EP0970297A2 - Elektromagnetische stelleinrichtung - Google Patents

Elektromagnetische stelleinrichtung

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EP0970297A2
EP0970297A2 EP98919134A EP98919134A EP0970297A2 EP 0970297 A2 EP0970297 A2 EP 0970297A2 EP 98919134 A EP98919134 A EP 98919134A EP 98919134 A EP98919134 A EP 98919134A EP 0970297 A2 EP0970297 A2 EP 0970297A2
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EP
European Patent Office
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armature
valve
electromagnetic
electromagnet
electromagnets
Prior art date
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EP98919134A
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English (en)
French (fr)
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EP0970297B1 (de
Inventor
Heinz Karl Leiber
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LSP Innovative Automotive Systems GmbH
Original Assignee
LSP Innovative Automotive Systems GmbH
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Publication date
Priority claimed from DE19712062A external-priority patent/DE19712062A1/de
Priority claimed from DE19712057A external-priority patent/DE19712057A1/de
Priority claimed from DE19714409A external-priority patent/DE19714409A1/de
Priority claimed from DE19714410A external-priority patent/DE19714410A1/de
Application filed by LSP Innovative Automotive Systems GmbH filed Critical LSP Innovative Automotive Systems GmbH
Publication of EP0970297A2 publication Critical patent/EP0970297A2/de
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Publication of EP0970297B1 publication Critical patent/EP0970297B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/13—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures characterised by pulling-force characteristics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • F01L9/21—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means actuated by solenoids
    • F01L2009/2105—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means actuated by solenoids comprising two or more coils
    • F01L2009/2109—The armature being articulated perpendicularly to the coils axes

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic actuator with the features of the preamble of claim 1.
  • Electromagnetic actuators with these features are e.g. known from DE 3920976 A1. You will e.g. used to actuate valves of internal combustion engines. The armature is brought into an intermediate, in particular middle position by the two spring forces without excitation of an electromagnet. The excitation of one of the electromagnets brings the armature into the associated end division, whereby e.g. the valve is fully open. The control of the other electromagnet then closes the valve.
  • the invention is based on the object of providing an electromagnetic actuating device which manages with low power in operation.
  • the invention Compared to the prior art given by DE 35 46 513 C2, the invention has a lower thermal load on the windings and no special measures for cooling are necessary.
  • the system according to the invention requires a lower drive power and there is a greater acceleration of the armature, since the full magnetic force does not have to be reduced when switching over.
  • An actuating electromagnet is known from DE utility model 17 83 823, which has a rest position and a working position of the armature reached by switching on the actuating magnet. In this position, the armature is locked by latching elements and held in place despite the actuating magnet being switched off. An auxiliary magnet unlocks the lock upon a corresponding command and the armature returns to the rest position.
  • the locking system preferably has an electromagnetic Actuator, but other electrical actuators (eg piezoelectric) are also possible. It should preferably be used with one or two-pole electromagnets.
  • Fig. 1 shows a first embodiment
  • Fig. 2 shows the associated control program
  • Fig. 3 shows a modified control program
  • Fig. 4 shows another embodiment
  • Fig. 5 shows the associated control program
  • Fig. 6 shows another embodiment
  • Fig. 12 is an underlying anchor
  • An armature 9 is located between the pole faces and is supported by means of two leaf springs 10 and 11.
  • An actuating rod 12 is rotatably attached to the anchor. They actuate, for example, a valve tappet 13 when the armature moves. This is pressed upwards by a spring 14 when the actuating rod 12 does so allows and pressed down by the actuating rod 12 against the force of the spring 14.
  • the locking system 15 In the end positions of the armature 9, the locking system 15 is used, the locking slide 16 of which is then pressed by the force of a spring 17 above or below the armature and holds it in place even when the electromagnet 1 or 2 is not energized. An electromagnet 18 can pull the locking slide 16 back when its winding is excited.
  • the operation of the actuator including the locking system 15 is explained. It is assumed that the armature 9 of the actuator rests on the pole faces 7 of the electromagnet 1 and the locking slide 16 holds the armature there. At Ti, the current i 18 of the locking magnet 18 is switched on. At T 2 the locking system 15 sets in motion with its locking slide 16 (s RM ) and reaches its end position at T 3 . This process is reflected in the current profile i 18 of the locking magnet. A predetermined time after T, the current i 2 of the electromagnet 2 is switched on at T 4 . This sets the armature 9 in motion at T 3 (s v ); the final position is reached at T 5 . At this point, the locking system 15 also snaps back in (s RM ).
  • the diagrams u and i 2 show T starting at the times . or T 6 alternatively usable excitation pulses for the electromagnets 1 and 2 respectively. These pulses serve to relieve the connection between the armature 9 and the locking slide 16 and to reduce the friction during the unlatching.
  • the excitation H or i 2 from T or T 6 is switched off when the locking system 15 has reached its end position (at T 3 or T 8 ). This point in time can be derived from the current sale i 18 of the locking system or can be obtained by means of an anchor travel sensor.
  • the diagram in FIG. 3 shows a slightly different control sequence.
  • the detent magnet 18 is energized until a position sensor (not shown) for the armature position signals the end position of the valve at T 5 (see Sig.).
  • the current is reduced to a lower holding current in order to become 0 at T 5 .
  • a holding current is applied to the magnet 2 to Tu from T 4 '.
  • the locking slide valve 16 now (without Tu) engages without force. The same thing happens at M 10 . This process offers less mechanical stress.
  • gate valve is still effective; the electromagnets 1, 2 and 18 are switched on
  • T 4 ' electromagnet 2 is switched to holding excitation until the locking slide 16 of the locking system no longer excites
  • the gate valve 4a shows an embodiment of the invention.
  • Two two-pole electromagnets 21 and 22 are provided here, between which an armature can be moved.
  • the armature 29 is spring-loaded here by means of a torsion bar or a rotating tube 27, which can rotate about the axis 28.
  • the torsion bar preferably has a bearing, not shown, for example a needle bearing, or it is ball-bearing there.
  • armature 29 with a connecting part, a so-called cage, between torsion bar and anchor 29 is designated.
  • an actuating rod 32 is pivoted, which, when the armature is actuated, presses a valve 33 downward against the force of a spring 34 and can open the valve 33, but which closes the valve 33 by the force of the spring 34 can allow appropriate excitement.
  • the forces of the spring 34 and the torsion bar in its initial position are coordinated with one another in such a way that the two spring forces hold the armature in the center position shown without excitation of one of the electromagnets 21 and 22.
  • the latching system 35 here contains a rocker 37 which can be tilted about the axis 36 and which is pulled in one direction by a spring 38 and is pulled in the other direction by a latching electromagnet 39 when the winding 26 is excited.
  • the magnetic circuit of the electromagnet 39 is partially formed by the core 24 of the electromagnet 22, its winding and the shunt 37 and 41.
  • a separate winding 40 can also be provided for the locking magnet, as indicated in FIG. 1a.
  • the actual locking element here is a ball-bearing locking roller 42 attached to the end of the rocker 37.
  • the locking roller here is the ball-bearing shaft 42 ', which is shown drawn out in FIG. 4b.
  • FIG. 4a The function of the arrangement of FIG. 4a is explained with reference to FIG. 5, it being assumed that the armature 29 is not on the pole faces of the Electromagnet 22 rests, but is held there by the locking roller 42 in a small air gap.
  • the valve is closed. If the valve 33 is to be opened, the winding 26 of the locking magnet 39 is first excited at T. This excitation causes force to be exerted on the locking roller 42 and the rocker 37 is tilted from T2 and the locking roller 42 is pulled out of the locking position. This happened at T 3 (see path diagram s RM of the locking magnet). Now the excitation of the electromagnet 22 is switched off after a fixed time. The spring forces move the armature 29 together with the locking plate 43 downward.
  • the electromagnet 21 was energized, which pulls the armature 29 downward.
  • the valve opens and is fully open at T 5 .
  • the locking roller can then snap in again as a result of the spring force and hold the armature in the second end position. If the valve 33 is to be closed again, the winding 25 of the electromagnet 22 is activated at T 9 .
  • the locking magnet 39 takes effect after switching on the current i ⁇ , which pulls the locking roller 42 from the armature 29 (from T 7 ).
  • the design described can only be used if the excitation of at least the electromagnet 22 takes place only over a partial region of the stroke, since the latching electromagnet must be ineffective when the end position is reached.
  • the solution just described requires a very low control power, since the locking magnet does not require any excitation power in the end position and the switching magnets are not activated here.
  • the locking magnet 39 was above through the winding 26 of the electromagnet 22 operated. Alternatively, this can also be done by an additional winding 40, the winding 26 or 25 being advantageously briefly actuated when the winding 40 is actuated, in order to relieve the locking and thus to reduce the required force of the locking magnet.
  • winding 26 is used as a winding for the locking magnet, this happens automatically.
  • valve 6 shows a valve 51 with a valve stem 52 in the valve block 53.
  • a spring 54 pushes the valve 1 upwards.
  • a two-pole electromagnetic drive is shown at the top, which has two electromagnets 55 and 56 and an armature 57 located between them.
  • the armature 57 is mounted by means of a torsion spring 58.
  • An actuating rod 59 is articulated on the armature 57 and its length can be changed by a screw 60.
  • the screw 60 stands on the valve stem 52.
  • the torsion spring 58 is biased so that it keeps the armature 57 in the middle position shown together with the spring 54 without energizing the electromagnets 55 and 56.
  • a connecting part 61 connects the armature 57 to the torsion spring 58.
  • a locking system 62 is shown on the right on the electromagnet 56.
  • a rocker 64 which can be tilted about the axis 63.
  • a latching roller 65 is shown, which in the end positions of the armature 57, into which it is driven by the force of the electromagnets 55 and 56 and by the action of the springs 54 or 58 is brought, engages above or below the locking plate, and holds the anchor 57.
  • the locking roller 65 is ball-bearing to reduce the friction. It is formed by a shaft 65a between two ball bearings.
  • a latching electromagnet 67 is accommodated in the core of the electromagnet 56, the rocker 64 included in the magnetic circuit of the latching magnet 67 being actuated when it is excited.
  • valve travel sensor 68 and an armature travel sensor 69. Both sensors work, for example, on the basis of a linear Hall barrier. Inductive sensors 68a can also be used. To simplify the illustration, this is only drawn on one side.
  • the closed position of the valve 57 is detected via the valve travel sensor.
  • the anchor travel sensor 69 records the total stroke.
  • valve 51 In the end position of the armature 57 shown in dash-dotted lines, the valve 51 is closed and valve clearance of approximately 0.1 to 0.3 mm occurs between the actuating rod 59 and the stem 52 of the valve.
  • FIG. 7 shows the path / time curve (s over t) of the magnet armature 57 or of the valve 51/52 during the valve opening in FIG. 7a.
  • Fig. 7b shows the time course of the forces and
  • Fig. 7c shows the movement of the locking roller 65.
  • the armature movement begins and after a short distance ⁇ s v (valve clearance) the adjusting screw 60 hits the valve stem 52 and takes it Valve 51/52 with.
  • the force jump shown occurs when it hits the valve when its valve spring becomes effective. 4a, which ideally brings the armature 57 into the desired position s soN , which is a distance ⁇ s from the end stop.
  • the dash-dotted and dashed lines show deviations from the set course, namely that the setpoint is undershot in the dashed line and exceeded in the dash-dotted line, the armature 57 hitting the end stop here.
  • the setpoint can be defined by the locking roller or the distance from the end stop.
  • a computer determines a correction value - ⁇ T or + ⁇ T for switching on the electromagnet 55 in the next cycle.
  • Fig. 4c shows the sequence of movements of the locking roller 65.
  • the locking magnet is switched on according to the dead and delay times by to 2 before To.
  • T o the locking roller 65 has moved over the edge of the locking plate and releases the armature 57.
  • the sum of the forces can be effective and accelerate the armature including the valve.
  • T RR the locking magnet is switched off.
  • the locking roller 65 is pressed by the force of the spring 66 onto the locking plate and rolls on it.
  • the locking roller 65 engages again and holds the armature in the end position.
  • a magnetic holding force is not necessary. This also eliminates annoying sticking times in the following reversal of the valve: the system according to the invention can accelerate faster. Additional damping measures are not necessary. If the - ⁇ s deviation is too large so that the locking roller cannot engage, the electromagnet 55 is actuated again briefly at T x . This can be optimized if, in addition to the anchor path, the anchor speed is also evaluated or the distance covered is determined at a specific point in time or the distance covered is evaluated at the point in time.
  • FIG. 8 shows the curves corresponding to FIG. 7 for the closing of the valve.
  • the magnetic force is already great with this distance or the remaining air gap to the magnetic pole.
  • the influence of the spring force shows the sum F and F F. In the ideal course, the armature reaches the position s so n ⁇ s away from the end stop.
  • the force curve F of the stronger electromagnet 56 is similar to a hyperbolic curve. It was chosen in order to avoid the usual start-up of the system after starting the engine and to be able to close the valve immediately in the normal control process in the event of a greater setpoint deviation, since a corresponding excess force is provided relative to the spring. This is not necessary for the weaker electromagnet 55 for reasons of cost and weight, since in the limit case the motor function is also possible with the valve half open.
  • the control is carried out analogously to FIG. 7, in that the deviation from the desired position is determined and the actuation time T 6 is varied by a time - ⁇ T or + ⁇ T for the following closing operation.
  • the locking roller 65 also has the same effect as in FIG. 7.
  • the electromagnet can be switched on again at T x in accordance with FIG. 7 in order to ensure a secure engagement.
  • a latching switch can be provided to monitor the latching function.
  • the latching can also be derived from the current profile of the latching magnet.
  • 9 shows the start of the stroke for opening with high resolution. This shows a phase shift in the path of armature s and valve s v . With a total stroke of approximately 8 mm, a valve clearance of approximately 0.1 to 0.3 mm must be taken into account. The valve lift sensor therefore only has to evaluate this area.
  • Fig. 10 shows an enlarged view of the states at the end of the stroke during the closing process. The s RR engages before the S SHOULD and the valve closes before the engaging.
  • valve clearance is then adjusted. This can be monitored by evaluating s v and s M in the control process, as well as when adjusting the valve clearance in the factory or service.
  • valve 11 shows the valve stroke movement in relation to the piston movement with key values OT and UT.
  • the solenoid system is controlled in a motor-specific and speed-dependent manner. Via the freely selectable time offset ts (system time), the control is based on the described T 0 . Depending on the speed, an opening time T on and a valve closing time T z u are also determined.
  • the above parameters are part of the motor control, which specifies the specifications ts, T auf , T for the magnetic control system.
  • a correspondingly fast microprocessor with e.g. DSP is required for fast arithmetic operations, since a large number of fast real-time processes have to be calculated.
  • the electromagnetic drive described above can be used to drive a
  • Gas exchange valve or another comparable valve can be used.
  • valve tappet being replaced by a pump piston
  • the invention can also be used in other applications with similar requirements.
  • control method described with reference to FIGS. 7 to 12 can also be carried out without

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Abstract

Es wird ein elektromagnetischer Antrieb beschrieben, bei dem durch zwei sich gegenüberliegende Elektromagnete ein dazwischen liegender Anker aus einer durch Federkräfte bestimmten Zwischenstellung in die eine oder andere Endstellung gebracht wird. Die Elektromagnete sind als zweipolige Elektromagnete ausgebildet. Um den Anker in den Endstellungen energiefrei festzuhalten, ist eine elektrisch betriebenes mechanisches Rastsystem für den Anker vorgesehen.

Description

Elektromagnetische Stelleinrichtung
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stelleinrichtung mit den Merkmaien des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Elektromagnetische Stelleinrichtungen mit diesen Merkmalen sind z.B. aus der DE 3920976 A1 bekannt. Sie werden z.B. zur Betätigung von Ventilen von Verbrennungsmotoren benutzt. Der Anker wird von den beiden Federkräften ohne Erregung eines Elektromagneten in eine Zwischen- insbesondere Mittelstellung gebracht. Die Erregung eines der Elektromagnete bringt den Anker in die zugehörige Endsteilung, wodurch z.B. das Ventil voll geöffnet ist. Die Ansteuerung des anderen Elektromagneten schließt dann das Ventil.
Zur Energieeinsparung werden Permanentmagnete vorgesehen, die den Anker ohne Erregung in den Endstellungen festhalten können.
Es ist aus der DE 35 00 530 C2 auch schon bekannt, anstelle der beiden Elektromagnete für die Ankerbewegung Permanentmagnete zu verwenden und während einer Ankerbewegung jeweils die Wirkung eines der Permanentmagnete durch ein Feld eines Elektromagneten unwirksam zu machen. Auch hier wird der Anker in den Endstellungen nur durch die Permanentmagnete festgehalten. In der DE 35 46 513 C 2 wird der Strom zum Halten des Ankers in der Endstellung auf einem niedrigen Niveau getaktet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine elektromagnetische Stelleinrichtung zu schaffen, die im Betrieb mit geringer Leistung auskommt.
Diese Aufgabe wird durch Merkmale des Anspruch 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bringt gegenüber dem erstgenannten Stand der Technik eine erhebliche Reduzierung der benötigten Energie, da durch die Verwendung von Haltepermanentmagneten sich ein um deren Dicke vergrößerter Luftspalt ergibt, der für den Arbeitshub (Ventilbewegung) eine erhöhte Erregung (= Leistung) erfordert. Das Rastsystem braucht dagegen nur geringe Energie. Auch die Baugröße ist bei der erfindungsgemäßen Lösung günstiger. Darüber hinaus sind die sogenannten Klebekräfte bei vorhandenem kleinem Luftspalt, der durch die Rastung ermöglicht wird, nicht oder nur geringfügig vorhanden.
Gegenüber dem durch die DE 35 46 513 C2 gegebenen Stand der Technik kommt es bei der Erfindung zu einer geringeren Wärmebelastung der Wicklungen und es werden keine speziellen Maßnahmen zur Kühlung notwendig. Das erfindungsgemäße System braucht eine geringere Ansteuerleistung, und es kommt zu einer größeren Beschleunigung des Ankers, da beim Umschalten nicht die volle Magnetkraft abgebaut werden muß.
Aus dem DE Gebrauchsmuster 17 83 823 ist ein Betätigungselektromagnet bekannt, der eine Ruhestellung und eine durch Einschalten des Betätigungsmagneten erreichte Arbeitsstellung des Ankers aufweist. In dieser Stellung wird der Anker durch einrastende Elemente verriegelt und trotz Abschalten des Betätigungsmagneten festgehalten. Ein Hilfsmagnet entriegelt auf einen entsprechenden Befehl die Einrastung und der Anker geht in die Ruhestellung zurück.
Das Rastsystem weist vorzugsweise eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung auf, jedoch sind auch andere elektrische Betätigungseinrichtungen (z.B. piezoelektrisch) möglich. Es soll vorzugsweise bei ein- oder zweipoligen Elektromagneten zur Anwendung kommen.
Figurenbeschreibung
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung und deren Funktionen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel
Fig. 2 das zugehörige Ansteuerprogramm
Fig. 3 ein abgeändertes Ansteuerungsprogramm
Fig. 4 ein anderes Ausführungsbeispiel
Fig. 5 das dazugehörige Ansteuerprogramm
Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel
Fig. 7 bis 11 Diagramme zur Funktionserläuterung
Fig. 12 ein dabei unterstellter Anker
In Fig. 1 sind zwei sich gegenüberliegende zweipolige Elektromagnete 1 und 2 mit ihren Kernen 3 und 4, ihren Ansteuerwicklungen 5 und 6 und den Polflächen 7 und 8 gezeigt. Zwischen den Polflächen liegt ein Anker 9, der mittels zweier Blattfedern 10 und 11 gelagert ist. Am Anker ist eine Betätigungsstange 12 drehbar befestigt. Durch sie wird bei Ankerbewegung z.B. ein Ventilstößel 13 betätigt. Dieser wird durch eine Feder 14 nach oben gedrückt, wenn die Betätigungsstange 12 dies zuläßt und von der Betätigungsstange 12 gegen die Kraft der Feder 14 nach unten gedrückt.
In den Endstellungen des Ankers 9 kommt das Rastsystem 15 zum Einsatz, dessen Sperrschieber 16 dann durch die Kraft einer Feder 17 über bzw. Unter den Anker gedrückt wird und diesen auch bei ausbleibender Erregung des Elektromagneten 1 oder 2 festhält. Ein Elektromagnet 18 kann bei Erregung seiner Wicklung den Sperrschieber 16 wieder zurückziehen.
Anhand der Fig. 2 wird die Arbeitsweise des Stellantriebs samt Rastsystem 15 erläutert. Es wird davon ausgegangen, daß der Anker 9 des Stellantriebs auf den Polflächen 7 des Elektromagneten 1 aufliegt und der Sperrschieber 16 den Anker dort festhält. Bei Ti wird der Strom i18 des Rastmagneten 18 eingeschaltet. Bei T2 setzt sich das Rastsystem 15 mit seinem Sperrschieber 16 in Bewegung (sRM) und erreicht bei T3 seine Endstellung. Dieser Vorgang spiegelt sich im Stromverlauf i18 des Rastmagneten wieder. Eine vorgegebene Zeit nach T wird bei T4 der Strom i2 des Elektromagneten 2 eingeschaltet. Dieser setzt den Anker 9 bei T3 in Bewegung (sv); bei T5 wird die Endstellung erreicht. Zu diesem Zeitpunkt rastet auch das Rastsystem 15 wieder ein (sRM). Vorher war der Strom 8 des Rastsystems abgeschaltet worden. Ab T6 wiederholt sich der gesamte Vorgang mit umgekehrter Bewegungsrichtung des Ankers 9. Die Zeitpunkte T6, T7, T8, T9 und T10 entsprechen dabei den Zeitpunkten T. bis T5.
In den Diagrammen u und i2 sind beginnend zu den Zeitpunkten T. bzw. T6 noch alternativ einsetzbare Erregungsimpulse für die Elektromagnete 1 bzw. 2 eingezeichnet. Diese Impulse dienen dazu, die Verbindung zwischen dem Anker 9 und dem Sperrschieber 16 zu entlasten und die Reibung bei der Entrastung zu vermindern.
Die Erregung H bzw. i2 ab T, bzw. T6 wird abgeschaltet, wenn das Rastsystem 15 seine Endstellung erreicht hat (bei T3 bzw. T8). Dieser Zeitpunkt kann aus dem Stromverkauf i18 des Rastsystems abgeleitet werden oder mittels eines Ankerwegsensors gewonnen werden.
Es wäre auch denkbar das Rastsystem 15 so auszulegen, daß der Sperrschieber 16 durch den Elektromagneten 18 in die Raststellung gebracht wird und eine Feder den Sperrschieber in die andere Endstellung bringt. Hier müßte der Rastmagnet über die Öffnungs- bzw. Schließzeit des Ventils erregt sein (T5 bis T ).
Hinsichtlich der oben angegebenen Schaltzeitpunkte ist zu berücksichtigen, daß diese Zeitpunkte nicht die Ein- und Abschaltverzögerungen berücksichtigen. Ein auf Schaltschnelligkeit optimiertes System wird mit Vorhaltesteuerung arbeiten, d.h. die Ein- oder Abschaltung des Strom erfolgt vor den Schaltzeitpunkten.
Das Diagramm der Fig. 3 zeigt einen etwas anderen Ablauf der Ansteuerung. Hier wird nach Beginn der Entrastung bei T2 der Rastmagnet 18 so lange bestromt, bis bei T5 ein nicht dargestellter Positionsgeber für die Ankerstellung, die Endlage des Ventils signalisiert (siehe Sig.). Nach einem hohen Stromwert zu Anfang wird der Strom auf einen niedrigeren Haltestrom herabgesetzt, um bei T5 zu 0 zu werden. Gleichzeitig wird ab T4' der Magnet 2 bis Tu mit einem Haltestrom beaufschlagt. Der Rastsperrschieber 16 rastet nun (bei Tu) ohne Kraftbelastung ein. Das Gleiche geschieht bei T10. Dieses Verfahren bietet eine geringere mechanische Belastung.
Es ergibt sich folgender Ablauf:
Ti : Sperrschieber ist noch wirksam; die Elektromagnete 1 ,2 und 18 werden angeschaltet
T2 : Anker bewegt sich; Sperrschieber wird herausgezogen; i 18 wird abgeschaltet
T3 bis T : Anker bewegt sich in nächste Endlage
T4' : Elektromagnet 2 wird auf Halteerregung geschaltet bis der nicht mehr erregte Sperrschieber 16 des Rastsystems einrastet
Tu : Nach der Einrastung des Sperrschiebers wird der Elektromagnet
2 völlig abgeschaltet und der Anker kommt auf dem Sperrschieber zur Anlage In Fig. 4a ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Hier sind zwei zweipolige Elektromagnete 21 und 22 vorgesehen, zwischen denen ein Anker bewegbar ist. Der Anker 29 ist hier mittels eines Drehstabs oder Drehrohrs 27, das sich um die Achse 28 verdrehen kann, federgelagert. Am vorderen Ende weist der Drehstab vorzugsweise ein nicht gezeigtes Lager z.B. ein Nadellager auf oder er ist dort kugelgelagert.
Mit 30 ist ein Verbindungsteil, ein sogenannter Käfig, zwischen Drehstab und Anker 29 bezeichnet. Am Anker 29 oder am Verbindungsteil 30 ist eine Betätigungsstange 32 drehbar angelenkt, die bei Ankerbetätigung ein Ventil 33 gegen die Kraft einer Feder 34 nach unten drückt und das Ventil 33 öffnen kann, aber die das Schließen des Ventils 33 durch die Kraft der Feder 34 bei entsprechender Erregung zulassen kann. Die Kräfte der Feder 34 und des Drehstabs in seiner Ausgangsstellung sind so aufeinander abgestimmt, daß die beiden Federkräfte ohne Erregung eines der Elektromagnete 21 und 22 den Anker in der gezeichneten Mittelstellung halten. Das Rastsystem 35 enthält hier eine um die Achse 36 kippbare Wippe 37, die durch eine Feder 38 in die eine Richtung gezogen wird und durch einen Rastelektromagneten 39 bei Erregung der Wicklung 26 in die andere Richtung gezogen wird. Der Magnetkreis des Elektromagneten 39 wird teilweise durch den Kern 24 des Elektromagneten 22, dessen Wicklung und den Nebenschluß 37 und 41 gebildet. Alternativ kann auch eine gesonderte Wicklung 40 für den Rastmagneten vorgesehen sein, wie in der Fig. 1a angedeutet. Das eigentliche Rastelement ist hier eine am Ende der Wippe 37 befestigte kugelgelagerte Rastrolle 42. Die Rastrolle ist hier die kugelgelagerte Welle 42', die in Fig. 4b herausgezeichnet dargestellt ist.
Diese rollt mit kleinem Durchmesser auf einer Rastplatte 43 ab. Die Wälzlagerung besitzt wegen der notwendigen Tragzahl einen größeren Durchmesser. In Fig. 4c ist die Raststellung bei "Ventil-Auf gezeigt. Die Rastrolle 42' ist hier oberhalb der Rastplatte 43 eingerastet und verhindert eine Bewegung des Ankers in Pfeilrichtung (44), die die Rückstellkraft der Feder bewirken möchte.
Anhand der Fig. 5 wird die Funktion der Anordnung der Fig. 4a erläutert, wobei davon ausgegangen wird, daß der Anker 29 nicht auf den Polfiächen des Elektromagneten 22 aufliegt, sondern dort bei kleinem Luftspalt durch die Rastrolle 42 festgehalten wird. Das Ventil sei geschlossen. Soll das Ventil 33 aufgesteuert werden, so wird zuerst bei T, die Wicklung 26 des Rastmagneten 39 erregt. Diese Erregung bewirkt, daß auf die Rastrolle 42 Kraft ausgeübt wird und ab T2 die Wippe 37 verkippt und die Rastrolle 42 aus der Verriegelungsstellung herausgezogen wird. Dies ist bei T3 geschehen (siehe Wegdiagramm sRM des Rastmagneten). Nun wird die Erregung des Elektromagneten 22 nach einer festen Zeit abgeschaltet. Die Federkräfte bewegen den Anker 29 samt Rastplatte 43 nach unten. Bei T4 war der Elektromagnet 21 erregt worden, der den Anker 29 mit nach unten zieht. Das Ventil wird geöffnet und ist bei T5 voll geöffnet. Die Rastrolle kann dann in Folge der Federkraft wieder einrasten und den Anker in der zweiten Endstellung festhalten. Soll das Ventil 33 wieder geschlossen werden, so wird bei T9 die Wicklung 25 des Elektromagneten 22 angesteuert. Zuerst wird der Rastmagnet 39 nach Einschaltung des Stroms i^ wirksam, der die Rastrolle 42 vom Anker 29 abzieht (ab T7). Die Wirkung der Federkräfte und des Elektromagneten 22 bringt den Anker 29 wieder in die "Ventil-Zu"-Stellung und die Rastrolle wird durch die Wirkung der Feder 38 wieder in die Raststellung gebracht (T10);die Erregung des Elektromagneten 22 kann abgeschaltet werden.
Die beschriebene Auslegung ist nur anwendbar, wenn die Erregung wenigstens des Elektromagneten 22 nur über einen Teilbereich des Hubs erfolgt, da bei Erreichen der Endstellung der Rastelektromagnet unwirksam sein muß. Die eben beschriebene Lösung erfordert eine sehr geringe Ansteuerleistung, da der Rastmagnet in der Endstellung keine Erregerleistung erfordert und die Schaltmagnete hier nicht aktiviert sind.
Dadurch sind die bekannten Probleme der Klebezeiten bei großen Magneten nicht relevant. Da nach dem Entriegeln oder Ausrasten sofort die volle Federrückstellkraft wirkt, beschleunigt das System schneller und wird nicht durch eine abklingende Magnetkraft gedämpft. Die Auflage der Rastrolle auf die Rastpiatte 43 muß sowohl die Winkelstellung in der Endlage, als auch einen Anschlag in beiden Richtungen berücksichtigen. Die Rastplatte kann geringfügig drehbar sein (Fig. 4c) damit die Rastrolle über ihre volle Länge aufliegt und eine tragbare Flächenpressung erfährt.
Oben wurde der Rastmagnet 39 durch die Wicklung 26 des Elektromagneten 22 betätigt. Alternativ kann dies auch durch eine zusätzliche Wicklung 40 geschehe, wobei günstigerweise bei Ansteuern der Wicklung 40 auch die Wicklung 26 bzw. 25 kurz angesteuert wird, um die Verriegelung zu entlasten und damit die benötigte Kraft des Rastmagneten zu mindern.
Wenn die Wicklung 26 als Wicklung für den Rastmagneten benutzt wird, geschieht dies automatisch.
In Fig. 6 ist ein Ventil 51 mit einem Ventilschaft 52 im Ventilblock 53 gezeigt. Eine Feder 54 drückt das Ventil 1 nach oben.
Oben ist ein zweipoliger elektromagnetischer Antrieb gezeigt, der zwei Elektromagneten 55 und 56 und einen dazwischenliegenden Anker 57 aufweist. Der Anker 57 ist mittels einer Torsionsfeder 58 gelagert. Am Anker 57 ist eine Betätigungsstange 59 angelenkt, die durch eine Schraube 60 in ihrer Länge veränderbar ist. Die Schraube 60 steht auf dem Ventilschaft 52 auf. Die Torsionsfeder 58 ist so vorgespannt, daß sie ohne Erregung der Elektromagnete 55 und 56 zusammen mit der Feder 54 den Anker 57 in der gezeigten Mittelstellung hält. Ein Verbindungsteil 61 verbindet den Anker 57 mit der Torsionsfeder 58. Rechts am Elektromagnet 56 ist ein Rastsystem 62 dargestellt. Es besteht aus einer um die Achse 63 kippbaren Wippe 64. Am unteren Ende der Wippe ist eine Rastroile 65 gezeigt, die in den Endstellungen des Ankers 57, in die er durch die Kraft der Elektromagneten 55 bzw. 56 und durch die Wirkung der Federn 54 oder 58 gebracht wird, über bzw. unter die Rastplatte einrastet, und den Anker 57 festhält. Die Rastrolle 65 ist zur Erniedrigung der Reibung kugelgelagert. Sie wird durch eine Welle 65a zwischen zwei Kugellagern gebildet. Im Kern des Elektromagneten 56 ist ein Rastelektromagnet 67 untergebracht, bei dessen Erregung die in den Magnetkreis des Rastmagneten 67 einbezogene Wippe 64 betätigt wird. Hierdurch wird die eingerastete Rastrolle 65a aus den Raststellungen herausgezogen. Die Welle 65a rollt während der Umlenkung des Ankers 57 auf einer mit dem Anker 57 verbundenen Rastplatte ab. In Fig. 6 ist noch ein Ventilwegsensor 68 und ein Ankerwegsensor 69 eingezeichnet. Beide Sensoren arbeiten z.B. auf der Basis einer linearen Hallschranke. Es können auch induktive Geber 68a eingesetzt werden. Zur Vereinfachung der Darstellung ist dieser nur halbseitig gezeichnet. Über den Ventilwegsensor wird die Schließstellung des Ventils 57 erfaßt. Der Ankerwegsensor 69 erfaßt den Gesamthub.
Während des Arbeitshubes sind die Meßergebnisse beider Sensoren gleich.
Lediglich beim Schließen des Ventiles läuft der Ankerwegsensor noch einen Betrag weiter. Vorzugsweise wird noch ein Sensor für den Hubendbereich mit großer
Genauigkeit vorgesehen.
In der strichpunktiert gezeichneten Endstellung des Ankers 57 ist das Ventil 51 geschlossen und zwischen der Betätigungsstange 59 und dem Schaft 52 des Ventils tritt Ventilspiel von etwa 0,1 bis 0,3 mm auf.
Anhand der Fig. 7 bis 12 wird die Einregelung des Ankers auf Sollposition zur nachfolgenden Einrastung beschrieben.
Fig. 7 zeigt in Fig. 7a den Weg/Zeit Verlauf (s über t) des Magnetankers 57 bzw. des Ventils 51/52 während der Ventilöffnung. Fig. 7b gibt den zeitlichen Verlauf der Kräfte wieder und Fig. 7c zeigt die Bewegung der Rastrolle 65. Zum Zeitpunkt T0 setzt die Ankerbewegung ein und nach einem kurzen Weg Δsv (Ventilspiel) trifft die Stellschraube 60 auf den Ventilschaft 52 und nimmt das Ventil 51/52 mit. Der gezeichnete Kraftsprung kommt beim Auftreffen auf das Ventil zustande, wenn dessen Ventilfeder wirksam wird. Aufgrund der Feder- und Magnetkräfte stellt sich der in Fig. 4a gezeigte Bewegungsverlauf ein, der im Idealfall den Anker 57 genau in die Sollposition ssoN bringt, die um einen Weg Δs vom Endanschlag entfernt ist. Die strichpunktierte und die gestrichelte Linien zeigen Abweichungen vom Sollverlauf und zwar wird bei der gestrichelten Linie der Sollwert unterschritten und bei der strichpunktierten Linie überschritten, wobei hier der Anker 57 auf den Endanschlag auftrifft. Der Sollwert kann durch die eingerastete Rastrolle oder dem Abstand vom Endanschlag definiert sein.
In Fig. 7b ist mit FF die resultierende Kraft der Federn 54 und 58 überlagert von den Kräften zweier weiterer nicht dargestellter Federn, die in der Nähe der Endstellungen wirksam werden (links bzw. rechts vom Knick) bezeichnet. Diese Zusatzfedern bewirken eine große Beschleunigung des Ankers 57 aus den Endstellungen. Mit FM ist die Kraft des Magneten 55 bezeichnet. Hierbei ist eine Form des Ankers 57' und der Magnetpole unterstellt, wie sie in Fig. 9 dargestellt sind. Diese Ausbildung ermöglicht eine hohe Anfangskraft, die insbesondere für das WO 98/42955 _ <| Q_ PCT/EP98/01710
Auslaßventil günstig ist, da hier zusätzlich die Gaskraft überwunden werden muß. Um die Totzeiten der Signalaufbereitung zu berücksichtigen, wird der Elektromagnet 55 um die Zeit to. vor T0 eingeschaltet. Nach Entrastung des Rastsystems bei T0 wird diese Magnetkraft bei T0 wirksam. Sie wirkt über eine relativ kurze Zeitdauer Ts. Die dargestellte Summe der Kräfte FF und FM wirkt auf den Anker und das Ventil ein und beschleunigt diese. Nach Abschalten des Erregerstroms nach Ts klingt die Magnetkraft über tv ab. Die Summe der Kräfte bringt den Anker in die andere Endstellung. Zur vereinfachten Darstellung sind die Reibungs- und Gaskräfte nicht berücksichtigt. Die Abweichung von der Sollposition wird vom Ankerwegsensor 69 festgestellt. Aus der Feststellung der Ablage (+Δs, -Δs) ermittelt ein nicht gezeigter Rechner einen Korrekturwert -ΔT oder +ΔT für die Einschaltung des Elektromagneten 55 im nächsten Zyklus. Fig. 4c zeigt den Bewegungsablauf der Rastrolle 65. Der Rastmagnet wird entsprechend den Tot- und Verzugszeiten um to2 vor To eingeschaltet. Bei To hat sich die Rastrolle 65 über die Kante der Rastplatte bewegt und gibt den Anker 57 frei. Die Summe der Kräfte kann wirksam werden und den Anker samt Ventil beschleunigen. Nach einiger Zeit TRR wird der Rastmagnet abgeschaltet. Die Rastrolle 65 wird durch die Kraft der Feder 66 auf die Rastplatte gedrückt und rollt auf ihr ab. Bei Erreichen der Endstellung rastet die Rastrolle 65 wieder ein und hält den Anker in der Endstellung. Eine magnetische Haltekraft ist nicht notwendig. Damit entfallen auch störende Klebezeiten bei der folgenden Umsteuerung des Ventils: das erfindungsgemäße System kann schneller beschleunigen. Zusätzliche Dämpfungsmaßnahmen sind nicht notwendig. Ist die - Δs-Abweichung zu groß, so daß die Rastrolle nicht einrasten kann, so wird bei Tx der Elektromagnet 55 nochmals kurz betätigt. Dies läßt sich optimieren, wenn man neben dem Ankerweg auch die Ankergeschwindigkeit auswertet oder bei einem bestimmten Zeitpunkt den zurückgelegten Weg bestimmt oder zum Zeitpunkt den zurückgelegten Weg auswertet.
Zum Zeitpunkt TX kann der Magnet nochmals eingeschaltet werden, wenn der Hubverlauf unter der Sollkurve liegt. Dasselbe gilt auch für Fig. 8. Die Fig. 8 zeigt die Kurven entsprechend Fig. 7 für das Schließen des Ventils. Bei To gibt die Rastrolle 65 den Anker 57 frei und Anker und Ventil bewegen sich durch die Kraft der Federn FF in Richtung Schließstellung. FM wäre der Verlauf der Magnetkraft FM, wenn der Elektromagnet 56 eingeschaltet wäre. Tatsächlich wird dieser nur über eine relativ kurze Zeit T6 nach Überschreiten der Zwischenstellung (FF = 0) eingeschaltet. Die Magnetkraft ist bei diesem zurückgelegten Weg bzw. dem verbleibenden Luftspalt zum Magnetpol schon groß. Die Beeinflussung der Federkraft zeigt die Summe F und FF . Bei Idealverlauf gelangt der Anker in die Position sson Δs vom Endanschlag entfernt.
Der Kraftverlauf F des stärkeren Elektromagneten 56 ähnelt einem hyperbolischen Verlauf. Er wurde gewählt, um das übliche Anschwingen des Systems nach Motorstart zu vermeiden und um bei stärkerer Sollwertabweichung im normalen Regelvorgang das Ventil sofort schließen zu können, da eine entsprechende Überschußkraft gegenüber der Feder vorgesehen ist. Dies ist beim schwächeren Elektromagnet 55 aus Kosten- und Gewichtsgründen nicht notwendig, da im Grenzfall die Motorfunktion auch bei halbgeöffnetem Ventil möglich ist. Die Regelung erfolgt analog zu Fig. 7, indem die Abweichung von der Sollposition festgestellt wird und für den folgenden Schließvorgang die Ansteuerzeit T6 um eine Zeit - ΔT oder + ΔT variiert wird. Auch die Rastrolle 65 hat die gleiche Wirkung wie bei Fig. 7.
Auch hier kann entsprechend Fig. 7 bei Tx der Elektromagnet nochmals zugeschaltet werden, um ein sicheres Einrasten zu gewährleisten. Zur Überwachung der Rastfunktion kann ein Rastschalter vorgesehen werden. Auch läßt sich die Einrastung aus dem Stromverlauf des Rastmagneten ableiten. Fig. 9 zeigt mit großer Auflösung den Hubbeginn zum Öffnen. Hier zeigt sich eine Phasenverschiebung des Wegverlaufes von Anker s und Ventil sv. Zu berücksichtigen ist bei einem Gesamthub von ungefähr 8 mm ein Ventilspiel von ca. 0,1 bis 0,3 mm. Daher muß der Ventilhubsensor nur diesen Bereich auswerten. Fig. 10 zeigt vergrößert die Zustände bei Hubende beim Schließvorgang. Die Einrastung sRR erfolgt vor dem SSOLL und die Ventilschließung erfolgt ebenfalls vor der Einrastung. Entsprechend erfolgt die Justierung des Magnetsystems und der Endanschläge zur Einrastung. Dies ist in einer Baueinheit sichergestellt. Nach Montage erfolgt dann die Einstellung des Ventilspieles. Dieses kann über die Auswertung von sv und sM im Regelvorgang überwacht werden, ebenso bei der Ventilspieleinstellung im Werk oder Service.
Fig. 11 zeigt die Ventilhubbewegung in Relation zur Kolbenbewegung mit Eckwerten OT und UT. Motorspezifisch und insbesondere drehzahlabhängig erfolgt die Ansteuerung des Magnetsystems. Über den frei wählbaren Zeitversatz ts (Systemzeit) erfolgt die Ansteuerung bezogen auf das beschriebene T0 . Drehzahlabhängig erfolgt auch die Festlegung einer Öffnungszeit Tauf und einer Ventilschließzeit Tzu . O.g. Parameter sind Bestandteil der Motorsteuerung, welche dem Magnetsteuerungssystem die Vorgaben ts , Tauf , Tzu vorgibt.
Dementsprechend ist ein entsprechend schneller Mikroprozessor mit z.B. DSP für die schnellen Rechenoperationen notwendig, da sehr viele schnelle Echtzeitvorgänge gerechnet werden müssen.
Durch die Regelung auf Sollpositionen in Polnähe ist automatisch eine Dämpfung und damit eine geringe Geräuschentwicklung gegeben. Es ergeben sich keine Temperatureinflüsse, wie sie bei einer hydraulischen Dämpfung auftreten. Die Elektromagnete sind in trockener Umgebung untergebracht. Der Gesamtaufbau ist äußerst reibungsarm, so daß in der Hubphase wenig Energie zugeführt werden muß.
Ein Großteil der Bewegungsenergie wird in Federn gespeichert und nicht wie bei der hydr. Dämpfung vergeudet.
Der oben beschriebene elektromagnetische Antrieb kann zum Antreiben eines
Gaswechsel-Ventils oder eines anderen vergleichbaren Ventils eingesetzt werden.
Auch kann damit eine Pumpe angetrieben werden, wobei der Ventilstößel durch einen Pumpenkolben ersetzt wird.
Aber auch sein Einsatz bei Getrieben ist möglich, weil auch dort eine schnelle
Umschaltung von der einen in die andere Stellung mit hoher Kraft erwünscht ist.
Auch bei sonstigen Anwendungen mit ähnlichen Voraussetzungen ist die Erfindung einsetzbar.
Auch kann das anhand der Fig. 7 bis 12 geschilderte Regelverfahren ohne
Verwendung einer Rastung eingesetzt werden, wenn zum Halten z.B. ein getakteter
Strom verwendet wird.

Claims

Patentansprüche
1 ) Elektromagnetische Stelleinrichtung mit zwei Elektromagneten, insbesondere deren Polflächen zumindest teilweise einander zugewandt sind und einem verschiebbar gelagerten, zwischen den Polflächen durch die Elektromagnete hin- und herbewegbaren Anker, der ohne Ansteuerung der Elektromagnete, insbesondere durch zwei entgegengesetzt gerichtete Federkräfte in einer Zwischenstellung gehalten wird und nach Erreichen einer Endstellung wenigstens in der Nähe der Polflächen eines Elektromagneten trotz Abschaltung des Elektromagneten festgehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rastsystem (35; 62) den Anker (29; 57) oder ein mit ihm verbundenes Teil in den beiden Endstellungen mechanisch festhält und daß das Rastsystem (35; 62) für beide Endstellungen eine elektrisch betriebene die Raststellung lösende Vorrichtung, insbesondere einen Elektromagneten (39) aufweist.
2) Elektromagnetische Stelleinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (29; 57) federgelagert ist (Drehfeder 27;58).
3) Elektromagnetische Stelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrastung stromlos durch Federkraft (38;66) erfolgt.
4) Elektromagnetische Stelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrastung durch Betätigung des Elektromagneten gegen eine Federkraft erfolgt.
5) Elektromagnetische Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastsystem ein gleitendes Rastelement (42a;65a) aufweist. 6) Elektromagnetische Stelleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastelement (42') reibungsarm gelagert ist Wälzlager 47)-
7) Elektromagnetische Stelleinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastelement eine Rastrolle (42) mit kleinem Durchmesser ist und mittels Wälzlager (47) mit größerem Durchmesser gelagert ist (Fig. 1b)
8) Elektromagnetische Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für das Rastelement (42') wenigstens ein Anschlag zur Hubbegrenzung vorgesehen ist (Fig. 1a und 1c)
9) Elektromagnetische Stelleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag durch eine drehbare Anschlagplatte gebildet ist (Fig. 1c).
10) Elektromagnetische Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der der jeweiligen Endlage des Ankers zugeordnete Elektromagnet bei der Entrastung zur Entlastung des Rastsystems kurzzeitig erregt wird.
11 ) Elektromagnetische Stelleinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregungszeit durch ein durch die Bewegung des Ankers (57) ausgelöstes Signal (Sensor 69) beendet wird (Fig. 3).
12) Elektromagnetische Stelleinrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß das Signal ein Schaltersignal ist.
13) Elektromagnetische Stelleinrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß das Signal aus dem Stromverlauf des Rastmagneten (35) gewonnen wird. 14) Elektromagnetische Stelleinrichtung nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkreis des Rastsystems teilweise in den Magnetkreis eines der Elektromagnete integriert ist (Fig. 1a).
15) Elektromagnetische Stelleinrichtung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Antriebs Signale eines Ankerwegsensors für die Endstellungen verwertet werden (Fig. 5).
16) Elektromagnetischer Antrieb mit zwei Elektromagneten, insbesondere deren Polflächen zumindest teilweise einander zugewandt sind und einem verschiebbar gelagerten, zwischen den Polflächen durch die Elektromagnete hin- und herbewegbaren Anker, der ohne Ansteuerung der Elektromagnete, insbesondere durch zwei entgegengesetzt gerichtete Federkräfte in einer Zwischenstellung gehalten wird und nach Erreichen einer Endstellung wenigstens in der Nähe der Polflächen eines Elektromagneten trotz Abschaltung des Elektromagneten festgehalten wird, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, daß jeweils in der Nähe der Polflächen Sollpositionen s∞n für den Anker (57) definiert sind, die von einem Sensor (69) überwacht werden, daß die Elektromagnete (55,56) zur Ansteuerung einer der Sollpositionen sson mit einem Stromimpuls angesteuert werden und daß die Länge des Stromimpulses im Folgezyklus bei Abweichungen des Ankers (57) von der Sollposition Ssoii verändert werden.
17) Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Antrieb eines Ventils (51,52) in einem Verbrennungsmotor, wobei auf das Ventil eine Federkraft (54) in Richtung "Ventil geschlossen" einwirkt, die zumindest teilweise eine der Federkräfte ist, die das Ventil in die Zwischenstellung stellen.
18) Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromimpuls zum öffnen des Ventils (51,52) zu Beginn des Öffnungsvorgangs (bei T0 ) wirksam ist (Fig. 4b). 19) Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromimpuls zum Schließen des Ventils (51 ,52) in der zweiten Hälfte des Ventilhubs wirksam ist (Fig. 5b).
20) Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromimpuls vor der Entrastung des Ankers (7) eingeschaltet wird.
21 ) Elektromagnetischer Antrieb nach einem der Ansprüche 16 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, daß zur Stellwerterfassung ein Ankerwegsensor (69) vorgesehen ist.
22) Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerwegsensor (69) für den vollen Hub und ein Ventilwegsensor (68) mit kleinem Auswertbereich vorgesehen sind.
23) Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Sensoren zur Erfassung des Ventilspiels genutzt werden.
24) Elektromagnetischer Antrieb nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der zugehörige Elektromagnet (55 oder 56) zusätzlich angesteuert wird (bei TX), wenn keine ausreichende Annäherung an die Sollposition (Sson) erreicht wird.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10203262A1 (de) * 2002-01-29 2003-07-31 Heinz Leiber Elektromagnetische Stelleinrichtung

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1783823U (de) 1953-08-11 1959-02-26 Magnetschultz Spezialfabrik Fu Betaetigungselektromagnet, insbesondere fuer gleichstrom mit automatischer verriegelung des ankers.
GB1471537A (en) * 1974-12-06 1977-04-27 Venard R Engine valve control
GB2088137A (en) * 1980-11-21 1982-06-03 Veisz Gyoergy Magnetomechanical converter
DE3500530A1 (de) 1985-01-09 1986-07-10 Binder Magnete GmbH, 7730 Villingen-Schwenningen Vorrichtung zur elektromagnetischen steuerung von hubventilen
DE3546513A1 (de) 1985-04-25 1987-02-19 Kloeckner Wolfgang Dr Verfahren und schaltung zum betreiben eines gaswechselventils
JPS6464205A (en) * 1987-09-03 1989-03-10 Mitsubishi Electric Corp Nonconformity detector for electrical equipment
DE3920976A1 (de) 1989-06-27 1991-01-03 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Elektromagnetisch arbeitende stelleinrichtung
US5022359A (en) * 1990-07-24 1991-06-11 North American Philips Corporation Actuator with energy recovery return

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9842955A2 *

Also Published As

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WO1998042955A3 (de) 1999-03-04
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