DE19961609A1 - Verfahren zur Herstellung von Aktoren zur elektromagnetischen Betätigung von eine Ventilfeder aufweisenden Ventilen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aktoren zur elektromagnetischen Betätigung von Ventilen, bei dem die Vorspannung der Aktorfeder und der Ventilfeder bei der Montage des Aktors an mindestens einem Ventil mittels eines weiteren Aktorbauteils eingestellt und das weitere Aktorbauteil anschließend bleibend fixiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aktoren zur elektromagneti­ schen Betätigung von eine Ventilfeder aufweisenden Ventilen gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Ein Aktor zur elektromagnetischen Ventilsteuerung besteht im wesentlichen aus zwei Elektromagneten, dem Öffnermagnet und dem Schließermagnet, die durch mindestens ein Bauteil aus einem nicht ferromagnetischen Material voneinander getrennt sind. Dieses Bauteil kann beispielsweise durch ein Gehäuseteil gebildet werden. Zwischen den Elektromagneten, dem Öffnermagnet und dem Schließerma­ gnet, befindet sich die aus einem ferromagnetischen Material bestehende Anker­ platte, die durch Bestromen der Erregerspule des Öffnermagneten oder der Erreger­ spule des Schließermagneten in die jeweilige Richtung bewegt wird. Das Magnet­ joch des Öffnermagneten weist eine Durchführung für einen Ventilstößel auf, der die auf die Ankerplatte einwirkenden Kräfte auf mindestens ein Gaswechselventil über­ trägt.

Der Aktor kann beispielsweise so ausgeführt sein, daß die Aktorfeder auf der dem Gaswechselventil entgegengesetzten Seite des Aktors an der Außenseite des Schließermagneten angeordnet ist. Dazu ist in Verlängerung des Ventilstößels ein einen Aktorfederteller aufweisender Federstößel angeordnet, der in einer Durchfüh­ rung im Magnetjoch des Schließermagneten gelagert ist. Das Magnetjoch des Schließermagneten weist eine die Durchführung des Federstößels umgebende, eine vorzugsweise kreisrunde Wandung Ausformung auf, innerhalb der die Aktorfeder und der Federstößel oszilliert. Die vorzugsweise kreisrunde Wandung wird von einem am Magnetjoch des Schließermagneten angeordneten weiteres Aktorbauteil abgedeckt, das auch das Gegenlager für die auf dem Aktorfederteller des Aktorstößels auflie­ gende Aktorfeder bildet.

Ein Aktor bildet mit einem Gaswechselventil eine funktionelle Einheit, wobei das Gaswechselventil, entsprechend einem konventionellen Zylinderkopf mit Nocken­ wellen, mittels einer Ventilfeder, Ventilkeilen und einem Ventilfederteller in den Ventilsitz des Zylinderkopfes gezogen wird.

Ist eine funktionelle Einheit aus einem Aktor und einem Gaswechselventil an der Brennkraftmaschine montiert, werden der Ventilschaft des Gaswechselventils, der Ventilstößel und der Federstößel des Aktors gegeneinander gepreßt. In der Ruhela­ ge der funktionellen Einheit muß sich die Ankerplatte in einer durch die Konstruktion bestimmten Lage zwischen dem Öffnermagnet und dem Schließermagnet befinden, beispielsweise in der Mittellage, wobei die Ventilfeder und die Aktorfeder vorge­ spannt sind. Der Ventilteller des Gaswechselventils befindet sich in diesem Beispiel in der Mittelstellung zwischen dem Ventilsitz des Zylinderkopfes, bei der das Gas­ wechselventil geschlossen ist, und der Position, in der das Gaswechselventil maxi­ mal geöffnet ist.

Für einen zuverlässigen Betrieb der in Serie hergestellten Aktor ist es notwendig, die Vorspannung der Aktorfeder und der Ventilfeder einstellen zu können, wobei das am Magnetjoch des Schließermagnetes angeordnete Bauteil in der Oszillationsachse verstellbar ausgeführt sein muß.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in der nicht vorveröffentlichten Pa­ tentanmeldung 198 43 075.2 der Anmelderin beschrieben, bei der das am Magnet­ joch des Schließermagnetes befestigte weitere Aktorbauteil als Schraubteil ausge­ bildet ist, wobei in die eine kreisrunde Wandung bildende Ausformung des Magnet­ jochs des Schließermagneten ein Innengewinde eingearbeitet ist.

Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß das als Schraubteil ausgebildete, am Magnetjoch des Schließermagnetes befestigte weitere Aktorbauteil in der Her­ stellung sehr teuer ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Aktors zur elektromagnetischen Betätigung eines Ventils gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, bei dem die Vorspannung der Aktorfeder und der Ventilfeder eingestellt werden kann, und bei dem das weitere Aktorbauteil kosten­ günstig hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst, wonach bei der Montage eines Aktors an mindestens einem Ventil die Vorspannung der Aktorfeder und der Ventilfeder durch verschieben des weiteren Aktorbauteils eingestellt wird, und wonach das weitere Aktorbauteil mit dem Magnetjoch des Schließermagneten verbunden wird.

Die Vorspannung der Aktorfeder und der Ventilfeder wird vorzugsweise bei der Montage des Aktors an mindestens einem Ventil eingestellt.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schließermagnet eine zur Oszillationsachse der Ankerplatte symmetrische Aussparung aufweist, wobei das weitere Aktorbauteil in die Aussparung eingesetzt und zum Einstellen in der Oszilla­ tionsachse verschoben wird.

Die Aussparung im Magnetjoch des Schließermagneten wird beispielsweise kreis­ rund ausgeformt, wobei das weitere Aktorbauteil als tassenförmiges Formteil aus­ geführt wird.

Das weitere Aktorbauteil wird beispielsweise durch löten, kleben oder schweißen mit dem Magnetjoch des Schließermagneten verbunden wird.

In einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Verbindung zwischen dem weiteren Aktorbauteil und dem Magnetjoch des Schließermagneten als öldichte Verbindung hergestellt wird.

Bei der Montage des Aktors an mindestens einem Ventil wird die Vorspannung der Ventilfeder, die das Ventil in den Ventilsitz zieht, und der Aktorfeder mit einer Vor­ richtung zur Kraftmessung eingestellt.

In einer nächsten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß in das weitere Aktorbauteil eine Durchführung eingebracht wird, die beispielsweise für Sensoren verwendet wird, mit denen die Position der Ankerplatte bestimmt wird.

In einer letzten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß durch den Aktor Einlaßventile oder Auslaßventile einer Brennkraftmaschine betätigt werden. Dabei werden die Ventilfeder und die Aktorfeder, die einem Einlaßventil zugeordnet sind, mit einer andere Vorspannung eingestellt, als der Aktorfeder und der Ventilfeder, die einem Auslaßventil zugeordnete wird.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Aktors zur elektroma­ gnetischen Betätigung eines Ventils kann die Position der Ankerplatte bzw. die Vorspannung der Aktorfeder und der Ventilfeder eingestellt werden, wobei das weitere Aktorbauteil kostengünstig hergestellt werden kann.

Im folgenden wird das Verfahren zur Herstellung eines Aktors zur elektromagneti­ schen Betätigung eines Ventils, bei dem das weitere Aktorbauteil tassenförmig ausgeführt ist, anhand von einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit einer Figur dargestellt und erläutert.

Es zeigt:

Figur ein Schnittbild eines am Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine verschraubten Aktors zur elektromagnetischen Ventilsteuerung.

In der Figur ist ein am Zylinderkopf 11 einer Brennkraftmaschine verschraubter Aktor 1 zur elektromagnetischen Ventilsteuerung dargestellt, der im wesentlichen aus zwei Elektromagneten, dem Öffnermagnet 3 und dem Schließermagnet 2, be­ steht. Die Elektromagneten bestehen jeweils aus dem Magnetjoch 2.1, 3.1 mit dem Spulenfenster 2.2, 3.2 und der in das Spulenfenster 2.2, 3.2 eingesetzten Erreger­ spule 2.3, 3.3. Die Elektromagneten werden durch zwei aus einem nicht ferroma­ gnetischen Material gefertigte Distanzstücke 4 voneinander getrennt. Zwischen den Elektromagneten oszilliert die Ankerplatte 5.1, an der der Ventilstößel 5.2 befestigt ist, der die auf die Ankerplatte 5.1 einwirkenden Kräfte über eine Durchführung im Magnetjoch 3.1 des Öffnermagneten 3 auf ein am Zylinderkopf 11 der Brennkraft­ maschine montiertes Gaswechselventil 6.1 überträgt.

In der Verlängerung des Ventilstößels 5.2 liegt auf der Ankerplatte 5.1 ein Federstö­ ßel 7.1 auf, der in einer Durchführung im Magnetjoch 2.1 des Schließermagneten 2 gelagert ist, und der die auf die Ankerplatte 5.1 einwirkenden Kräfte auf die Aktorfe­ der 7.2 überträgt. Dazu ist an dem der Ankerplatte 5.1 entgegengesetzten Ende des Federstößels 7.1 ein Aktorfederteller 7.3 ausgearbeitet, auf dem die Aktorfeder 7.2 aufliegt, und über den die Aktorfeder 7.2 den Federstößel 7.1 gegen die Ankerplatte 5.1 preßt.

Die Aktorfeder 7.2 befindet sich in einer radialsymmetrisch um die Durchführung des Federstößels 7.1 ausgebildeten, eine kreisrunde Wandung bildende Ausformung des Magnetjochs 2.1 des Schließermagneten 2, die parallel zur Oszillationsachse des Ventilstößels 7.1 ausgerichtet ist. In die Wandung des Magnetjochs 2.1 des Schließermagneten 2 wird ein tassenförmiges Formteil 8 eingesetzt, das als Gegen­ lager für die Aktorfeder 7.2 dient. Das tassenförmige Formteil 8 weist in der Mitte eine kreisrunde, zentrische Aussparung auf, in der beispielsweise ein Innengewinde eingearbeitet ist. In das Innengewinde des tassenförmigen Formteils 8 kann eine nicht dargestellt Sensorvorrichtung eingeschraubt, die Teil einer Vorrichtung zur Bestimmung der Position der Ankerplatte 5.1 ist.

Bei der Montage eines Aktors 1 an dem Zylinderkopf 11 der Brennkraftmaschine wird der Aktor 1 mittels Kopfschrauben 10 mit dem Zylinderkopf 11 verschraubt. Durch das noch nicht mit dem Magnetjoch 2.1 des Schließermagneten 2 verbunde­ ne Formteil 8 erfolgt das Verschrauben des Aktors 1 nicht gegen die Rückstellkraft der Ventilfeder 6.2 und der Aktorfeder 7.2, wodurch der korrekte Sitz des Aktors 1 einfach herbeigeführt und kontrolliert werden kann.

Anschließend wird das auf die Aktorfeder 7.2 aufgesetzte Formteil 8 von einer Preßvorrichtung in die Aussparung des Magnetjochs 2.1 des Schließermagneten 2 hinein verschoben. Mittels einer Vorrichtung zur Kraftmessung wird dabei die Vor­ spannung der Aktorfeder 7.2 und der Ventilfeder 6.2 auf den gewünschten Wert eingestellt. Bei einem Aktor für ein Einlaßventil beispielsweise 120 Newton, bei einem Aktor für ein Auslaßventils beispielsweise 80 Newton.

Während das Formteil 8 durch die Preßvorrichtung in die Aussparung des Magnet­ jochs verschoben ist, wird das Formteil 8 mit dem Magnetjoch 2.1 fest verbunden. Beispielsweise erfolgt diese Verbindung durch Schweißvorgang, bei dem eine an der Kontaktstelle des Formteils 8 und des Magnetjochs 2.1 umlaufende Schweißnaht 9 entsteht. Diese umlaufende Schweißnaht 9 bildet eine öldichte Verbindung zwi­ schen dem Formteil 8 und dem Magnetjoch 2.1, wodurch an der Kontaktstelle des Formteils 8 und des Magnetjochs 2.1 auf weitere Maßnahmen zur Ölabdichtung verzichtet werden kann.

Im Anschluß an die Einstellung der Vorspannung der Ventilfeder 6.2 und der Aktor­ feder 7.2 wird die im Formteil 8 angeordneten Sensorvorrichtung justieren. Dazu wird beispielsweise die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine um 360° gedreht, und die Sensoranordnung wird solange verschoben, bis sie in der mittleren Position zwischen beiden Extremwerten eines der Sensoranordnung zugeordneten Gebersi­ gnals plaziert ist.

Durch das beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Aktors 1 zur elektromagne­ tischen Ventilsteuerung wird die Vorspannung der Aktorfeder 7.2 und der Ventilfe­ der 6.2 eingestellt, wobei das als tassenförmiges Formteil 8 ausgeführte weitere Aktorbauteil kostengünstig hergestellt und mit dem Magnetjoch 2.1 des Öffnerma­ gneten 2 verbunden werden kann.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von Aktoren zur elektromagnetischen Betätigung von eine Ventilfeder (6.2) aufweisenden Ventilen (6.1), wobei ein Aktor (1) aus jeweils einem ein Magnetjoch (2.1, 3.1) aufweisenden Öffnermagnet (3) und Schließer­ magnet (2) besteht, zwischen denen eine Ankerplatte (5.1) mit einem Ventilstö­ ßel (5.2) und einem Federstößel (7.1) oszilliert, wobei der Federstößel (7.1) eine Aktorfeder (7.2) trägt, die sich gegen ein weiteres, am Magnetjoch (2.1) des Schließermagnetes (2) angeordnetes Aktorbauteil (8) abstützt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorspannung der Aktorfeder (7.2) und der Ventilfeder (6.2) durch verschieben des weiteren Aktorbauteils (8) eingestellt wird, und daß das weitere Aktorbauteil (8) mit dem Magnetjoch (2.1) des Schließermagneten (2) verbunden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Aktorfeder (7.2) und der Ventilfeder (6.2) bei der Montage des Aktors (1) an min­ destens einem Ventil (6.1) eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließer­ magnet (2) um die Oszillationsachse eine Aussparung aufweist, und daß das wei­ tere Aktorbauteil (8) in die Aussparung eingesetzt wird, und das weiter Aktorbau­ teil (8) zum Einstellen in der Oszillationsachse verschoben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung im Magnetjoch (2.1) des Schließermagneten (2) kreisrund ausgeformt wird, und daß das weitere Aktorbauteil (8) als tassenförmiges Formteil (8) ausgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das weitere Aktorbauteil (8) durch löten, kleben oder schweißen mit dem Magnetjoch (2.1) des Schließermagneten (2) verbunden wird.

6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche" dadurch gekennzeich­ net, daß die Verbindung zwischen dem weiteren Aktorbauteil (8) und dem Ma­ gnetjoch (2.1) des Schließermagneten (2) als öldichte Verbindung hergestellt wird.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorspannung der Aktorfeder (7.2) und der Ventilfeder (6.2) mit einer Vorrichtung zur Kraftmessung eingestellt wird.

8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß in das weitere Aktorbauteil (8) eine Durchführung für Sensoren einge­ bracht wird.

9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß durch den Aktor (1) Einlaßventile oder Auslaßventile einer Brennkraftma­ schine betätigt werden, und daß die einem Einlaßventil zugeordneten Ventilfeder (6.2) und Aktorfeder (7.2) mit einer anderen Vorspannung eingestellt werden als die einem Auslaßventil zugeordnete Aktorfeder (7.2) und Ventilfeder (6.2).