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Title:
SEGMENTED DRIVE FOR VALVE DRIVING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2007/107218
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a segmented drive, having a rotor (1) bearing a plurality of permanent magnets (2), wherein the permanent magnets (2) are arranged in a first subregion of the circumference of the rotor, and a bearing (5) for valve coupling is arranged in a second subregion, in which no permanent magnets are arranged, wherein the first subregion of the rotor (1) is at least partially surrounded by an outer stator (7, 8), and an inner stator (9) is arranged within the rotor (1), wherein the inner stator and the outer stator are fixed or integrated on the housing of the segmented motor, wherein at least two rotors (1) with associated outer and inner stators are arranged in the housing of the drive, wherein a housing intermediate part (12, 34a) is arranged between two rotors (1), and the rotors (1) are mounted on the housing intermediate part (12, 34a) or on a shaft (Ia, 35) positioned in the housing intermediate part (12, 34a).

Inventors:
LEIBER, Thomas (Wesendonkstrasse 87, München, 81925, DE)
LEIBER, Heinz (Theodor-Heuss-Strasse 34, Oberriexingen, 71739, DE)
UNTERFRAUNER, Valentin (Glockenbecherstrasse 1, München, 80935, DE)
KELLER, Jochen (Utzschneider Strasse 4, München, 80469, DE)
Application Number:
EP2007/001450
Publication Date:
September 27, 2007
Filing Date:
February 20, 2007
Export Citation:
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Assignee:
LSP INNOVATIVE AUTOMOTIVE SYSTEMS GMBH (Feringastrasse 11, Unterföhring, 85774, DE)
LEIBER, Thomas (Wesendonkstrasse 87, München, 81925, DE)
LEIBER, Heinz (Theodor-Heuss-Strasse 34, Oberriexingen, 71739, DE)
UNTERFRAUNER, Valentin (Glockenbecherstrasse 1, München, 80935, DE)
KELLER, Jochen (Utzschneider Strasse 4, München, 80469, DE)
International Classes:
H02K26/00; F01L9/04; H02K1/14
Domestic Patent References:
WO2005071817A1
Foreign References:
DE102004030063A1
EP0871282A1
Attorney, Agent or Firm:
GERBER, Wolfram (Lenzing Gerber, Postfach 20 05 09, Düsseldorf, 40103, DE)
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Segmentantrieb, einen mehrere Permanentmagnete (2) tragenden Rotor (1) aufweisend, wobei die Permanentmagnete (2) in einem ersten Teilbereich des Umfangs des Rotors angeordnet sind, und in einem zweiten Teilbereich, in dem keine Permanentmagnete angeordnet sind, ein Lager (5) zur Ventilankopplung angeordnet ist, wobei der erste Teilbereich des Rotors (1) von einem Außenstator (7,8) zumindest teilweise umfasst und innerhalb des Rotors (1) ein Innenstator (9) angeordnet ist, wobei In- nen- und Außenstator am Gehäuse des Segmentmotors befestigt oder integriert sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse des Antriebs mindestens zwei Rotoren (1) mit zugeordneten Außen- und Innenstatoren angeordnet sind, wobei zwischen zwei Rotoren (1) ein Gehause- Zwischenteil (12, 34a) angeordnet ist, und die Rotoren (1) an dem Gehausezwischenteil (12, 34a) oder auf einer im Gehausezwischenteil (12, 34a) einliegenden Welle (Ia, 35) gelagert sind.

2. Segmentantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruch 1, da- durch gekennzeichnet, dass im Gehäuse des Segmentantriebs mindestens zwei Antriebe angeordnet sind, wobei jeder Antrieb einen Rotor (1) mit zugeordnetem Außen- und Innenstator aufweist, wobei zwischen zwei Antrieben ein Gehausezwischenteil angeordnet ist, und am Gehause- Zwischenteil (12, 34a) zumindest Teile eines Innenstators (9) und/oder Außenstators eines oder beider an das Gehausezwischenteil angrenzenden Antriebe angeordnet ist bzw. sind.

3. Segmentantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehausezwischenteil mindestens ein axial gerichteter Vorsprung angeordnet, insbesondere angeformt oder befestigt ist, auf dem ein Rotor und/oder Außenstator und/oder Innenstator gelagert ist.

4. Segmentantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am oder im Gehausezwischenteil die Rotoren zweier benachbarter Antriebe gelagert sind, wobei das Gehausezwischenteil zusatzlich Teile oder den ge- samten Innenstator zumindest eines der beiden Antriebe tragt .

5. Segmentantrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Segmentantriebes von zwei äußeren Gehauseplatten (11) eingefasst ist.

6. Segmentantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden äußeren Gehauseplatten (11) eine Lagerwelle oder den Rotor (Ia) das angrenzenden Antriebes aufnimmt bzw. lagert.

7. Segmentantrieb nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden äußeren Gehauseplatten mindestens einen axial nach innen gerichteten Vorsprung oder einen axial nach innen gerichteten Kragen hat, der den Innenstator oder einen Teil des Innenstators des äußeren Antriebes tragt.

8. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor eines Antriebes über einen ümfangswinkelbereich von 180 bis 300, insbesondere 200 bis 270 Grad (360° ergeben einen Vollkreis) mit Permanentmagneten besetzt ist.

9. Segmentantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor über einen Um-

fangswinkelbereich großer 200 Grad (360° ergeben einen Vollkreis) mit Permanentmagneten besetzt ist.

10. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den äußeren Ge- hauseplatten mindestens zwei Rotoren mit jeweils zugehörigen Außen- und Innenstatoren angeordnet sind, wobei in der einen äußeren Gehauseplatte ein Wellenende des einen äußeren Rotors und in der anderen Gehauseplatte ein Wellenende des anderen äußeren Rotors gelagert ist, wobei die anderen Wellenenden in mindestens einem Gehausezwischenteil gelagert sind.

11. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehausezwischenteil mindestens eine Lagerwelle tragt oder lagert oder mindestens eine Lagerwelle an das Gehausezwischenteil angeformt oder an oder in diesem insbesondere drehfest angeordnet ist, und auf der bzw. den Lagerwelle (n) die Rotoren drehbar, insbesondere mittels Walzlagern (13) gelagert sind.

12. Segmentantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Rotor (1) auf einer Welle (Ia) drehfest angeordnet ist, wobei die Welle (Ia) drehbar in den Gehauseplatten (11) und/oder einem Gehausezwischenteil (12) gelagert ist.

13. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenstator (9) zumindest eines Antriebes in axialer Richtung geteilt ist, wobei entweder beide Innenstatorteile an zwei den jeweiligen Antrieb seitlich begrenzenden Gehausezwischen- teilen angeordnet sind oder, wenn der Antrieb an eine äußere Gehauseplatte angrenzt, ein Innenstatorteil an einem Gehausezwischenteil und das andere Innenstatorteil der äußeren Gehauseplatte angeordnet ist.

14. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Segmentmotor umgreifende Gehausewandung die Außenstatoren der Antriebe tragt.

15. Segmentantrieb nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gehausewandung seitlich an den äußeren Gehauseplatten abstutzt bzw. an diesen befestigt sind.

16. Segmentantrieb nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich- net, dass die Gehausewandung aus mehreren in axialer Richtung nebeneinander angeordneten Wandungsabschnitten gebildet ist, wobei jeweils einer oder mehrere Außenstatoren innen an einem Wandungsabschnitt angeordnet sind bzw. von diesem getragen werden.

17. Segmentantrieb nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wandungsabschnitt seitlich an einer äußeren Gehauseplatte und/oder einem Gehausezwischenteil angrenzt und insbesondere sich an dieser abstutzt bzw. an dieser befestigt ist.

18. Segmentantrieb nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehausewandung oder ein Wandungsabschnitt an einer äußere Gehauseplatte oder an einem Gehausezwischenteil befestigt oder an dieser bzw. diesem angeformt ist.

19. Segmentantrieb nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine äußere Gehauseplatte seitlich an der Gehausewandung oder einem Wandungsabschnitt angrenzt oder/oder an dieser befestigt ist.

20. Segmentantrieb nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an einer äußeren Gehauseplatte und/oder einem Gehausezwischenteil ein

sich in axialer Richtung erstreckender Kragen angrenzt bzw. angeformt ist, der die Gehausewandung oder einen Wandungsabschnitt bildet, an dessen Innenwandung mindestens ein Außenstator anliegt und/oder an dieser be- festigt ist.

21. Segmentantrieb nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kragen nur um einen Umfangswinkelbe- reich von 180 bis 300, insbesondere 220 bis 290 Grad (360° ergeben einen Vollkreis) erstreckt.

22. Segmentantrieb nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenstatoren form- schlussig an der Gehausewandung oder den Wandungsabschnitten gehalten sind.

23. Segmentantrieb nach einem der Ansprüche 14 bis 21, da- durch gekennzeichnet, dass die Außenstatoren an der Gehausewandung oder den Wandungsabschnitten mittels Verbindungsmitteln, insbesondere Schrauben oder Kleber gehalten sind.

24. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die äußeren Gehauseplatten des Gehäuses mittels sich in axialer Richtung erstreckender Schrauben zusammengehalten sind.

25. Segmentantrieb nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Schraube ein Gehausezwischen- teil durchgreift.

26. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Gehauseplatten aus einem Werkstoff mit hohem E-Modul ist.

27. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Gehauseplatten durch eine Verbundkonstruktion gebildet sind.

28. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Jochschenkel mit Erre ¬ gerspulen benachbarter Antriebe unmittelbar ohne nen ¬ nenswerten Luftspalt anemandergrenzen .

29. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen in Längsrich ¬ tung zur Erzielung eines hohen Fullfaktors komprimiert sind.

30. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer äußeren Gehauseplatte oder dem Gehausezwischenteil mindestens ein Drehwinkelsensor und damit zusammenwirkendes Target am Rotor angeordnet ist.

31. Segmentantrieb nach Anspruch 30, dadurch gekennzeich- net, dass der Sensor ein Hallelement ist, welcher insbesondere auf einer Folie angeordnet ist.

32. Segmentantrieb nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie Mittel zur Abschirmung von elektrischen Feldern oder elektromagnetischen Feldern auf- weist, wobei die Folie zwischen den Spulen an die Außenseite des Gehäuses des Segmentantriebes gefuhrt ist.

33. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerspulen und Außenstatoren miteinander im Gehäuse vergossen sind.

34. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Jochschenkel und ein Außenstatorrmg zusammen mit den Erregerwicklungen den Außenstator bilden.

35. Segmentantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 34, da- durch gekennzeichnet, dass die Jochschenkel und der Außenstator einteilig sind und nach der Spulenmontage auf Rundform geformt werden.

36. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steue ¬ rung des Segmentantriebes auf der Gehauseoberseite angeordnet ist.

37. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Langenverhaltnis des Abstandes der Permanentmagnete zur Drehachse und des Abstandes der Ventilbetatigung zur Drehachse zwischen 0,8 und 1,2 liegt.

38. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außenstator ein Erregerjoch bestehend aus vorzugsweise acht Jochpolen und acht Spulen aufweist, wobei jeweils vier Spulen in einer Schaltung parallel oder in Reihe zusammengeschaltet sind.

39. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenstator aus einem magnetisch leitfahigem Material und als Ringsegment ausgebildet ist, welches sich an einer Gehauseplatte abstutzt.

40. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenstator verdrehsicher am Gehäuse oder der Gehauseplatte, insbesondere mittels Formschluss befestigt und/oder verklebt ist.

41. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum zwischen Außenstator, Gehauseteilen und Spulen und mindestens einer Gehauseplatte mit Füllstoff, insbesondere Giesharz gefüllt ist, wobei der Füllstoff die Gehauseplatte ver- steift.

42. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerspulen aus

Backlackdraht gebildet sind, die in einer Stufenform gewickelt sind.

43. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse für die Er- regerspulen zur Verbindung mit einem Leistungsteil eines Steuergerätes auf der offenen Seite des Gehäuses angeordnet sind.

44. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Segmentmo- tors mit Kuhlkanale aufweist.

45. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Segmentmotor mindestens einen Endanschlag für den Rotor zur Begrenzung des Offnungshubes und/oder Kalibrierung der Sensorik hat.

46. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Gehauseplatten und/oder Gehausezwischenteile senkrecht zur Rotorachse angeordnet sind.

47. Segmentantrieb nach Anspruch 46, dadurch gekennzeich- net, dass die Platten parallel zueinander angeordnet sind.

48. Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Segmentantriebe nebeneinander angeordnet und zu einer Bank zusammenge- fasst sind.

49. Segmentantrieb nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuse der mehreren Segmentantriebe durch axiale Schrauben zusammengehalten sind, wobei die Schrauben zumindest die äußeren Gehauseplatten der ein- zelnen Segmentantriebe und optional die Gehausezwischenteile durchgreifen und zusammenhalten.

50. Segmentantrieb nach einem der Ansprüche 48 oder 49, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten äußeren Gehauseplatten zweier aneinander grenzenden Segmentantriebe einer Bank eine kleinere Wanddicke auf- weisen als die äußeren Gehauseplatten der Bank.

51. Segmentantrieb nach einem der Ansprüche 48 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bänke nebeneinander und/oder übereinander auf einem Zylinderkopf eines Motors angeordnet sind.

52. Segmentantrieb nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Banken Zündkerzen, Gluhkreise und/oder Einspritzventile angeordnet sind.

53. Ventilantrieb für ein Gaswechselventil mit mindestens einem Segmentantrieb nach einem der vorhergehenden An- spruche, dadurch gekennzeichnet, dass am Ventilschaft ein Target angeordnet ist, welches zusammen mit einem Sensor zur Ermittlung des Ventilhubes bzw. der Position des Ventilschafts dient.

54. Ventilantrieb für ein Gaswechselventil mit mindestens einem Segmentantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Antriebe für Einlassventile und zwei Antriebe für Auslassventile in einem Gehäuse angeordnet sind.

Description:

- IL ¬

I O

Titel : Segmentantrieb für Ventiltrieb

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Segmentmotor mit den 15 Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Bekannt sind eine Vielzahl von Aktuatoren zur Betätigung von Gaswechselventilen von Verbrennungsmotoren. Die meisten Pa- 0 tente beschreiben Ausfuhrungen von Aktuatoren, die auf dem Resonanzschwingerprinzip aufbauen.

Bekannt sind Linearaktuatoren, die ahnlich wie in DE 19825728 beschrieben, ausgeführt sind. Diese bestehen aus zwei Elektromagneten. Zwischen den Elektromagneten befindet sich der Mag- 5 netanker, der sich zwischen den Polflachen der beiden Elektro- magnete bewegt. Der Anker steht in Verbindungen mit dem Ventil eines Verbrennungsmotors und wird durch zwei Federn beschleu-

nigt. Bekannt sind Hebelaktuatoren, ebenfalls aufbauend auf dem Resonanzschwingerprinzip nach DE 19712063 und DE 19854020. Die Aktuatoren arbeiten nach dem gleichen physikalischen Wirkprinzip mit dem Unterschied, dass das Ventil nicht direkt, sondern über einen Hebel betätigt wird und der Hebel sich zwischen den Polflachen von zwei Magneten bewegt.

Der Nachteil obiger Aktuatoren ist, dass prinzipbedingt der Ventilhub nicht beliebig verstellt werden kann. In der Regel können mit o.g. Aktuatoren nur kleine Hube und ein großer Hub eingestellt werden. Außerdem ist die Dynamik oben beschriebener Aktuatoren durch die Federn bestimmt und kann nicht variiert werden. Diese Möglichkeiten der Aktuatoren ist nicht ausreichend zur Umsetzung von neuartigen Verbrennungsverfahren. Diese erfordern eine volle Variabilität des Ventilhubes sowie eine sehr genaue Steuerzeitengenauigkeit.

Diese Anforderungen können prinzipbedingt mit einem Antrieb, wie in PCT/EP2005/000567 und in EP 1144813 Bl beschrieben, erfüllt werden.

In der EP 1144813 ist ein Drehmotor, der prinzipiell für die Betätigung von Gaswechselventilen geeignet ist, dargestellt. Der Motoraufbau sowie das Motorwirkprinzip ist nicht naher ausgeführt. Prinzipiell wird ein Reluktanzprinzip bzw. ein Synchronmotorkonzept zugrunde gelegt. Beim Rotoraufbau wird davon ausgegangen, dass Permanentmagnete in den Rotor einge- bettet sind und der magnetischen Ruckschluss über den Rotor erfolgt. Dies entspricht dem klassischen Aufbau von Synchronmaschinen. Mit diesem Wirkprinzip ist die genaue und stufenlose Regelung von Ventilen möglich. Jedoch weist der Antrieb eine hohe Tragheitsmasse auf. Daher kann die geforderte Dynamik für die Betätigung von Gaswechselventilen nicht erreicht werden. Daher ist es sinnvoll, Federn einzusetzen, um die Beschleunigung zu unterstutzen. Dies ist in Fig. 6a bis Fig. 7 des Patentes EP 1144813 ausgeführt. Um keine zu hohe Halte-

ströme in den Endlagen zu erzielen, ist in der EP 1144813 ein Haltemittel vorgesehen, was auch eine Feder sein kann.

In der PCT/EP2005/000567 ist ein Segmentmotoraufbau beschrie ¬ ben, der einen feststehenden Außen- und Innenstator und einen mit Permanentmagneten bestuckten, schwenkbar gelagerten Rotor besitzt .

Durch die Entkoppelung des Ruckschlusses des Magnetkreises vom Rotor kann die Tragheitsmasse des Antriebes deutlich reduziert werden, ohne dass sich die magnetische Effizienz verschlech- tert. Dadurch kann eine entsprechende Dynamik erreicht werden, die für die Betätigung von Gaswechselventilen gefordert ist. Gleichzeitig kann durch den konstanten Luftspalt nahezu jede Rotordrehposition angesteuert werden. Dies ermöglicht den geforderten vollvariablen Hub mit hoher Dynamik. Prinzipiell eignet sich das in der PCT/EP2005/000567 beschriebene Segmentmotorprinzip für einen Ventiltrieb. Die Erfindung baut auf den Ideen der PCT/EP2005/000567 auf.

Zu einem derartigen Segmentmotor gehört ferner wie aus Fig.3 der DE 102005040389.1 ersichtlich, eine Rotorausfuhrung, in welcher der Rotortrager als dünnwandiger Topf ausgeführt ist, an dessen Außenseite Permanentmagnetelemente angeordnet sind. Der Rotoraufbau hat sich grundsatzlich als robust bewahrt. Die Kraftübertragung erfolgt über ein übertragungsglied, dass mit einer Welle verbunden ist. Zur übertragung der Kraft ist eine Aussparung an der Glocke erforderlich. Die Aussparung für den Hebel zur Ventilankopplung ist aufwandig und verringert die Steifigkeit des Rotors.

Die Anforderungen hinsichtlich Temperaturumgebung, Vibrationsund Stossbelastung für den Ventiltrieb sind sehr hoch. Insbe- sondere die Stossbelastung beim unsanften Aufsetzen des Ventils, ist sehr hoch. Auch beim Offnen des Ventil kann eine Stossbelastung erfolgen, falls bei einem Regelungsfehler der Rotor auf einen Maximalanschlag auftrifft. Die Anforderungen an die hochdynamische Funktion erfordern insbesondere beim

Dieselmotor hohe Kräfte. Anderseits ist die Lange des Aktua- tors beschrankt durch den Zylinder- und den Ventilabstand. Um die Baulange zum Zylinderabstand voll auszunutzen, ist die Ventilebene bzw. -achse nicht symmetrisch zum Aktuators, was eine außermittige Lagerung der Ventilankopplung zum Rotor bedeutet. Dieser für den Aktuator zur Verfugung stehende Raum muss daher voll ausgenutzt werden, um eine hohe Kraft- und Drehmomentausbeute zu erreichen.

Der in PCT/EP2005/000567 beschriebene Rotoraufbau, wie in den Figuren 2, 6 und 6a der PCT/EP2005/000567 dargestellt, kann die Stossbelastungen nicht aushalten und ist daher weniger geeignet. Ferner erfordert die lange Ausfuhrung des Aktuators eine Anordnung der Aktuatoren beidseitig, bzw. hohenversetzt zum Ventil. Dies ist aus Montagezwecken ungunstig und im Zy- linderkopfbauraum schwer unterzubringen. Ferner ist der Strukturbelastung des langen Rotors sehr hoch und somit ungunstig.

Aufgabe

Aufgabe der Erfindung ist es, einen möglichst kompakten Aufbau eines Segmentantriebs bereitzustellen.

Losung der Aufgabe

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß mit einem Segmentantrieb nach den Merkmalen des Anspruch 1 oder 2 gelost. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Segmentantriebe nach den Ansprüchen 1 und 2 ergeben sich durch die Merkmale der Unteranspruche .

Durch den vorteilhaften Aufbau des erfindungsgemaßen Segmentantriebes kann dieser kompakt und mit geringem Gewicht gefertigt werden. Er ist zudem hochdynamisch, mechanisch hoch be- lastbar und kostengünstig zu fertigen. Auch weist er einen geringen elektrischen Leistungsbedarf auf. Durch das Integrieren

mehrerer Antriebe, d.h. Rotoren mit deren zugehörigen Außen- und Innenstatoren in einem Gehäuse, baut der Segmentantrieb vorteilhaft sehr klein. Dabei sieht die Erfindung vor, zwei, drei, vier oder mehr Antriebe in einem modular aufgebauten Ge- hause zu einem Segmentantrieb für mehrere Ventile anzuordnen. Das vorteilhafte Vorsehen eines oder mehrere Gehausezwischenteile, welche Teile der Innenstatoren benachbarter Antriebe tragen und insbesondere auch die gemeinsame Lagerwelle für die benachbart angeordneten Rotoren aufnehmen bzw. lagern, ermog- licht eine einfache Montage durch vorteilhaft wenige Teile. Auch lasst sich der Segmentantrieb bei einer Reduzierung der Teile vorteilhaft kostengünstig fertigen.

Seitlich ist das Gehäuse des Segmentantriebes durch Gehauseplatten begrenzt, die einen Teil eines Innenstators aufnehmen können. Auch können die äußeren Gehauseplatten zur Lagerung des Rotors des angrenzenden Antriebs dienen.

Die Erfindung sieht ferner vor, mehrere Segmentantriebe nebeneinander als sog. Bänke auf einem Zylinderblock eines Verbrennungsmotors anzuordnen.

Der erfindungsgemaße Segmentantrieb erfüllt dabei folgende Anforderungen :

hohe energetische Effizienz;

robuster mechanischer Aufbau, der die auftretenden Temperatur-, Stoss- und Vibrationsbelastungen bewal- tigt;

modularer Aufbau, um bei gleichem Aufbau verschiedene Ventilabstande zu ermöglichen;

Aufbau eignet sich sowohl für einen Otto- als auch für einen Dieselmotor;

- montagefreundlicher, kompakter und kostengünstiger Aufbau;

Integration eines Warmeabfuhrkonzeptes;

Berücksichtigung einer kostengünstigen elektronischen Schnittstelle zum Steuergerat sowie die Integration eines Sensors;

Um die energetische Effizienz des Antriebes zu optimieren, weist der Rotor des erfindungsgemaßen Segmentantriebes eine geringe Trägheitsmasse auf, wobei gleichzeitig die Verluste des Magnetkreises minimiert sind. Der Magnetkreis kann primär durch Minimierung der Streuverluste optimiert werden. Dies wird dadurch erreicht, dass die Eisenkreislänge verkürzt und die Spulen möglichst optimal von Weicheisen umschlossen sind. Ferner ist darauf zu achten, dass sich die Permanentmagnetelemente wahrend der Hubbewegung immer im Magnetkreis befinden. Der in Fig. 1 der PCT/EP2005/000567 beschriebene Aufbau eines Segmentmotors hat den Nachteil, dass die außenliegenden Spulen und Permanentmagnete nicht so wirkungsvoll sind. Daher sollte beim Segmentantrieb das Erregerjoch annähernd als Dreiviertelkreis ausgeführt sein, wodurch das Magnetfeld homogener und der Kraftverlust bei einer Drehbewegung geringer ist. Der Ro- tor kann dann als Topfform ausgeführt werden und homogener, d.h. über ein größeres Segment mit Magneten bestuckt werden. Dies reduziert die Strukturbelastung und ermöglicht somit eine Massenreduzierung des Rotors.

Die Verdopplung der Anzahl der Pole ermöglicht annähernd eine Kraftverdopplung im Vergleich zur Ausgestaltung in Fig. Ia der PCT/EP2005/000567. Dadurch kann bei gleicher Kraftforderung der Aktuator kurzer ausgeführt werden. Dies wirkt sich wiederum vorteilhaft auf die Strukturbelastung des Rotors aus. Dadurch kann der Luftspalt zwischen Rotor und Stator reduziert werden, was vorteilhaft zu einem Krafterhόhung fuhrt. Insgesamt kann durch die beschriebenen Maßnahmen die energetische Effizienz im Vergleich zum in Fig. 1 der PCT/EP2005/000567 dargestellten Aufbau mehr als verdoppelt werden.

Die Dreiviertelsegmentausfuhrung ermöglicht zudem eine nahe Positionierung des Aktuators zum Stellglied. Dies wirkt sich sehr vorteilhaft auf die Anordnung der Aktuatoren beispiels ¬ weise für einen Verbrennungsmotor aus. So können die Aktuato- ren in einer Reihe angeordnet werden. Bei dem Zylinderkopf eines Ottomotors, der die Ventile in einem Winkel zur Zündkerze angeordnet hat, können die Aktuatoren beispielsweise an der Innenseite der Ventile vorteilhaft in Reihe angeordnet werden. Dies ermöglicht einen schmalen und kompakten Aufbau auf dem Zylinderkopf. Zudem ist die einseitige Ankopplung der Ventile sehr montagefreundlich. Auch bei Dieselmotoren, bei denen die Ventile in der Regel senkrecht stehen, ist die Reihenanordnung sehr vorteilhaft. In diesem Fall sind die Aktuatoren an der Außenseite der Ventile angeordnet. Zwischen den Ventilen be- findet sich die Zündkerze.

Der Gehauseaufbau mit Lagerung des Rotors und Fixierung des Außen- und Innenstators ist entscheidend für die Robustheit des Aufbaus sowie die Kosten der Mechanik. Der Aufbau muss zum einem gewahrleisten, dass viel Raum für den Magnetkreis be- reitgestellt wird, anderseits müssen die hohen Kräfte, die auf die Lagerung und den Stator wirken, dauerstandsfest abgestutzt werden. Auch sind die Fertigungs- und Einbautoleranzen zu berücksichtigen, um möglichst kleine Luftspalte am Rotor zu ermöglichen. Hierzu werden verschiedene Möglichkeiten des Gehau- seaufbaus sowie der Lagerung aufgezeigt.

Die Gehausekonzepte sehen vor, dass die Aktuatoren modular als Bank oder alternativ als Twin oder Vierventileinheit aufgebaut werden können. Aus Kostengrunden ist sinnvoll, wenn alle Aktu- ator der Einlass- und Auslassventilseite zu einer Bank zusam- mengefasst werden. Es ist auch möglich, insbesondere bei kleinem Ventilwinkel, je zwei Aktuatoren für Einlass und zwei Aktuatoren für Auslassventile in einem Gehäuse zusammen zu fassen. Aus Gründen der Wartungsfreundlichkeit kann es jedoch auch sinnvoll sein, dass nur zwei oder vier benachbarte Aktua- toren zu einer Einheit zusammengefasst werden. Benachbarte Ak-

tuatoren teilen sich hierbei jeweils ein Gehausezwischenteil bzw. ein gemeinsames Lagerteil, in der ein Rotor bzw. mehrere Rotoren benachbarter Aktuatoren teilweise gelagert werden. Das Gehäuse des Segmentantriebes wird abgeschlossen durch eine breitere Endwandung.

Vorteilhaft ist die Einbettung aller Aktuatoren in einem Druckgussgehause . Hierbei ist wichtig, dass das Giesharz bundig mit den Seitenplatten ist um somit die Steifheit des Aktu- ators bei Belastung zu erhohen.

Der Rotor ist in Hinblick auf eine fertigungsgerechte Losung vorteilhaft aus zwei tiefgezogenen Topfen ausgeführt, die insbesondere formschlussig mit einem Hebel verbunden sein können, an dem das Stellglied angekoppelt ist.

An der Außenseite des Rotors sind vorzugsweise die Permanent- magnetelemente beziehungsweise ein nachtraglich magnetisierter Magnetring angebracht. Bei Bedarf sind die Topfe durch einen Verstarkungsring bzw. einem Bund versteift.

An dem Ankoppelglied des Rotors ist vorzugsweise eine Nadellagerung vorgesehen, die den verschleißfreien Betrieb ohne Um- lauf-Olschmierung ermöglicht.

Die Lagerung des Rotors erfolgt über eine Lagerwelle, die mit dem Rotor reib- oder formschlussig verbunden ist und in den äußeren Gehauseplatten bzw. den Gehausezwischenteilen benachbarter Aktuatoren gelagert ist. Alternativ können die Rotoren drehbar auf einer oder mehreren feststehenden, vorzugsweise auf einer im Gehäuse eingepressten Lagerwelle, gelagert sein. Als Lager dienen vorzugsweise Walzlager mit kleinem Spiel und Eigenschmierung .

Zur Regelung des Aktuators befindet sich vorteilhaft ein im Innenbereich des Aktuators integrierter Drehwinkelsensor. Die

Integration des Drehwinkelsensors hat gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Ventilhubsensorik den Vorteil, dass der Antrieb

als Einheit vorgepruft werden kann bevor eine Montage auf den Zylinderkopf erfolgt. Dadurch können die Anzahl der Kontakte verringert werden und die Kosten des Aufbaus und des elektri ¬ schen Anschlusses reduziert werden. Außerdem ermöglicht der Drehwinkelsensor eine bessere Regelung, da ein mögliches me ¬ chanisches Spiel zwischen Rotor und Ventil die Regelung nicht nachteilig beeinflusst.

Der Wirkungsgrad kann durch einen Kupferfullfaktor verbessert werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass jeder Zahn des Joches je eine Erregerspule tragen. Die Erregerspulen sind vorteilhaft aus Backlackdraht in einer Stufenwicklung ausgeführt, so dass der Wickelraum optimal ausgefüllt ist. Denkbar ist auch eine Wicklung mit Hexacoils, die einen guten Fullfak- tor ermöglichen.

Eine vorteilhafte Ankopplung zwischen Rotor und Ventil erfolgt über ein Drehgelenk sowie einen Biegeschaft. Das Drehgelenk ermöglicht die Drehung des Ventils um seine Achse, der Biegeschaft nimmt den Axialversatz auf. Eine Integration des Sensors in den Aktuator hat zudem den Vorteil, dass das Ventil einfacher gestaltet werden kann, da keine Rucksicht auf das erforderliche Sensortarget für den Ventilhubsensor genommen werden muss.

Nachfolgend werden mögliche Ausfuhrungsformen der erfindungs- gemaßen Segmentantriebe anhand von Zeichnungen naher erlau- tert.

Es zeigen:

Fig. 1: Grundaufbau des erfindungsgemaßen Segmentantriebs mit den Teilen für einen Einzelventiltrieb in perspektivischer Explosionsdarstellung;

Fig. 2a: eine Darstellung der Anordnung der Aktuatoren auf dem Dieselmotorzylinderkopf im Querschnitt;

Fig. 2b: eine Darstellung der Anordnung der Aktuatoren auf dem Ottomotorzylinderkopf im Querschnitt;

Fig. 3a: eine Querschnittsdarstellung des Aktuators mit der Jochbefestigung im Gehäuse und Erregerspulengestal- tung;

Fig. 3b: eine Querschnittsdarstellung des Aktuators mit Gehäuse mit einer zweiten alternativen Jochbefestigung;

Fig. 4a: eine Langsschnittdarstellung einer ersten möglichen Ausfuhrungsform einer Lagerungs- und Gehausekonzeptes für den Modularaufbau für mehrere Segmentmotoren

Fig. 4b: eine Langsschnittsdarstellung einer zweiten möglichen Ausfuhrungsform eines Lagerungs- und Gehause- konzeptes;

Fig. 4c: eine Langsschnittsdarstellung einer dritten möglichen Ausfuhrungsform eines Lagerungs- und Gehause- konzpetes;

Fig. 5: Langsschnittsdarstellung einer vierten Ausfuhrungs- form eines Lagerungs- und Gehausekonzeptes mit einer gemeinsamen Lagerwelle für die beiden Rotoren als Twinantrieb;

Fig. 5a: Langschnittsdarstellung einer fünften Ausfuhrung des eines Lagerungs- und Gehausekonzeptes aufbauend auf der vierten Ausfuhrungsform.;

Fig. 5b: eine Querschnittsdarstellung der Anordnung eines Segmentantriebes gemäß der fünften Ausfuhrungsform auf einem Dieselmotorzylinderkopf (linke Darstellung) und auf einem Ottomotorzylinderkopf (rechte Darstellung) ;

Fig. 6: perspektivische Darstellung einer Bank-Anordnung auf einem Zylinderkopf.

Die Fig. 1 zeigt eine erste mögliche Ausfuhrungsform des er- findungsgemaßen Segmentantriebs, wobei lediglich ein Teil ei ¬ nes Twinsegementantrieb in der Explosionsdarstellung dargestellt ist. Im wesentlichen besteht der Segmentantrieb aus den Baugruppen äußere Gehauseplatte 11, Gehausezwischenteil 12, Rotor 1, Außenstator 7 mit Erregerspulen 8 und Innenstator 9, Gehauseteil 10 mit Lagerung und Kuhlkreisbohrungen IIa, sowie Ventilankopplung 3.

Der Rotor 1 tragt mehrere Permanentmagnete 2 und verfugt über eine exzentrische Lagerbuchse 3, an welchem das Pleuel 25 des Ventils 17 angekoppelt ist. Zur Versteifung des Rotorgerustes befinden sich gegebenenfalls Verstarkungsringe 5 an den Randern des Rotors. Der Rotor 1 ist über die Lagerwelle 4 drehbar mittels vorzugsweise Walzlager 13 in der äußeren Gehauseplatte 11 und dem Gehausezwischenteil 12 gelagert. Zur eventuellen Kühlung des Aktuators befinden sich geeignete Aussparun- gen IIa, insbesondere in Form von Kuhlbohrungen in der Gehausewandung 10, der äußeren Gehauseplatte 11 und dem Gehausezwischenteil 12. Mittels Verschraubungen 27 und Passstiften 28 wird der gesamte Segmentantrieb positionsgenau verspannt. Die axiale Lagerfixierung kann über AnlaufScheiben 14 erfolgen. Der Erregerkreis besteht aus mehreren Jochzahnen 7, welche mit Spulen 8 bestuckt sind und im Gehäuse 10 fixiert sind. Der Magnetkreis wird über den Rotor 1 mit beidseitigem Luftspalt und dem Innenjoch 9 geschlossen. Dieses ist über eine Nut im Gehäuse 10 formschlussig über eine entsprechende Nut 29 ver- drehsicher in diesem befestigt. Die Schwenkbewegung des Rotors wird über eine geeignete Ventilankopplung, welche vorzugsweise mit Walzlagern 6 in der Lagerbuchse 3 bestuckt ist, in eine translatorische Bewegung des Ventils 17 übertragen. Das Ventil weist dabei neben dem Ventilfuß 17 vorzugsweise einen biege-

weichen Schaft 20 auf, welcher den durch die Drehbewegung entstehenden relativen Versatz des Lagerbuchse 3 zur Ventilachse elastisch kompensiert. Die Kopplung erfolgt mit einem am Schaft 20 aufgebrachtem Pleuel 19. Das Positionssignal des Ventils erfasst der Ventilhubsensor 21 über ein auf der Ven- tilhulse 18 angebrachtem Target. Alternativ kann die Ventilposition indirekt über die Rotorlage bestimmt werden. Ein geeigneter Drehwinkelsensor ist in Fig. 5 detailliert beschrieben.

An der dem dargestellten Antrieb abgewandten Seite des Gehau- sezwischenteils 12 ist ein weitere Antrieb angeordnet. Dieser kann prinzipiell spiegelsymmetrisch zum dargestellten Antrieb aufgebaut sein. Das Gehauseteil ist dabei das einzig gemeinsame Teil der beiden Antriebe.

Die Fig. 2a und Fig. 2b zeigen die universelle Einsatzmoglich- keit des Aktuators für unterschiedliche Verbrennungsmotorkonzepte. Fig. 2a zeigt einen Querschnitt senkrecht zur Motorachse eines auf einem Dieselmotorzylinderkopf 24 platzierten Aktuators. Die Achse des Ventils 17 steht bei dieser Zylinderkopfbauart parallel zu den Zylinderachsen. Fig. 2b zeigt ent- sprechend den Querschnitt eines auf einem Ottomotorzylinderkopf 25 platzierten Aktuators. Wesentlich ist hierbei, dass der Rotor des Aktuators sowohl zur Mittelebene des Zylinderkopfs hin (innenliegend) als auch von der Mittelebene weg (außenliegend) angeordnet werden kann. Optional kann in eine Ver- langerung des Ventilschafts ein Sensorelement 22 angeordnet werden .

Die Fig. 3a zeigt einen Querschnitt durch einen Antrieb des Segmentantriebes senkrecht zur Drehachse des Rotors. Der Außenstator ist aus mindestens 4 Jochzahnen 7 gestaltet, die Um- fangserstreckung des Außenstators betragt >200°. Zur Fixierung der Jochzahne 7 im Gehäuse 10 befindet sich mindestens eine formschlussige Verbindung 15, hier in Schwalbenschwanzausfuh- rung dargestellt. Hierbei können die Jochzahne 7 als Einzelpaket oder mehrere zusammengefasst ausgeführt sein.

Die Spulen 8, bevorzugt in Backlacktechnik ausgeführt, sind in dieser Variante als Stufenspulen ausgeführt, welche einzeln auf die Jochzahne 7 aufschoben werden. Die einzelnen Spulen können hierbei noch im Gehäuse in Reihe oder parallel ver- schaltet werden. Das bespulte Statorpaket kann nach Montage im Gehäuse vergossen werden. Die Befestigung des Aktuators auf dem Zylinderkopf erfolgt über Schrauben. Hierzu befinden sich am Gehäuse Laschen 26.

Wie in Figur 3b gezeigt, kann das Außenjoch mehrgeteilt ausge- fuhrt sein, wobei die Einzeljochzahne 7 in einem ringförmigen Ruckschluss 30 formschlussig, bspw. mittels Schwalbenschwanzverbindungen 15, eingebracht sind. Dieser Ring 30 ist ebenfalls über formschlussige Verbindungen 15 im Gehäuse befestigt. Im selben Bild unten ist eine Möglichkeit der Außenjoch- gestaltung dargestellt, bei welcher der Außenstator 31 mit Jochzahnen einteilig ausgeführt ist. Der Außenstator wird nach der Spulenmontage auf Rundform geformt. Hierbei sollten die Trennflachen 15a möglichst mit kleinem Luftspalt gestaltet werden oder die Jochbleche versetzt ineinander greifen, um den magnetischen Widerstand klein zu halten.

Der Außenstator kann in ein Druckgussteil eingegossen oder verklebt sein, wobei sich für die Verklebung vorzugsweise der ringförmige Ruckschluss 30 eignet, da der einteilige Außenstator 31 schon formschlussig im Gehäuse 10 eingebettet ist.

Die Fig. 4a zeigt eine erste mögliche Ausfuhrungsform eines Lagerungs- und Gehausekonzeptes für den Modularaufbau für mehrere Segmentantriebe. Die Gehäuse 10, welche die bespulten Außenstatoren in ihrer Lage fixieren, sind hier getrennt von den äußeren Gehauseplatten 10 und dem Gehausezwischenteil 12 ausgeführt und bilden sog. Gehausewandungs- abschnitte. Diese werden bei der Montage über Passungen oder Stiftbohrungen exakt zueinander positioniert. Die äußere Gehauseplatte 10 und das Gehausezwischenteil 12 können hierbei auch als Lagerschilde für mindestens einen Antrieb bzw. Aktua-

tor ausgeführt sein und haben somit Aufnahmebohrungen für die Lagerungen 13. Die Lageraufnahme, welche am äußeren Umfang das Innenjoch 9 tragt, ist als zylindrisches Drehteil ausgeführt, welches mit dem planen Lagerschild form- und reibschlussig miteinander verbunden ist. Hierzu eignet sich bspw. die Bor- deltechnik.

Die Fig. 4b zeigt eine zweite Ausfuhrungsform des Lagerungsund Gehausekonzeptes für mehrere Segmentantriebe, bei dem an dem Gehausezwischenteil 12 ein Wandungsabschnitt 33 angeformt ist. Das Gehausezwischenteil ist somit ein topfformiges Teil, dessen zylindrische Wandung zur Anlage des Außenstators dient und in dem Bereich, wo die Ankopplung für das Ventil angeordnet ist, nicht vorhanden ist. Die äußere Gehauseplatte 11 kann auch hier das Lagerauge des benachbarten Antriebes einbezie- hen.

Die Fig. 4c zeigt eine dritte Ausfuhrungsform des Lagerungsund Gehausekonzeptes, bei der das Gehausezwischenteil 12 an jeder Seite einen kragenformigen Wandungsabschnitt 34 aufweist und somit T-formig ausgestaltet ist.

Den Ausfuhrungsformen der Figuren 4a bis 4c ist gemein, dass die Rotoren 1 der benachbart angeordneten Antriebe drehfest auf einer Welle Ia angeordnet sind und die Welle Ia mittels Walzlagern 13 im Gehäuse gelagert ist. Das Gehausezwischenteil 12 tragt zu beiden Seiten jeweils einen Teil der Innenstatoren der beiden Antriebe und bildet das Lager für die Wellen Ia der Antriebe. An das links dargestellte Gehausezwischenteil 12 schließt sich ein weiterer Antrieb an, dessen einer Teil des Innenstators von dem Gehausezwischenteil 12 getragen wird und dessen Welle Ia ebenfalls in dem Gehausezwischenteil gelagert ist.

In Fig. 5 ist eine vierte Ausfuhrungsform des Lagerungs- und Gehausekonzeptes dargestellt, wobei die Rotoren des als Twin- Antriebs ausgeführten Segmentantriebs auf einer gemeinsamen Lagerwelle 35 verdrehbar mittels Walzlagern 13 gelagert sind.

Die Lagerwelle 35 kann reib- oder formschlussig in dem Gehau ¬ sezwischenteil 34a arretiert sein. Mittels Spannringen 37 an den äußeren Enden der Lagerwelle 35 und die Walzlager 13 ein ¬ fassenden Gleitringscheiben 38 ist sichergestellt, dass die Lagerwelle 35 axial in Position gehalten bleibt. Selbstver ¬ ständlich ist es möglich, die Lagerwelle 35 zweiteilig auszu ¬ bilden.

Weiterhin ist in Fig. 5 die Platzierung eines Drehwinkelsensors 22 dargestellt. Der Sensor 22 ist in einer Aussparung in der äußeren Gehauseplatte 11 fluchtend zur Drehachse des Ro ¬ tors eingepasst. Das Target 23 zur Detektion der Drehwinkelposition ist am Rotor 1 befestigt. Für die elektrischen An- schlussleitungen zum Sensor 22 ist in diesem Zusammenhang eine dünne Folientechnik FPC 22d vorteilhaft auf der zugleich der Hall-IC 22b angeordnet bzw. verbunden ist.

In der Fig. 5 sind zudem zwei wichtige, den Aufbau bestimmende Maße L z = Zylinderabstand und L v = Ventilabstand eingezeichnet. Innerhalb der Baulange L z soll zur optimalen Kraftentfaltung die Lange des Außenstators 7 und die der Permanentmagne- te 2 möglichst groß sein. Der notwendige Platz zum Wenden der Spulen ist hierzu zu optimieren. Dies ist nur möglich, wenn die Breite B der äußeren Gehauseplatten 11 gering ist. Hierzu ist zur Versteifung notwendig, dass alle Totraume zwischen Spulen, Lagerplatten und Außenstator so mit Giesharz 40 ausge- füllt sind, dass dieses zur Versteifung des gesamten Aufbaus beitragt. Für die Steifigkeit der Gehauseplatten ist ebenso ein hoher E-Modul wichtig. Es bietet sich deshalb an, die Gehauseplatten in einer Verbundkonstruktion auszufuhren, indem die Lagerteile 11 und 34a für Lagerzapfen und Innenjoch aus Aluminium und die Verstarkungsplatten 36 aus Stahl oder Kohlefaserwerkstoff hergestellt wird. Die Lagerwelle 35 kann neben der Lagerung des Rotors auch zur Zentrierung der äußeren Gehauseplatte 32a und somit des Inneren Innenjochs 9a verwendet werden. Somit kann eine hohe Rundlaufgenauigkeit zwischen dem Rotor und dem Innenjoch gewahrleistet werden. Die Toleranzket-

te und die damit verbundenen Fertigungskosten können somit reduziert werden. Das Sensortarget 23 wird in diesem Fall mit einer Durchgangsbohrung ausgeführt und der Drehwinkelsensor 22 wird exzentrisch positioniert.

Die Fig. 5a zeigt eine weitere fünfte Möglichkeit des Lage- rungs- und Gehausekonzeptes, welche auf der in Fig. 5 dargestellten Ausfuhrungsform aufbaut. Gleiche Elemente werden hier nicht noch einmal beschreiben. Bei der Ausfuhrungsform gem. Fig. 5a werden die in Fig. 5 dargestellten Verstarkerplatten 36 und damit die Dicke B eingespart. Damit befindet sich zwischen den Spulen 8 der Antriebe des Segmentantriebes keine Wandung, so dass die dem Aktuator zur Verfugung stehende Lange L z = Zylinderabstand maximal für den Magnetkreis ausgenutzt werden kann. Zur Erhöhung des Kupferfullgrades können die Spu- len 8 zumindest stirnseitig über geeignete Vorrichtungen zusatzlich komprimiert werden. Damit wird der Abstand A sp reduziert und die effektive Magnetlange weiter vergrößert.

Die Lagerwelle 35 ist ebenfalls im Gehausezwischenteil 34a eingepresst. Dieses Gehausezwischenteil 34 ragt mit einem Teil 34a zwischen den Rotoren 1 in das Innere der Rotoren 1 und nimmt hier die Innenstatoren 9 auf. Das Gehausezwischenteil 34a ist mit dem die Außenstatoren tragenden Gehauseteil 34 in der Mitte des Gehäuses verbunden, wie es auch in Fig. 5b dargestellt ist. Damit ist in diesem Bereich das Gehäuse am Um- fang in sich geschlossen. Die Spulendrahte 8a sind seitlich abgeführt und können in einer Gehauseaussparung 34e entsprechend der gewählten Schaltung in Reihe oder parallel über el. Verbindungsteile 8b vorzugsweise aus Stanzgitter, kontaktiert werden. Diese Anschlüsse fuhren dann zum elektrischen Steuer- gerat. Parallel verlauft die Folie 22d, die zum Stecker 22e fuhrt. Durch übliche Abschirmungsmaßnahmen kann die Sensorleitung frei von schädlichen Einstreuungen der Magnetfelder der Spulen gehalten werden. Zur zusatzlichen Verstärkung des Gehauseteils 34a können vertikal verlaufende Rippen außen am Ge- hause eingeformt werden. Rippen und Wangen bilden mit dem Ge-

hause 34 und Gehäusezwischenteil 34a eine Einheit und sind vorzugsweise als Druckgussteil hergestellt.

Die äußere Gehäuseplatte 32a ist zwischen den Gehäuseteilen 34, 34a eingespannt und stellt die Verbindung zum nächsten Ak- tuator her. Sie tragt sowohl zwei Innenjoche 9a und auch zwei Drehwinkelsensoren 22.

Die Fig. 5b zeigt diese Anordnung in einem Schnitt senkrecht zur Rotorachse. Wie bereits in der Beschreibung zur Fig. 5a erwähnt, ist in der Mitte des Segmentantriebes das Gehäuse- Zwischenteil 34 am Umfang mit dem Gehäuse 34 über die Wangen 34c und 34d verbunden. Diese Wangen 34c, 34d und haben die gleiche Länge wie das Gehäuse 34. Damit ist das Gehausezwischenteil 34 gut abgestutzt. Im Rotorinnern ist das Innenjoch 9 gezeichnet.

Die Fig. 6 zeigt eine Bankanordnung der Aktuatoren auf einem Zylinderkopf mit Befestigung mittels Schrauben 26a und 26b, welche mit dem Aktuatorgehause verbunden sind. Wie schon in Figur 2 gezeigt, sind die Aktuatoren zur Betätigung von benachbarten Ventilen der Auslass- bzw. Einlassventilseite in Reihe einseitig zum Ventil und in einer Hohe angeordnet. Das Gehäuse der Aktuatoren kann hierbei einteilig sein oder mehrteilig, so dass einzelne Aktuatoren aus bspw. Montage- oder Reparaturgründen einzeln demontiert werden können. Die Anschlüsse 37 der Spulen und Sensoren sind günstigstenfalls nach oben ausgeführt und werden direkt mit der Elektronik kontaktiert. Die Aktuatoren sind langsseitig mit z.B. drei Zuganker 38 verschraubt. Zwischen den Aktuatoren ist Platz für Zündkerze oder Zündspule 39 oder bei Direkteinspritzmotoren Einspritzventile .

Be zugs zeichen :

1: Rotor

Ia: Rotorwelle

2: Permanentmagnet

3: Lagerbuchse für Ventilankopplung

4: Lagerwelle des Rotors

5: Verstarkungsring für Rotortopf

6: Walzlager für die Ventilankopplung

7: Jochzahne

8: Spule

9: Innenjoch

10: Gehäuse

11: äußere Gehauseplatte

IIa: Kuhlbohrung

12: GehäuseZwischenteil

13: Walzlager der Hauptwelle

14: AnlaufScheibe

15: Schwalbenschwanzfixierung

16: Aktuatorbefestigung

17: Ventilfuß

18: Ventilhulse

19: Pleuel

20: Ventilschaft

21: Ventilhubsensor

22: Drehwinkelsensor

23: Target für Drehwinkelsensor

24: Dieselzylinderköpf

25: Ottozylinderköpf

26: Befestigungslaschen Gehäuse

27: Zuganker

28: Passstifte

29: Verdrehsicherung Innenjoch

30: Ringförmiger Ruckschluss

31: Einteiliger Außenstator

32: Mittlere Lagerplatte

33: L-formiges Gehause/Lagerschild

34: T-formiges Gehause/Lagerschild

34a: Gehausezwischenteil - innenliegend

34b: Wangen, integraler Bestandteil des Gehausezwischenteils

34c: wie 34b

35: Lagerwelle

36: Verstarkungsplatte

37: Spannring

38: Gleitringscheiben

39: Zündspule

40: Giesharz