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfermechanismus (25) weiterhin einen Vorspannmechanismus (61) zur andauernden elastischen Vorspannung einer Nockenoberfläche (62) des zweiten Schwenknocken (57) an die zweite Übertragungsoberfläche (55b) aufweist.
  10. Elektromagnetisches Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfermechanismus (25) eine zweite Führungsstange (80), die sich von dem Magnetanker (30) in eine Richtung entgegen der Erstreckungsrichtung der ersten Führungsstange (38) erstreckt, und ein mit einem Ende der zweiten Führungsstange (80) verbundenes zweites Übertragungsglied (84) aufweist, wobei der zweite Schwenknocken (57) in Kontakt mit einer zweiten Übertragungsoberfläche (84b) des zweiten Übertragungsgliedes (84) steht.
  11. Elektromagnetisches Antriebssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfermechanismus (25) weiterhin einen Vorspannmechanismus (86) zur andauernden elastischen Vorspannung einer zweiten Nockenoberfläche (88) des zweiten Schwenknockens (85) an die zweite Übertragungsoberfläche (84b) des zweiten Übertragungsgliedes (84) aufweist.
  12. Elektromagnetisches Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spieleinsteller (96) zur Einstellung eines Ventilspiels C zwischen einem Schaftende des Ventils (23) und einem Eingriffsende des elektromagnetischen Antriebsmechanismus (24) mit dem Ventil (23) aufweist.
  13. Elektromagnetisches Antriebssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Spieleinsteller (96) parallel mit dem Dämpfermechanismus (25) und dem Ventil (23) angeordnet ist.
  14. Elektromagnetisches Antriebssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein zylindrisches Gehäuse (29) an einem oberen Endabschnitt des Zylinderkopfes (21) der Brennkraftmaschine befestigt ist, wobei ein Gleitstück (97) zum Tragen des Dämpfermechanismus (25) darin verschiebbar an dem zylindrischen Gehäuse (29) abgestützt ist, wobei ein zylindrischer Halter (36) zum Tragen des Magnetankers (30) und der Elektromagneten (31, 32) mit einem oberen Endabschnitt des Gleitstückes (97) verbunden ist, wobei der Dämpfermechanismus (25) und der elektromagnetische Antriebsmechanismus (24) durch den zylindrischen Halter (36) und das Gleitstück (97) integral angeordnet sind, wobei der Spieleinsteller (96) in dem Gehäuse (29) angeordnet ist, wobei der zylindrische Halter (36) und das Gleitstück (97) durch den Betrieb des Spieleinstellers (96) integral verschoben werden.
  15. Elektromagnetisches Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfermechanismus (25) zwischen dem elektromagnetischen Antriebsmechanismus (24) und dem Ventil (23) angeordnet ist.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3921311B2 (ja) * 1998-10-30 2007-05-30 株式会社日立製作所 機関弁の電磁駆動装置
DE10005247C1 (de) * 2000-02-05 2001-02-15 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung zum Betätigen eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine
ITBO20000366A1 (it) 2000-06-23 2001-12-23 Magneti Marelli Spa Attuatore elettromagnetico per l'azionamento delle valvole di un motore a scoppio .
DE10043805A1 (de) * 2000-09-06 2002-03-14 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung mit einem elektromagnetischen Aktuator
US6592095B2 (en) * 2001-04-09 2003-07-15 Delphi Technologies, Inc. Electromagnetic valve motion control
ITBO20010389A1 (it) * 2001-06-19 2002-12-19 Magneti Marelli Spa Metodo di controllo di un attuatore elettromagnetico per il comando di una valvola di un motore a partire da una condizione di riposo
KR100405440B1 (ko) * 2001-08-08 2003-11-14 현대자동차주식회사 전자식 밸브 트레인
JP2003065461A (ja) * 2001-08-24 2003-03-05 Toyota Motor Corp 電磁駆動弁の制御装置
US6681731B2 (en) * 2001-12-11 2004-01-27 Visteon Global Technologies, Inc. Variable valve mechanism for an engine
US7007643B2 (en) * 2002-12-30 2006-03-07 Caterpillar Inc. Engine valve actuation system
US6997146B2 (en) * 2002-05-22 2006-02-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Start control method and apparatus for solenoid-operated valves of internal combustion engine
US6729278B2 (en) * 2002-09-27 2004-05-04 Ford Global Technologies, Llc Dual coil, dual lift electromechanical valve actuator
DE10248330A1 (de) 2002-10-17 2004-04-29 Bayerische Motoren Werke Ag Elektromagnetische Ventiltriebvorrichtung mit einstellbarer Neutralstellung
US20090266319A1 (en) * 2008-04-28 2009-10-29 James Douglas Ervin System and method for providing hydraulic valve lash compensation for electrically actuated internal combustion engine poppet valves
ITGE20080036A1 (it) * 2008-04-30 2009-11-01 Dott Ing Mario Cozzani Srl Metodo per il controllo della posizione di un attuatore elettromeccanico per valvole di compressori alternativi.
US8056541B1 (en) * 2010-06-22 2011-11-15 DONICK ENGINES, Inc. Internal combustion engine having an electric solenoid poppet valve and air/fuel injector
WO2013191736A1 (en) 2012-06-18 2013-12-27 Launchpoint Technologies, Inc. Electromagnetic valve apparatus with nonlinear spring
RU2554256C1 (ru) * 2013-12-17 2015-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "БИНОТЕК" Электромагнитная система управления клапанами механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания (варианты)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0821220A (ja) * 1994-07-08 1996-01-23 Honda Motor Co Ltd 内燃機関用機関弁の電磁駆動装置
DE19803896A1 (de) * 1997-02-28 1998-09-03 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Elektromagnetischer Aktuator mit Fluid-Auftreffdämpfung
JP2000199410A (ja) * 1998-10-30 2000-07-18 Unisia Jecs Corp 機関弁の電磁駆動装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3616540A1 (de) * 1986-05-16 1987-11-19 Porsche Ag Vorrichtung zum betaetigen eines gaswechsel-tellerventils einer hubkolben-brennkraftmaschine
US4777915A (en) * 1986-12-22 1988-10-18 General Motors Corporation Variable lift electromagnetic valve actuator system
US4878464A (en) * 1988-02-08 1989-11-07 Magnavox Government And Industrial Electronics Company Pneumatic bistable electronic valve actuator
US4883025A (en) * 1988-02-08 1989-11-28 Magnavox Government And Industrial Electronics Company Potential-magnetic energy driven valve mechanism
DE3826974A1 (de) * 1988-08-09 1990-02-15 Meyer Hans Wilhelm Stelleinrichtung fuer ein gaswechselventil
US5636601A (en) 1994-06-15 1997-06-10 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Energization control method, and electromagnetic control system in electromagnetic driving device
DE29604946U1 (de) * 1996-03-16 1997-07-17 FEV Motorentechnik GmbH & Co. KG, 52078 Aachen Elektromagnetischer Aktuator für ein Gaswechselventil mit Ventilspielausgleich
DE29615396U1 (de) * 1996-09-04 1998-01-08 FEV Motorentechnik GmbH & Co. KG, 52078 Aachen Elektromagnetischer Aktuator mit Aufschlagdämpfung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0821220A (ja) * 1994-07-08 1996-01-23 Honda Motor Co Ltd 内燃機関用機関弁の電磁駆動装置
DE19803896A1 (de) * 1997-02-28 1998-09-03 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Elektromagnetischer Aktuator mit Fluid-Auftreffdämpfung
JP2000199410A (ja) * 1998-10-30 2000-07-18 Unisia Jecs Corp 機関弁の電磁駆動装置

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Publication number Publication date
JP2000199410A (ja) 2000-07-18
JP3921311B2 (ja) 2007-05-30
DE19952052A1 (de) 2000-05-11
US6257182B1 (en) 2001-07-10

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