Elektromagnetische Aktuatoren zum Betatigen von Gaswechsel- ventilen besitzen in der Regel zwei Schaltmagnete, einen Öffnungsmagneten und einen Schließmagneten, zwischen deren Polflächen ein Tanker koaxial zu einer Ventilachse ver- schiebbar angeordnet ist. Der Anker wirkt direkt oder über einen Ankerstößel auf einen Ventilschaft des Gaswechselven- tils. Bei Aktuatoren nach dem Prinzip des Massenschwingers wirkt ein vorgespannter Federmechanismus auf den Anker. Als Federmechanismus d-enen meist zwei vorgespannte Druckfe- dern, und zwar veine obere und eine untere Ventilfeder. Die obere Ventilfeder belastet in Offnungsrichtung und die untere Ventilfeder in Schließrichtung des Gaswechselven- tils. Bei nicht er-egten Magneten wird der Anker durch die Ventilfedern in eider Gleichgewichtslage zwischen den Magneten gehalten.

Wird der Aktuator seim Start aktiviert, wird entweder der <BR> <BR> <BR> <BR> derÖffnungsmagnetkurzzeitigübererregtSchlie#magnetoder oder der Anker mit einer Anschwingroutine mit seiner Resonanzfrequenz a : geregt, um aus der Gleichgewichtslage angezogen zu werden. In geschlossener Stellung des Gaswech- selventils liegt d=---Anker an der Polfläche des erregten Schließmagneten an und wird von diesem gehalten. Der Schlie#magnet spannt die in Offnungsrichtung wirkende Ventilfeder weiter vor. Um das Gaswechselventil zu öffnen, wird der Schliemagnetausgeschaltetund der Offnungsmagnet eingeschaltet. Die in Offnungsrichtung wirkende Ventilfeder beschleunigt den Anker tuber die Gleichgewichtslage hinaus, so daß dieser von dem Offnungsmagneten angezogen wird. Der Anker schlagt an die Polflache des Offnungsmagneten an und wird von dieser festgehalten. Um das Gaswechselventil wieder zu schlie#en, wird der Offnungsmagnet ausgeschaltet und der Schließmagnet eingeschaltet. Die in Schließrichtung wirkende Ventilfeder beschleunigt den Anker tuber die Gleichgewichtslage hinaus zum Schlie#magneten. Der Anker wird vom SchlieXmagneten angezogen, schlagt auf die Polfla- che des Schließmagneten auf und wird von diesem festgehal- ten.

Von Beginn an nicht berucksichtigte oder sich tuber der Zeit verändernde Grö#en, wie beispielsweise Fertigungstoleranzen einzelner Bauteile, Warmedehnungen unterschiedlicher Materialien, differierende Federsteifigkeiten der oberen und der unteren Ventilfeder, sowie Setzerscheinungen durch Alterung der Ventilfedern usw., können dazu führen, daß die durch die Ventilfedern bestimmte Gleichgewichtslage nicht mit einer energetischen Mittenlage zwischen den Polflachen übereinstimmt bzw. nicht eine bestimmte Position aufweist.

Ferner können derartige Graben bewirken, daß der Anker nicht mehr vollstandig an den Polflachen der Magnete zum Anliegen kommt, da# Spiel zwischen dem Ankerschaft und dem Ventilschaft entsteht und/oder daß das Gaswechselventil nicht mehr schlie#t.

In einer alteren ? inmeldung, DE 19 647 305.5, ist ein Spielausgleichselement dargestellt, bei dem ein Aktuator schwimmend in einem Zylinderkopf gelagert ist. Der Aktuator öffnet und schlie#t über einen Anker und zwei beidseitig in Bewegungsrichtung des Ankers angeordnete Elektromagnete ein Gaswechselventil. Der Federmechanismus ist zwischen dem Aktuator und dem Ventilteller des Gaswechselventils ange- ordnet, wobei sich die obere Offnungsfeder am Aktuator und die untere Schließfeder am Zylinderkopf abstützen. Auf der dem Gaswechselventil abgewandten Seite befindet sich zwischen einer Deckplatte und dem Aktuator ein Spielaus- gleichselement, das sowohl positives als auch negatives Ventilspiel ausgleicht.

Das Spielausgleichselement weist ein erstes hydraulisches Element mit einem Spielausgleichskolben in einem Zylinder auf. Der Spielausgleichskolben liegt zwischen einem ersten, dem Gaswechselventil abgewandten, brennkraftmaschinenabhan- gig gesteuerten und einem zweiten, dem Gaswechselventil zugewandten Druckraum. Im Kolben befindet sich ein Rock- schlagventil, das durch eine Rückhaltefeder in SchlieBstel- lung gehalten wird. Das Rückschlagventil öffnet bei tuber- druck im ersten Druckraum in Richtung zum zweiten Druck- raum. Die Rückhaltefeder ist so ausgelegt, daß das Rock- schlagventil nicht öffnet, wenn kein Spiel vorhanden ist, und unterbricht damit die Verbindung zwischen den beiden Druckräumen.

Zwischen dem Spielausgleichskolben und dem Zylinder liegt ein definiertes Ssiel als Drosselverbindung, durch die Druckmittel aus dem zweiten Druckraum nach außen entweichen kann. Das Spielausgleichselement stützt sich an der oberen Deckplatte ab, die mit dem Zylinderkopf fest verbunden ist.

Das Spielausgleichselement kann entweder nur Druckkrafte oder in einer anderen Ausführung während des Schließvor- gangs Druck-und übertragen.

Schließt das Gaswechselventill nicht vollstandig, weil der Aktuator zu weit in Richtung des Gaswechselventils verscho- ben ist, d. h. ein negatives Spiel vorliegt, stellt sich eine Druckerhöhung in dem zweiten Druckraum durch eine in Schlie#richtung wirkende Ventilfeder des Gaswechselventils ein. Das Druckmit_el entweicht durch die Druckerhöhung aus dem zweiten Druckraum über die Drosselverbindung, und zwar solange bis das Gzswechselventil wieder vollstandig schließt.

Schließt das Gaswechselventil korrekt, liegt jedoch Spiel zwischen dem Ankerstößel und dem Gaswechselventil vor, wirkt die Ventilfeder des Gaswechselventils nicht mehr auf den zweiten Druckraum. Der Druck im zweiten Druckraum sinkt dadurch unter den des ersten Druckraums, so daß das Rock- schlagventil gegen die Rückhaltefeder öffnet. Das Druckme- dium strönt solange vom ersten in den zweiten Druckraum, bis das Spiel ausgeglichen ist. Dieser Vorgang kann mehrere Arbeitsspiele des Ventils dauern. Da sich beim Spielaus- gleich die Lage des Aktuators verandert, andert sich damit auch die Gleichgewichtslage der Ventilfedern, so daß sie nicht mehr mit der energetischen Mittenlage übereinstimmt.

Dies verändert das Schwingungsverhalten des Federmechanis- mus, den Energiebedarf der Magnete und den Offnungs-und Schließvorgang der Gaswechselventile.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Betätigen von Gaswechselventilen mit einem Spielaus- gleichselement zu schaffen, bei der die Gleichgewichtslage des Federmechanismus von einer Verlagerung des Aktuators unabhangig ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.

Nach der Erfindung stützt sich die in Schlie#richtung wirkende Ventilfeder mit ihrem freien Ende mittelbar oder unmittelbar am Aktuator ab, und zwar zweckmd. Bigerweise, indem der Aktuator zwischen dem Offnungsmagneten und dem Gaswechselventil einen Federraum bildet, in dem die Ventil- federn untergebracht sind und durch den der Ventilschaft bzw. der Ankerstößel reicht. Somit ist der Federmechanismus mit dem Aktuator zu einer Baueinheit verbunden, wobei die Gleichgewichtslage der Ventilfedern unabhangig von der Lage dieser Baueinheit relativ zum Zylinderkopf ist. Der Aktua- tor kann außerhalb des Zylinderkopfs montiert, eingestellt und geprüft werden.

In einfacher Weise kann ein Blechgehäuse den Federraum bilden, das den Aktuator umfa#t und sich an der dem Feder- raum abgewandten Stirnseite des Aktuators abstutzt. Dabei werden in vorteilhafter Weise die Stützflächen des Blechge- hauses durch umgebogene Randteile gebildet.

Eine andere Variante besteht darin, daß der Federraum von einem Topf gebildet wird, der mit dem Aktuator verschraubt ist. Dabei ist das Schraubengewinde zweckmä#igerweise an einem Vorsprung des Aktuators an seiner dem Gaswechselven- til zugewandten Stirnseite angeordnet. tber die Schraubver- bindung, die gegen Lösen, z. B. durch eine Sicherungsmutter, gesichert ist, kann die Gleichgewichtslage des Federmecha- nismus eingestellt werden.

Die in Schlie#richtung wirkende Ventilfeder stutzt sich mit ihrem freien Ende an der entsprechenden Stirnseite des Federraums ab. Diese Stirnwand kann in einfacher Weise durch eine Stützscheibe gebildet werden, die sich an einer inneren Schulter des Federraums, z. B. an einer Flanke einer Ringnut, abstutzt. Zur einfachen Montage und zur Verrine- rung der Teilevielfalt ist es zweckmäßig, daß die Ventilfe- dern einen gemeinsamen Federteller aufweisen, der zwischen einem Bund am Ventilschaft und einer Distanzhülse mittels einer Schraubverbindung verspannt ist. Das Gaswechselventil kann somit nach dem Einsetzen des Aktuators in den Zylin- derkopf von der Brennraumseite in den Aktuator eingeführt werden und mit dem Federteller verbunden werden, wobei der Anker sich bereits im vormontierten Aktuator an der Di- stanzhulse fixie- befindet.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird das Spielaus- gleichselement durch eine Feder gebildet, die sich an dem Zylinderkopf abs-L. Utzt und den Aktuator in Schlie#position mit einer Dadurchwirdgewähr-belastet. leistet, daß das Gaswechselventil spielfrei schließt und mogliche Veranderngen infolge Verschleiß oder Setzerschei- nungen ausgeglichen werden. Ferner ist keine zusatzliche Vorspannung der Ventilfedern erforderlich. Durch die Feder kann auf einen hydraulischen Ventilausgleich verzichtet werden. Dadurch reduzieren sich die bewegten Massen.

Außerdem ist keine Olversorgung erforderlich.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungs- beschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprü- che enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmä#igerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusam- menfassen.

Es zeigen : Fig. 1 einen Teilschnitt durch einen Zylinderkopf mit zwei Gaswechselventilen und zwei Varianten eines Aktua- tors und Fig. 2 einen Schnitt durch eine dritte Variante eines Aktuators mit einer Feder als Spielausgleichsele- ment.

Fig. 1 zeigt zwei Gaswechselventile 1, die zwei Gaswech- selkanale 14 in einem Zylinderkopf 5 steuern. Die Gaswech- selkanale 14 weisen brennraumseitig Ventilsitzringe 13 auf, an denen die Gaswechselventile 1 in geschlossenem Zustand mit ihren Ventil. ellern 12 anliegen.

Elektromagnetische Aktuatoren 2 und 3 betätigen die Gas- wechselventile 1, die mit ihren Ventilschaften 11 mittels Ventilführungen 15 im Zylinderkopf 5 geführt sind. Die Aktuatoren 2 und 3 besitzen 2 Schaltmagnete, und zwar einen oberen SchlieBmagneten 8 und einen unteren Offnungsmagneten 7. Zwischen den Polflächen der Magnete 7 und 8 bewegt sich ein Anker 9, der über einen Ankerstößel 10 auf den Ventil- schaft 11 des Gaswechselventils 1 wirkt. Die Ankerstößel 10 sind aus fertigungstechnischen Gründen vorteilhaft. Sie konnen entfallen, wenn die Anker 9 unmittelbar mit den Ventilschaften 11 verbunden sind.

Zwischen den Offnungsmagenten 7 und den Gaswechselventilen 1 haben die Aktuatoren 2,3 Federraume 19, in denen ein Federmechanismus, bestehend aus zwei Ventilfedern 16 und 17, untergebracht ist. Die Ventilfedern 16,17 stützen sich mit einem Ende an einem gemeinsamen Federteller 18 ab, der am Ankerstößel 10 befestigt ist. Dabei wirkt die obere, vorgespannte Ventilfeder 16 in Offnungrichtung, indem sie sich mit ihrem freien Ende am Offnungsmagneten 7 abstutzt, während die untere, vorgespannte Ventilfeder 17 in Schließ- richtung wirkt, indem sie sich an einer Stirnwand des Federraums 19 abstützt, die dem Gaswechselventil 1 zuge- wandt ist. Durch die Gleichgewichtslage der Ventilfedern 16,17 wird die Lage der Anker 9 bestimmt, wenn die Magnete stromlos geschaltet sind. Diese Lage soll zweckmä#igerweise einer energetischen Mittenlage entsprechen.

Die Aktuatoren 2,3 sind mit Spielausgleichselementen 6 ausgestattet, die sich an einem Deckel 4 des Zylinderkopfs 5 abstützen und die schwimmend im Zylinderkopf 5 gelagerten Aktuatoren 2,3 axial nachstellen, sobald im geschlossenen Zustand der Gaswechselventile 1 negatives oder positives Spiel auftritt. Da sich die Ventilfedern 16 und 17 in einem Federraum 19 der AXtuatoren 2,3 befinden und somit eine Baueinheit bilden, wird die Gleichgewichtslage und die Mittenlage von der Verstellung der Aktuatoren 2,3 durch die hydraulisch wirkenden Spielausgleichselemente 6 nicht beeinflußt.

Der Aktuator 2 unterscheidet sich geringfügig vom Aktuator 3 durch die Ausbildung des Federraums 19. Beim Aktuator 3 wird dieser von einem Blechgehause 20 gebildet, das den Aktuator 3 im Bereich der Magnete 7,8 umf aBt und das auf der dem Federraum 19 gegenüberliegenden Seite Randteile 21 aufweist, die nach innen umgebördelt sind und mit denen sich das Blechgehäuse 20 am Schließmagneten 8 abstützt.

Eine Gegenflache wird durch eine Schulter 35 des Blechge- hauses 20 gebildet, die sich am Offnungsmagneten 7 ab- stutzt.

Beim Aktuator 2 wird der Federraum 19 von einem Topf 22 gebildet, der tuber ein Schraubengewinde 24 an einem Vor- sprung 23 des Offnungsmagneten 7 befestigt ist. Das Schrau- bengewinde 24, das durch eine Sicherungsmutter 25 gesichert werden kann, dient gleichzeitig zur Einstellung der energe- tischen Mittenlage.

Die Ausführung nach Fig. 2 zeigt einen Aktuator 26, bei dem die Stirnwand des Federraums 19, an der sich die Feder 17 abstützt von einer Stützscheibe 31 gebildet wird, die sich ihrerseits an einer inneren Schulter des Federraums 19 abstutzt. Diese Schulter wird durch eine äußere Flanke einer Ringnut 30 gebildet, in die die Stützscheibe 31 eingesetzt ist. Zu diesem Zweck ist die Stützscheibe 31 geteilt oder radial federnd ausgebildet.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 wird das Spielausgleichsele- ment durch eine Feder 28 gebildet, die sich einerseits am Zylinderkopf 5 und andererseits am Aktuator 26, vorzugswei- se an einem Kragen 27, abstützt und den Aktuator 26 in Schlie#stellung des Gaswechselventils 1 mit einer Rest- Somitistgewährleistet,da#dasschlie#kraftbelastet.

Gaswechselventll 1 stets spielfrei schließt, ohne daß hierfür hydraulische Elemente und Versorgungsleitungen erforderlich sind. Ferner werden zusatzliche Massen vrmie- den, die die beweglichen Massen des Gaswechselventils 1 vergrö#ern. Wird das Gaswechselventil 1 geoffnet, stutzt sich der Aktuator 26 nach kurzem Federweg am Deckel 4 ab.

Der Federteller 18 ist bei der Ausführung nach Fig. 2 unmittelbar am Ventilschaft 11 des Gaswechselventils 1 befestigt, und zwar indem der fur beide Ventilfedern 16 und 17 gemeinsame Federteller 18 einerseits an einem Bund 34 des Ventilschafts 11 anliegt und andererseits tuber eine Distanzhülse 32 mittels einer Schraubverbindung 33 ver- spannt wird. Somit kann das Gaswechselventil 1 von der Brennraumseite des Zylinderkopfs 5 durch die Ventilführung 15 in den Federteller 18 eingefuhrt werden und tuber die von außen zugängliche Schraubverbindung 33 tuber die Distanzhül- se 32 befestigt werden.