JP2001317317A - ピストン内燃機関におけるガス交換弁を作動する電磁アクチュエ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 内燃機関の吸排気弁駆動用電磁弁において、
解放バネ用支持キャップを、低コストで、サービス性の
高いものとする。 【解決手段】 電磁コイル１７および、コア１６を収容
するケーシング１４において、吸排気弁用の弁軸１１と
反対側の面に、貫通口１８を設け、該弁の解放バネ８用
の支持キャップ２５を備え、該キャップは、ケーシング
の開口部１８において、軸方向に挿入可能な鎖錠手段を
介して、該ケーシングに固定される構造を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】ピストン内燃機関におけるガ
ス交換弁を作動する電磁アクチュエ−タは、多数の部品
数で連続的に且つそれで適切な価格に製造され得る。開
放ばねと閉鎖ばねの力に逆らって開放位置と閉鎖位置の
間でアンカ−を介して前後に移動可能に案内されている
ガス交換弁を作動するこの種の電磁アクチュエ−タは、
開放磁石として且つ閉鎖磁石として役立ち、二つの互い
に間隔を置いて配置された電磁石を有する。

【０００２】

【従来技術】ドイツ特許出願公開第１９８２５７２８号
明細書から前記種類のアクチュエ−タが公知であり、こ
のアクチュエ−タでは電磁石にそれぞれにリ−ルを備え
る枠体を受ける一個のケ−シング部材が設けられてい
て、連続的製作で完全に電磁的アクチュエ−タに対する
組み立てを可能とする。この場合に、ケ−シング部材は
目的に適うように非磁気特性をもつ金属、例えばアルミ
ニウム或いはアルミニウム合金から製造されているの
で、適切な鋳造方法、例えば圧力鋳造方法によってそれ
ぞれの用途目的の要件に適したケ−シング形状が好まし
い価格で多数の部品数で製造され得る。ケ−シング部材
は挿入された枠体の極面の反対を向いた面にそれぞれに
戻しばねの端を受ける管状開口を備えているので、ケ−
シング部材は閉鎖側部材にも、開放側部材にも、使用で
きる。

【０００３】弁に向いていたケ−シングには閉鎖ばねが
開口を通して貫通案内されていて、その閉鎖ばねはエン
ジンブロックとばね皿との間で弁軸に支持されている。

【０００４】弁と反対を向いたケ−シングには開放ばね
が開口を通して貫通案内されていて、その開放ばねはね
じスリ−ブに支持され、そのスリ−ブを介してアンカ−
の中心位置が両極面の間で調整できる。この種のねじス
リ−ブは高い製造費や組立て費を必要とするばかりでな
く、むしろ最適な調整の再現性に関する欠点及びサ−ビ
ス作業の際の取扱における欠点を有する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、上
記欠点が回避される、前記種類の電磁アクチュエ−タを
提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題は、前記種類の
電磁アクチュエ−タの本発明によると、開放ばね用支持
キャップが設けられていて閉鎖磁石のケ−シングにおけ
る貫通開口に軸方向に挿入可能な鎖錠手段を介して固定
されていることにより、解決される。公知で、製造技術
的に都合の悪いねじスリ−ブの省略によって、この種の
アクチュエ−タに必要な両ケ−シングを等しい未加工品
から多くの製造費無しに製造できることを可能とする。
挿入可能な鎖錠手段の使用によって閉鎖磁石を包含し且
つ開放ばねを支持するケ−シングのためにここにばねを
加える必要性を省略する。挿入可能な鎖錠手段用の必要
な幾何学的要素のみが構成に応じて未加工品に形成され
ている。開放磁石には閉鎖ばねのみが貫通案内され、こ
の種の形削りを邪魔しないから、この種の形削りの存在
はケ−シングの使用のために開放磁石として無害であ
る。差込み可能な支持体は簡単に組み立てられ、さらに
支持体が本発明の好ましい実施態様のひとつを鋼薄板か
ら多数の部品数に変形して製造できると言う利点を提供
する。さらに、鋼薄板からの製造は、この高引張応力を
受けた支持キャップが比較的に薄い壁に形成され得ると
言う利点を有する。それ以上の利点は、螺子に比べて、
固定手段や閉鎖手段が大きな面に配置されるので、鋼か
ら製造された支持キャップの固定手段と例えばアルミニ
ウム圧縮鋳造から製造されたケ−シングとの間の面圧が
低い面圧で積み重ねできることにある。

【０００７】本発明の好ましい構成では、一方で支持キ
ャップが、他方で貫通孔の領域のケ−シングがそれぞれ
に鎖錠手段の一部を形成することが意図されている。こ
れは本発明の好ましい実施態様において鎖錠手段が一部
分に（支持キャップ或いはケ−シング）少なくとも一個
の半径方向突出部を有し且つ他の部分に（ケ−シング或
いは支持キャップ）突出部用の収容部を有する差込継手
として形成されていることによって奏させれる。組立て
の際に支持キャップが貫通開口に差し込まれて、引き続
き鎖錠手段に対してその軸線を中心に回転される。

【０００８】特に好ましい構成では、この場合に突出部
及び／又は収容部がガス交換弁の運動軸線に関してねじ
面として形成されていることが意図されている。これに
よりケ−シングに対する支持キャップの相対的回転によ
って開放ばねの予荷重の変更とそれとともにアンカ−の
中心位置とを両極面の間に調整することが可能である。
本発明によると、ケ−シングに支持キャップを固定する
安全手段が設定可能な据付け位置に設けられている。

【０００９】本発明の好ましい構成では、支持キャップ
の開放ばねを支持する床が組立て工具用の少なくとも一
個の突起を備えることが意図されている。組立て工具用
のこの突起は支持キャップの床における四辺開口によっ
て或いはしかし支持キャップの中心軸線に対して半径方
向間隔をおいて配置された二つ差込開口によって受けら
れ、次に構成に応じて四辺キ−或いは所謂鉤キ−の形状
のキ−が差込開口に挿入されて、支持キャップの貫通開
口に差し込み後にそれは開放ばねの圧縮により生じ、次
に支持キャップが鎖錠手段位置に回転され得る。

【００１０】本発明の好ましい構成では、更に、鋼薄板
から製造された支持キャップが少なくともその床領域に
焼き入れされることが意図されている。開放ばねは一端
でアンカ−ボルトと連結された適当な抵抗力材製ばねさ
らを支持する。開放ばねの他端は支持キャップの床を支
持する。ここでかなりのばね力を受けて、運転中のばね
支持が増大する圧力応力を受けているから、支持キャッ
プの少なくとも床領域の焼き入れによって自由ばね端の
加入による磨耗が回避される。

【００１１】調整ねじによる支持キャップの旋回により
アンカ−の中心位置の調整を可能とする突出部及び／又
は収容部用の螺旋面の配置の代わりに、本発明の他の構
成では、支持キャップの床上に開放ばねに隣接する少な
くとも一個の調整円板が配置されていることが意図され
ている。異なる厚い調整円板の一セットとしての挿入に
より、ここで要求された精度の範囲内で両極面間のアン
カ−の中心位置の申し分のない調整を奏することを可能
とする。支持キャップが貫通開口にのみ差し込まれて、
次にケ−シングに鎖錠されるにちがいないから、この処
置により支持キャップとケ−シングとの間の鎖錠手段の
構成が簡略化される。

【００１２】本発明は、実施例の概略的図面に基づいて
詳細に説明される。図１はガス交換弁を作動する電磁ア
クチュエ−タを通る縦断面を示す。図２は開放ばね用支
持キャップを備える閉鎖磁石用ケ−シングを斜視図で示
す。図３は図２によるケ−シングを斜視図で示す。図４
はケ−シングを通る図３のラインＩＶ−ＩＶによる縦断
面を示す。図５は図２による実施態様の支持キャップの
斜視図を示す。図６は図５のラインＶＩ−ＶＩによる支
持キャップを通る縦断面を示す。図７は図６による反対
を向いた実施態様を断面で示す。図８は閉鎖磁石ケ−シ
ング用の他の実施態様を斜視図で示す。図９は図８のラ
インＩＸ−ＩＸによる縦断面を示す。図１０は図８／９
による実施態様の支持キャップを斜視図で示す。図１１
は図８による実施態様の支持キャップ用の他の実施態様
を斜視図で示す。

【００１３】図１に図示された電磁アクチュエ−タは実
質的に二つの電磁石、即ち閉鎖磁石１と開放磁石２から
形成され、それらはスペ─サ部材３．１と３．２を介し
て間隔を置いて互いに配置されていて、その極面４によ
り互いに向かい合って整列されている。両極面４間の自
由空間にはアンカ−５が配置されており、アンカ−はガ
イド、例えば案内ロッド６を介して前後動可能に案内さ
れる。図示された実施例では、アンカ−は長方形基本形
状を有する。

【００１4 】分割された案内ロッド６はその上端７に開
放ばね８として役立つ戻しばねと連結されている。この
場合に案内ロッド６の他の下自由端９は弁の軸１１の自
由端１０を支持し、弁はピストン内燃機関のここにのみ
示されたシリンダ頭部１２内で案内されている。閉鎖ば
ね１３として役立つ戻しばねによってガス交換弁は閉鎖
方向に作用されて、閉鎖ばね１３と開放ばね８はその力
方向に相互に向けられているので、電流なしに設定され
た電磁石の場合にアンカ−５は、図１に図示されるよう
に、両電磁石１と２の両極面４の間の中心位置に適切な
静止位置を採用する。

【００１５】両電磁石１と２が交互に移動されるなら
ば、アンカ−５は両電磁石１と２の両極面４に一致して
交互に設置し、ガス交換弁は一致して流入の期間中に開
放位置に（電磁石２に設置）閉鎖ばね１３の力に逆らっ
て保持され、閉鎖位置に（電磁石２の極面４に設置）開
放ばね８の力に逆らって保持される。

【００１６】図１に図示された電磁アクチュエ−タは実
施的に等しい要素からユニット式に組み立てられる構成
ユニットを意味する。両電磁石は好ましくは構成同じで
あり、実質的にケ−シングから成り、ケ−シング１４は
アンカ−への方向に開く収容部１５を有し、その収容部
にコイル１７を備える枠体１６が挿入されている。ケ−
シング１４は更に貫通開口１８を有し、その開口を通し
て各開放ばね８或いは戻しばね１３が貫通案内されてい
る。

【００１７】図２による図面から認められるように、極
めて細い構成の電磁アクチュエ−タであるから、この種
のアクチュエ−タは相並んで密に組み付けられ得る。枠
体１６はコイル１７と一体にケ−シング１４の収容部１
５に挿入されて、そこで適切な充填材を介して固定保持
されている。

【００１８】ケ−シング１４は更にコイル１７の接続端
子２１への到達を可能とする他の横開口２０を有する。
それと同時に、一部材のここで点線で示されて目的に合
せて符号化されているプラグ２２を介して両電磁石が付
属する制御装置と交換不可能に連結する可能性が与えら
れる。この場合にプラグ２２は開口２０の側面に案内さ
れて保護されている。

【００１９】図１に認められるように、例えばアルミニ
ウム合金から鋳造方法で製造されたケ−シング１４は案
内ロッド６の軸線と平行に延びる貫通開口２３を有し、
それに一致する開口はスペ−ス部材３．１と３．２に付
属されている。それと同時に、図１に点線で示されるよ
うに、一致する引締めボルト２４を介して総てのケ−シ
ングを全構造部材に対して互いに固定する及び／又はエ
ンジンブロック１２と連結する可能性が与えられる。

【００２０】図１に認められるように、開放ばね８は調
整要素として敬された支持キャップ２５を介して支持さ
れている。支持キャップの旋回により或いは調整円板の
設置によりアンカ−５の中心位置が両極面４の間で調整
される。

【００２１】図２には、斜視図で挿入された支持キャッ
プ２５を備えるケ−シング１４を挿入された枠体なしに
図示されている。図１のように、特に図２に認められる
ように、貫通開口１８はその枠体から離れた面上に肩部
１９により取り囲まれる。その内面には貫通開口は対角
線に互いに向かい合っている面に溝状収容部２６を備え
て、その収容部は支持キャップ２５に一致する突出部２
７（図５、図６、図７）が付属されている。それと同時
に、支持キャップ２５を軸方向に貫通開口１８に挿入
し、図１から導かれるように、旋回により差込継手の様
式で鎖錠することが可能である。支持キャップ２５の差
込みの際に開放ばね８は一致して緊張されるので、開放
ばね８の予荷重により支持キャップ２５がその位置に保
持され、しかもアンカ−５が開放磁石２の極面４に隣接
するときである。

【００２２】この場合に支持キャップ２５の床２８は開
口２９を備え、その開口は図２に図示された実施例にお
いて四角形状を有し、工具出張りとして挿入後に支持キ
ャップ２５を旋回するのに役立つ。

【００２３】分割された案内ロッド６の上端が開放ばね
８により且つ支持キャップ２５の床２８により貫通案内
されてセンサ−要素を備えるアクチュエ−タ構成形状で
は、貫通開口２９は一致して丸く形成されている。工具
出張りとしてこの場合に、図５に図示されるように、間
隔を持って互いに配置された孔２９．１が役立ち、その
孔に一致して鉤キ−として形成された工具が挿入され得
る。

【００２４】図２に図示された実施態様は、図３、図４
と図５に詳細に図示されて、次に詳細に記載されてい
る。

【００２５】図３は溝状収容部２６の配置を斜視図で認
識される。

【００２６】図４の切断面は、さらに、溝状収容部２６
に対する右ねじに貫通開口１８の下縁３０が回し嵌め込
み部を有し、回し嵌め込み部が図４に認められるように
螺旋面３１として形成されていて多数の連続したくぼみ
を備えていることを認識される。

【００２７】一致して図５に認められるように、突出部
２７は鼻状***３２を有し、その***が螺旋面３１のく
ぼみにて支持キャップ２５の旋回により貫通開口１８に
係合できる。支持キャップ２５の差込み後にこの支持キ
ャップが時計方向に旋回される時に、螺旋面３１の勾配
により閉鎖磁石１の極面４に対する床面２８の間隔が短
縮の方向に変更する。それと同時に開放ばね８はより強
く緊張され、それに一致してアンカ−５は閉鎖ばね１３
の一致した圧縮の下に開放磁石２の極面４への方向に一
致して移動される。鼻状***３２の螺旋面３１上のくぼ
みへの係合のより、支持キャップ２５がケ−シング１４
内で旋回確実に鎖錠される。配置は差込継手の様式の鎖
錠手段を形成している。

【００２８】支持キャップ２５に一致して鼻状***３２
を備える螺旋面３１上のくぼみの配置の代わりに、図７
の切断面に図示されるように、螺旋面３１を突出部２７
と同様に滑面に形成することができる。中心位置の調整
後の支持キャップ２５の固定は差込みピンにより行わ
れ、差込みピンは、一致して付属されてここで詳細に図
示されていなくケ−シング１４の肩部１９における半径
方向保持孔を介して、図７に図示された支持キャップ２
５の半径方向孔３３を貫通させる。しかし、一致して、
突出部２７の縁２７．１に連続の歯状くぼみを備えるこ
とが可能であり、その内の少なくとも一個の一致する軸
方向に肩部１９を案内した保持孔が付属されているの
で、固定ピンによる中心位置の調整後に肩部１９の軸方
向孔と突出部２７の縁２７．１における一致するくぼみ
とを貫通するピンが固定され得る。

【００２９】図８には、更に斜視図で実施態様が図示さ
れており、ケ−シング１４は挿入する枠体から離れた面
に肩状突起１９．１を備えて、図９の切断面から認識さ
れるように、突起は半径方向保持ピン３４を備えてい
る。ピン３４は支持キャップ２５の周辺壁における一致
するくぼみ或いは貫通孔３５に係合する。くぼみ３５
は、図１０に示すように、孔として形成され、支持キャ
ップ２５を緩めるためにピン３４が外されなければなら
ない。

【００３０】しかし、図１１による変形が示されるよう
に、外壁にスリット状くぼみ３６を設けることを可能と
し、そのくぼみはほぼＬ字状延伸部を有し、係合部３７
で終わっている。このように形成された支持キャップは
肩状突起１９．１に固定的に挿入されたピン３４上に押
し上げられて、旋回により止められる。ここでも支持キ
ャップ２５は開放ばね８の予荷重によってその位置に保
持されている。

【００３１】図９、図１０と図１１による実施態様の際
に、しかし一致する変形を備える総て予め記載された他
の実施態様の際にも、支持キャップ２５が押し上げられ
る前に床２８の内面に所定の厚さをもつ一個或いは複数
個の調整円板３８が設置される形式でアンカ−５の中心
位置の調整が行われる。

【００３２】中心位置を調整するために一方でケ−シン
グ１４における螺旋面３１と他方で支持キャップ２５に
おける突出部２７とにより（図４と図５を比較して）利
用できる調整手段が整合しない時に、前記した調整円板
３８が使用され得る。

【００３３】ケ−シング１４に利用できる壁厚さは、ア
ルミニウム或いはアルミニウム鋳造の製造の場合でも、
運転に生じる増大する荷重を受けるために十分である。
薄壁に形成する支持キャップ２５は目的に合って鋼薄板
から製造され、耐磨耗性を高めるために少なくとも床２
８が運転中に床面の内部に隣接する開放ばねの加入を回
避されるように焼き入れされている。薄壁にもかかわら
ず鋼薄板を介してケ−シング１４と支持キャップ２５の
間に生じる増大するばね力が引張り荷重として受けられ
る。

【００３４】図面から難なく、図８から図１１までの実
施態様に図示され記載されるように、突出部と収容部の
配置が交換され得る、即ち貫通開口１８が溝状収容部２
６の代わりに一致する突出部２７を付属されて、支持キ
ャップ２５が突出部の代わりに一致する溝状収容部を付
属されていることを認識すべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガス交換弁を作動する電磁アクチュエ−タを通
る縦断面を示す。

【図２】開放ばね用支持キャップを備える閉鎖磁石用ケ
−シングを斜視図で示す。

【図３】図２によるケ−シングを斜視図で示す。

【図４】ケ−シングを通る図３のラインＩＶ−ＩＶによ
る縦断面を示す。

【図５】図２による実施態様の支持キャップの斜視図を
示す。

【図６】図５のラインＶＩ−ＶＩによる支持キャップを
通る縦断面を示す。

【図７】図６による反対を向いた実施態様を断面で示
す。

【図８】閉鎖磁石ケ−シング用の他の実施態様を斜視図
で示す。

【図９】図８のラインＩＸ−ＩＸによる縦断面を示す。

【図１０】図８／９による実施態様の支持キャップを斜
視図で示す。

【図１１】図８による実施態様の支持キャップ用の他の
実施態様を斜視図で示す。

【符号の説明】

１．．．．．閉鎖磁石 ２．．．．．開放磁石 ３．．．．．スペ−サ部材 ４．．．．．極面 ５．．．．．アンカ− ６．．．．．案内ロッド ７．．．．．軸 ８．．．．．開放ばね ９．．．．．下自由端 １０．．．．自由端 １１．．．．軸 １２．．．．シリンダ頭部 １３．．．．開放ばね １４．．．．ケ−シング １５．．．．開放くぼみ １６．．．．枠体 １７．．．．コイル １８．．．．貫通開口 １９．．．．肩部 ２０．．．．横開口 ２１．．．．接続端子 ２２．．．．プラグ ２３．．．．貫通開口 ２４．．．．緊張ボルト ２５．．．．支持キャップ ２６．．．．溝状収容部 ２７．．．．突出部 ２８．．．．床 ２９．．．．バルジ、即ち貫通開口 ３０．．．．縁 ３１．．．．螺旋面 ３２．．．．鼻状*** ３３．．．．半径方向孔 ３４．．．．ピン ３５．．．．くぼみ ３６．．．．くぼみ ３７．．．．係合部 ３８．．．．調整円板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギュンター・ファイエル ドイツ連邦共和国、52477 アルスドルフ、 ブレスラウアー・ストラーセ、８ (72)発明者 ミヒャエル・シェービッツ ドイツ連邦共和国、52449 エシュヴァイ ラー、マールストラーセ、８ (72)発明者 ハンス−ペーター・シュミット ドイツ連邦共和国、35085 エブスドルフ ァーグルント、トゥルペンヴェーク、８ (72)発明者 ルッツ・フィッシャー ドイツ連邦共和国、52152 ジンメラート、 キルヒガッセ、４ベー

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス交換弁が開放ばね（８）と閉鎖ばね
   （１３）の力に逆らって開放位置と閉鎖位置の間でアン
   カ−（５）を介して前後に移動可能であり、そして二つ
   の互いに間隔を置いて配置された電磁石を備え、その電
   磁石が開放磁石（２）として且つ閉鎖磁石（１）として
   役立ち、コイル（１７）を備える各一個の枠体（１６）
   を有し、その枠体の極面（４）がそれぞれアンカ−
   （５）に向けられていて、それぞれケ−シング（１４）
   内に固定されており、そのケ−シングが極面（４）と反
   対を向いた面に貫通開口（１８）を有し、開放ばね
   （８）用の支持キャップ（２５）を備え、そのキャップ
   が閉鎖磁石（１）のケ−シング（１４）における貫通開
   口（１８）に軸方向に挿入可能な鎖錠手段を介して固定
   されていることを特徴とするピストン内燃機関における
   ガス交換弁を作動する電磁アクチュエ−タ。
2. 【請求項２】 一方で支持キャップ（２５）が、他方で
   ケ−シング（１４）が貫通開口（１８）の領域において
   鎖錠手段（３１、３７）のそれぞれ一部を形成すること
   を特徴とする請求項１に記載のアクチュエ−タ。
3. 【請求項３】 鎖錠手段が差込継手として形成されてい
   て、その差込継手が一部分（支持キャップ２５、或いは
   ケ−シング１４）に少なくとも一個の半径方向突出部
   （３７）を有し、他部分（ケ−シング１４、或いは支持
   キャップ２５）に突出部（３７）用の収容部（３１）を
   有することを特徴とする請求項１或いは請求項２に記載
   のアクチュエ−タ。
4. 【請求項４】 突出部（３７）及び／又は収容部がガス
   交換弁の移動軸線に関して螺旋状面（３１）として形成
   されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のい
   ずれか一項に記載のアクチュエ−タ。
5. 【請求項５】 支持ャップ（２５）をケ−シング（１
   ４）に固定する安全手段（３２；３３）が設定可能な取
   り付け位置に設けられていることを特徴とする請求項１
   乃至請求項４のいずれか一項に記載のアクチュエ−タ。
6. 【請求項６】 支持キャップ（２５）の開放ばね（８）
   を支持する床（２８）は組立て工具用の少なくとも一個
   のバルジ（２９；２９．１）を備えていることを特徴と
   する請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のアク
   チュエ−タ。
7. 【請求項７】 支持キャップ（２５）が薄鋼板から変形
   により製造されることを特徴とする請求項１乃至請求項
   ６のいずれか一項に記載のアクチュエ−タ。
8. 【請求項８】 支持キャップ（２５）が少なくともその
   床（２８）の領域で焼きを入れられていることを特徴と
   する請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のアク
   チュエ−タ。
9. 【請求項９】 支持キャップ（２５）の床（２８）には
   開放ばね（８）隣接する少なくとも一個の調整円板（３
   ８）が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請
   求項８のいずれか一項に記載のアクチュエ−タ。