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WO2016001254A1 - Elektromagnetische nockenwellenverstelleinrichtung - Google Patents

Elektromagnetische nockenwellenverstelleinrichtung Download PDF

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WO2016001254A1
WO2016001254A1 PCT/EP2015/064896 EP2015064896W WO2016001254A1 WO 2016001254 A1 WO2016001254 A1 WO 2016001254A1 EP 2015064896 W EP2015064896 W EP 2015064896W WO 2016001254 A1 WO2016001254 A1 WO 2016001254A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
armature
unit
adjusting device
pole core
camshaft adjusting
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2015/064896
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dominik Halder
Pedro Marull-Kessler
Wolfram Maiwald
Tsuneo Suzuki
Harald Burkart
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kendrion Villingen GmbH
Original Assignee
Kendrion Villingen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kendrion Villingen GmbH filed Critical Kendrion Villingen GmbH
Priority to BR112016029502A priority Critical patent/BR112016029502A2/pt
Priority to EP15732276.9A priority patent/EP3161839B1/de
Priority to ES15732276.9T priority patent/ES2682420T3/es
Priority to JP2016575340A priority patent/JP2017520714A/ja
Priority to CN201580035952.XA priority patent/CN106471589B/zh
Priority to RU2017102683A priority patent/RU2017102683A/ru
Priority to US15/322,422 priority patent/US10290410B2/en
Publication of WO2016001254A1 publication Critical patent/WO2016001254A1/de
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    • H01F2007/086—Structural details of the armature

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic camshaft adjusting device having an armature unit which can be moved relative to a pole core and energized by an armature plunger and having a permanent magnet unit, by which the armature unit is held in a rest position in the non-energized state of the coil unit ,
  • Such an electromagnetic camshaft adjusting device is known for example from DE 20 2011 052 220 Ul.
  • the permanent magnet unit has a disk-shaped permanent magnet there, which is accommodated between a first and a second magnetically conducting pole disk.
  • the two pole discs are welded to the anchor tappet.
  • the end of the armature plunger projecting from the housing of the electromagnetic camshaft adjusting device engages in a circumferential groove of a cam which can be adjusted on a camshaft.
  • This electromagnetic camshaft adjusting device has no spring device.
  • EP 2 252 774 B1 Another electromagnetic camshaft adjusting device is described in EP 2 252 774 B1, which is likewise placed on the end face of a camshaft of an internal combustion engine and in response to energization of the stationary coil unit and by the movement of the armature unit or of the associated armature tappet caused thereby an axial movement the camshaft adjustment causes.
  • the armature unit with the armature plunger is arranged fixed in the rotatable yoke and core unit.
  • the armature unit including the surrounding yoke unit, can rotate with the camshaft.
  • EP 1 421 591 B1 also describes an electromagnetic camshaft adjusting device.
  • a permanent magnet disc between two pole discs, which in turn is fixedly connected to the armature unit or the armature tappet.
  • the permanent magnet unit ensures that the armature unit is held fast on the pole core. Only a current applied to the coil generates a magnetic field, which counteracts the field of the permanent magnet discs and the armature unit is repelled by a spring force supported by the pole core.
  • a coil spring is provided whose spring force is smaller than the holding force of the permanent magnet disc in the de-energized state of the coil unit.
  • the present invention aims to propose a further electromagnetic camshaft adjusting device, which is simple to manufacture and nevertheless allows very fast switching times, in particular switching times of less than three milliseconds.
  • This object is achieved by an electromagnetic camshaft adjusting device having the features of patent claim 1.
  • the permanent magnet unit is arranged fixedly between a housing cover and the pole core of the electromagnetic drive unit.
  • the armature tappet is rotatably arranged in an armature of the anchoring unit, wherein the spring device is supported on a part of the armature unit, which is preferably arranged rotationally fixed or approximately rotationally fixed.
  • the part of the anchor unit may be the anchor itself, in which the anchor plunger is rotatably seated.
  • Such an electromagnetic camshaft adjusting device is characterized by a very compact design and by very constant switching times, which can be below three milliseconds.
  • Particularly advantageous is the fixed arrangement of the permanent magnet between the housing cover and the pole core. This simplifies the construction of the electromagnetic camshaft adjusting device, since the permanent magnet can be installed without any bearing or guide bushes.
  • the anchor unit is designed as a cup-shaped anchor, the bottom of which has an opening through which the anchor plunger engages.
  • the anchor tappet is preferably rotatably arranged in the armature.
  • Such a rotatable arrangement of the armature tappet in or on the armature has the advantage that the armature itself can only be arranged axially displaceably, but non-rotatably, in the electromagnetic camshaft adjusting device.
  • the anchor unit or the armature can be axially movable, but rotationally guided, according to an embodiment of the invention in a guide bush.
  • Such torsional strength can be achieved, for example, by virtue of the guide bushing, on its side facing the armature unit, and the armature unit on its side facing the guide bushing, having a tongue and groove guide extending along the center axis of the electromagnetic camshaft adjusting device.
  • the anchor plunger protrudes through the bottom of the cup-shaped anchor and is gripped on the inside of the anchor at the bottom of a retaining washer and fixed there, preferably so that the anchor plunger continue to rotate in the armature and in the opening of the retaining disc can.
  • the inventively provided spring means for supporting the force of the movement of the armature unit in the direction of the camshaft is supported at one end on a suitable surface within the camshaft adjusting, for example on the housing cover, and with its opposite, the camshaft end facing the anchor unit.
  • the spring device is supported with one end at the bottom of the cup-shaped anchor from.
  • the above-mentioned retaining disk has a smaller diameter than the spring device preferably designed as a spiral spring. hereby
  • the front end of the spring device may be supported at the bottom of the anchor of the anchor unit.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an electromagnetic camshaft adjusting device in the rest position when the coil is not energized
  • FIG. 2 shows the electromagnetic camshaft adjusting device of FIG. 1 with the tappet extended
  • FIG. 3 shows the electromagnetic camshaft adjusting device of FIGS. 1 and 2 in the retreating state when the camshaft presses on the armature tappet.
  • like reference numerals designate like parts with the same meaning.
  • FIG. 1 shows an electromagnetic camshaft adjusting device 10 with a center axis X.
  • Camshaft adjusting device 10 has a pot-shaped housing 11 with an exciting coil 22 of a coil unit 20 seated therein rotationally symmetrical to the center axis X.
  • the exciter coil 22 of the coil unit 20 sits on a coil carrier body 23.
  • the housing 11 is on its side shown in FIG Cover 12 closed. At its lower side, the housing 11 has an opening 13 in which an adapter element 14 is seated with a centric Opening, through which, in a manner to be explained, an actuating element protrudes for adjusting a camshaft 80 by this actuator engages in a cam groove 82 of the camshaft 80.
  • the adapter element 14 passes through a flange 100.
  • the housing 11 of the electromagnetic camshaft adjusting device 10 rests on this flange 100.
  • a pole core 30 spaced from the interior of the electromagnetic camshaft adjusting device 10 facing surface of the cover 12.
  • This pole core 30 is directed toward the camshaft 80 with a conically tapered circumferential surface formed to provide a known control cone .
  • a permanent magnet unit 60 is arranged in the form of a permanent magnet disc.
  • the cover 12, the permanent magnet unit 60 and the pole core 30 are fixed and placed inside one another within the housing 11, preferably without a gap.
  • both the pole core 30 and the permanent magnet disc 60 are annular and have a central opening through which a spring means 70, in this case a coil spring engages.
  • the spiral spring 70 is aligned centrally to the center axis X and is supported at its end shown in Figure 1 above in an annular groove 12a of the lid 12 from. With its opposite end, the spiral spring 70 is supported on the bottom 42 of a pot-shaped armature 41. From the bottom 42 of the armature 41 extends upward and the spiral spring 70 encompassing a circumferential wall 43 of the armature 41.
  • the bottom 42 of the Anker Kers 41 has an opening 46 through which the upper end of an anchor tappet 44 protrudes.
  • This armature tappet 44 forms the aforementioned control element for the camshaft 80.
  • the armature tappet 44 is gripped by a retaining disk 45 at its end protruding through the bottom 42 of the armature 41 and fixed by the latter to the armature 41.
  • This fixing is achieved by the retaining washer 45 in that it engages in a circumferential groove at the upper end of the armature tappet 44 similar to a locking ring and at the lower end of the bottom 42 of the armature 41 cooperates with an annular projecting flange 44a of the armature tappet 44.
  • the armature 41 with its bottom 42 and the wall 43 together with the armature tappet 44 forms an armature unit 40.
  • the entire armature unit 40 that is to say the armature 41 and the armature tappet 44, are axially movable in the axial direction of the center axis X. This means that during an axial movement of the armature 41, the anchor tappet axially fixed on the armature is moved.
  • the armature 41 is seated in a guide bush 47, which allows the armature 41 to move axially.
  • armature plunger 44 - within this guide bushing 47 is not arranged or almost non-rotatable.
  • a suitable tongue and groove connection can be provided.
  • the guide bushing 47 may have a longitudinal groove running parallel along the center axis X into which a protruding longitudinal ridge also extending parallel along the center axis X engages the peripheral wall 43 of the armature 41.
  • a tongue and groove connection between armature 41 and guide bushing 47 in Figure 1 is not shown.
  • the armature 41 may be rotatably arranged with respect to the guide bushing 47.
  • the spring force of the spring device 70 By the spring force of the spring device 70, the armature 41st However, so axially clamped that it can only be rotated against the force applied by the spring means 70 spring force. With a correspondingly large dimensioning of the spring force of the armature 41 is placed almost rotationally fixed. In comparison, however, the armature tappet 44 can be relatively easily rotated within the armature 41. As a result, this solution also causes the armature tappet 44 to rotate during operation, but the armature 41 does not.
  • the armature plunger 44 is rotatably placed in the opening 46 in the bottom 42 of the armature 41.
  • Such a rotatable placement of the armature tappet 44 can be achieved, for example, by providing a certain clearance between the opening 46 of the armature 41 and the armature tappet 44 on the one hand and between the spacing of the retaining disk 45 and the flange 44a.
  • a flange-shaped yoke part 32 is to be mentioned, which is fixedly placed within the housing 11 of the electromagnetic camshaft adjusting device 10 and represents the magnetic counterpart to the pole core 30.
  • the pole core 30 and the yoke 32 are preferably fixed to a further sleeve 36, for example by welding.
  • both the lid 12 and the yoke 32 are sealed by means of sealing rings 37, 38 relative to the sleeve 36.
  • Such an electromagnetic camshaft adjusting device 10 operates as follows: SEN.
  • FIGS. 2 and 3 shows the electromagnetic camshaft adjusting device 10 in different operating states, which are still to be explained.
  • the known reference numerals are the same.
  • FIG. 1 shows the electromagnetic camshaft adjusting device in the idle state, d. H. when energized excitation coil 22. It is assumed that the armature tappet 44 is initially in its uppermost position. In this state, due to the permanent magnet unit 60, a magnetic flux of force is provided, which keeps the armature unit 40 applied to the pole core 30. It is essential that the spring device 70, so the proposed coil spring in the embodiment has a spring force which is smaller than the holding force of the permanent magnet unit 60 in the de-energized state of the exciter coil 22nd
  • the excitation coil 22 flows through current such that the force caused thereby of the force of the permanent magnet unit 60 is opposite, the force of the permanent magnet unit 60 is minimized so that the spring force of the spring device 70 is sufficient, the armature 41 push away on the anchor tappet 44.
  • this can happen so quickly that within less than 3 msec a pushing away of the armature tappet 44 is possible to intervene in the camshaft groove 82 of the camshaft 80 and adjust them accordingly.
  • the force of the permanent magnet unit 60 is then no longer sufficient in the position of the armature tappet 44 that is maximally extended in FIG. 2 in order to recover the armature 41.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Nockenwellenverstelleinrichtung (10) mit einer durch Bestromung einer stationären Spuleneinheit (20) relativ zu einem Polkern (30) bewegbaren und einen Ankerstößel (44) aufweisenden Ankereinheit (40) sowie mit einer Permanentmagneteinheit (60), durch welche die Ankereinheit (40) im unbestromten Zustand der Spuleneinheit (20) in einer Ruheposition gehalten ist, und mit einer Federeinrichtung (70) zwischen Polkern (30) und Ankereinheit (40), um die Ankereinheit (40) axial vom Polkern (30) wegzudrücken, wobei die Federkraft der Federeinrichtung (70) kleiner dimensioniert ist als die Haltekraft der Permanentmagneteinheit (60) im unbestromten Zustand der Spuleneinheit (20). Dabei ist die Erfindung durch folgende Merkmale gekennzeichnet: - die Permanentmagneteinheit (60) ist zwischen einem Gehäusedeckel (12) und dem Polkern (30) feststehend angeordnet, der Ankerstößel (44) ist drehbar angeordnet, und die Federeinrichtung (70) stützt sich an einem Teil der Ankereinheit (40) ab, welches drehfest angeordnet ist. Vorteil: schnell schaltend.

Description

Elektromagnetische Nockenwellenverstelleinrichtung
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Nockenwellen- verStelleinrichtung mit einer durch Bestromung einer stationä- ren Spuleneinheit relativ zu einem Polkern bewegbaren und einen Ankerstößel aufweisenden Ankereinheit sowie mit einer Per- manentmagneteinheit , durch welche die Ankereinheit im un- bestromten Zustand der Spuleneinheit in einer Ruheposition gehalten ist.
Eine solche elektromagnetische Nockenwellenverstelleinrichtung ist beispielsweise aus DE 20 2011 052 220 Ul bekannt. Die Permanentmagneteinheit weist dort einen scheibenförmigen Permanentmagneten auf, der zwischen einer ersten und einer zweiten magnetisch leitenden Polscheibe aufgenommen ist. Die beiden Polscheiben sind dabei mit dem Ankerstößel verschweißt. Das aus dem Gehäuse der elektromagnetischen Nockenwellenverstel- leinrichtung herausragende Ende des Ankerstößels greift in eine umfangsseitige Nut einer auf einer Nockenwelle verstellba- ren Nocke ein. Bei Bestromung der Spule der elektromagnetischen Nockenwellenverstelleinrichtung wird der Stößel in Richtung Nockenwelle geschoben und von der Nockenwelle beim Drehen wieder zurückgesetzt. Diese elektromagnetische Nockenwellen- verStelleinrichtung verfügt über keine Federeinrichtung.
Eine andere elektromagnetische Nockenwellenverstelleinrichtung beschreibt die EP 2 252 774 Bl, welche ebenfalls an der Stirnseite einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors platziert ist und als Reaktion auf eine Bestromung der stationären Spulen- einheit sowie durch das dadurch bewirkte Bewegen der Ankereinheit beziehungsweise des zugehörenden Ankerstößels eine Axial- bewegung der Nockenwellenverstellung bewirkt. Die dortige Jocheinheit ist dabei relativ zur Spuleneinheit verdrehbar ge- lagert. Die Ankereinheit mit dem Ankerstößel ist dagegen in der drehbaren Joch- und Kerneinheit feststehend angeordnet. Damit kann insgesamt die Ankereinheit samt umgebender Jocheinheit mit der Nockenwelle rotieren.
Schließlich beschreibt auch die EP 1 421 591 Bl eine elektromagnetische Nockenwellenverstelleinrichtung . Dort ist ebenfalls eine PermanentmagnetScheibe zwischen zwei Polscheiben vorgesehen, welche wiederum fest mit der Ankereinheit bezie- hungsweise dem Ankerstößel verbunden ist. Die Permanentmagnet- einheit sorgt in Ruhestellung, das heißt bei nicht bestromter Spule, dafür, dass die Ankereinheit am Polkern festgehalten ist. Erst eine Strombeaufschlagung der Spule erzeugt ein Magnetfeld, welches dem Feld der Permanentmagnetscheiben entge- genwirkt und die Ankereinheit durch eine Federkraft unterstützt vom Polkern abgestoßen wird. Hierfür ist eine Spiralfeder vorgesehen, deren Federkraft kleiner dimensioniert ist als die Haltekraft der Permanentmagnetscheibe im unbestromten Zustand der Spuleneinheit. Sobald die Federkraft der Spiralfeder stärker ist als eine Anziehungs- beziehungsweise Rückhaltekraft der Permanentmagnetscheibe, kann eine Strombeaufschlagung der Spule entfallen und die Anordnung wird im ausgefahrenen Zustand des Ankerstößels gehalten, ohne dass es einer weiteren Stromzufuhr zur Spule bedarf .
Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, eine weitere elektromagnetische Nockenwellenverstelleinrichtung vorzuschlagen, die einfach herzustellen ist und trotzdem sehr schnelle Schaltzeiten, insbesondere Schaltzeiten von kleiner drei Millisekunden, erlaubt. Dieses Ziel wird durch eine elektromagnetische Nockenwellen- verStelleinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst . Für die elektromagnetische Nockenwellenverstelleinrichtung nach der Erfindung ist dabei wesentlich, dass die Permanentmagneteinheit zwischen einem Gehäusedeckel und dem Polkern der elektromagnetischen Antriebseinheit feststehend angeordnet ist. Zusätzlich ist der Ankerstößel in einem Anker der Anke- reinheit drehbar angeordnet, wobei sich die Federeinrichtung an einem Teil der Ankereinheit, welches vorzugsweise drehfest oder annähernd drehfest angeordnet ist, abstützt. Der Teil der Ankereinheit kann der Anker selbst sein, in dem der Ankerstößel drehbar sitzt.
Eine solche elektromagnetische Nockenwellenverstelleinrichtung zeichnet sich durch einen sehr kompakten Aufbau aus und durch sehr konstante Schaltzeiten, die unterhalb drei Millisekunden liegen können. Besonders vorteilhaft ist dabei die feststehen- de Anordnung des Permanentmagneten zwischen Gehäusedeckel und Polkern. Dies vereinfacht den Aufbau der elektromagnetischen Nockenwellenverstelleinrichtung, da der Permanentmagnet ohne irgendwelche Lager- oder Führungsbuchsen verbaut werden kann. In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Ankereinheit als topfförmiger Anker ausgebildet, dessen Boden eine Öffnung aufweist, durch welche der Ankerstößel greift. Dabei ist vorzugsweise der Ankerstößel im Anker drehbar angeordnet. Eine solche drehbare Anordnung des Ankerstößels im oder am Anker hat den Vorteil, dass der Anker selbst lediglich axial verschiebbar, jedoch drehfest, in der elektromagnetischen Nockenwellenver- stelleinrichtung angeordnet werden kann. Die Ankereinheit beziehungsweise der Anker kann dabei gemäß einer Weiterbildung der Erfindung in einer Führungsbuchse axial beweglich, jedoch verdrehfest, geführt sein. Eine solche Verdrehfestigkeit kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Führungsbuchse auf ihrer der Ankereinheit zugewandten Seite und die Ankereinheit auf ihrer der Führungsbuchse zugewandten Seite über eine Nut-Feder-Führung, die sich entlang der Mittenachse der elektromagnetischen Nockenwellenverstel- leinrichtung erstreckt, verfügt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ragt der Ankerstößel durch den Boden des topfförmig ausgebildeten Ankers und wird auf der Innenseite des Ankers am Boden von einer Haltescheibe umgriffen und dort festgelegt, vorzugsweise so, dass sich der Ankerstößel weiterhin in dem Anker und in der Öffnung der Haltescheibe verdrehen kann.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Federeinrichtung zur kraftmäßigen Unterstützung der Bewegung der Ankereinheit in Richtung Nockenwelle stützt sich mit ihrem einen Ende an einer geeigneten Fläche innerhalb der Nockenwellenverstelleinrichtung, beispielsweise am Gehäusedeckel, ab und mit ihrem entgegengesetzten, der Nockenwelle zugewandten Ende an der Ankereinheit. Vorzugsweise stützt sich dabei die Federeinrichtung mit einem Ende am Boden des topfförmig ausgebildeten Ankers ab. Dies hat den Vorteil, dass sich die Federeinrichtung an ihren beiden Enden an Flächen abstützt, die im Betrieb nicht oder fast nicht drehen, sodass auch kein Abrieb an den Abstützflächen der Federeinrichtung erfolgt. Deshalb ist in einer Weiterbil- dung der Erfindung vorgesehen, dass die oben erwähnte Haltescheibe einen kleineren Durchmesser aufweist als die vorzugsweise als Spiralfeder ausgebildete Federeinrichtung. Hierdurch kann sich das vordere Ende der Federeinrichtung am Boden des Ankers der Ankereinheit abstützen.
Die erfindungsgemäße elektromagnetische Nockenwellenverstel- leinrichtung wird nachfolgend im Zusammenhang mit Figuren anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine elektromagnetische No- ckenwellenverstelleinrichtung in Ruhestellung bei nicht bestromter Spule,
Fig. 2 die elektromagnetische Nockenwellenverstelleinrich- tung von Figur 1 bei ausgefahrenem Ankerstößel, und Fig. 3 die elektromagnetische Nockenwellenverstelleinrich- tung der Figuren 1 und 2 im sich zurückbewegenden Zustand, wenn die Nockenwelle auf den Ankerstößel drückt . In den nachfolgenden Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung .
Figur 1 zeigt eine elektromagnetische Nockenwellenverstellein- richtung 10 mit einer Mittenachse X. Die elektromagnetische
Nockenwellenverstelleinrichtung 10 weist ein topfförmiges Gehäuse 11 auf mit einer darin rotationssymmetrisch zur Mittenachse X sitzenden Erregerspule 22 einer Spuleneinheit 20. Die Erregerspule 22 der Spuleneinheit 20 sitzt auf einem Spulen- trägerkörper 23. Das Gehäuse 11 ist an seiner in Figur 1 oben dargestellten Seite von einem Deckel 12 verschlossen. An seiner unteren Seite verfügt das Gehäuse 11 über eine Öffnung 13, in welcher ein Adapterelement 14 sitzt mit einer zentrischen Öffnung, durch welche in noch zu erläuternder Art und Weise ein Stellelement ragt zum Verstellen einer Nockenwelle 80, indem dieses Stellelement in eine Nockenwellennut 82 der Nockenwelle 80 eingreift.
Das Adapterelement 14 durchgreift einen Flansch 100. Auf diesem Flansch 100 sitzt das Gehäuse 11 der elektromagnetischen Nockenwellenverstelleinrichtung 10 auf. Im Inneren der elektromagnetischen Nockenwellenverstellein- richtung 10 sitzt ein Polkern 30 beabstandet zur in das Innere der elektromagnetischen Nockenwellenverstelleinrichtung 10 zeigenden Fläche des Deckels 12. Dieser Polkern 30 ist zur Nockenwelle 80 hin gerichtet mit einer sich konisch verjüngenden Umfangsflache ausgebildet zum Bereitstellen eines an sich bekannten Steuerkonus. Zwischen dem Polkern 30 und dem Deckel 12 ist eine Permanentmagneteinheit 60 in Form einer Permanentmagnetscheibe angeordnet. Dabei sind der Deckel 12, die Permanentmagneteinheit 60 und der Polkern 30 feststehend und zuei- nander vorzugsweise spaltfrei innerhalb des Gehäuses 11 platziert .
Wie aus Figur 1 ersichtlich, sind sowohl der Polkern 30 als auch die Permanentmagnetscheibe 60 ringförmig gestaltet und weisen eine mittige Öffnung auf, durch welche eine Federeinrichtung 70, vorliegend eine Spiralfeder, greift. Die Spiralfeder 70 ist dabei zentrisch zur Mittenachse X ausgerichtet und stützt sich an ihrem in Figur 1 oben dargestellten Ende in einer ringförmigen Nut 12a des Deckels 12 ab. Mit ihrem gegen- überliegenden Ende stützt sich die Spiralfeder 70 am Boden 42 eines topfförmigen Ankers 41 ab. Vom Boden 42 des Ankers 41 erstreckt sich nach oben und die Spiralfeder 70 umgreifend eine umlaufende Wandung 43 des Ankers 41. Der Boden 42 des An- kers 41 verfügt über eine Öffnung 46, durch welche das obere Ende eines Ankerstößels 44 hindurchragt. Dieser Ankerstößel 44 bildet das zuvor erwähnte Stellelement für die Nockenwelle 80. Der Ankerstößel 44 ist an seinem durch den Boden 42 des Ankers 41 ragenden Ende von einer Haltescheibe 45 umgriffen und von dieser am Anker 41 festgelegt. Dieses Festlegen wird durch die Haltescheibe 45 dadurch erreicht, dass diese in eine umlaufende Nut am oberen Ende des Ankerstößels 44 ähnlich eines Sicherungsringes eingreift und am unteren Ende des Bodens 42 des Ankers 41 mit einem ringförmig hervorspringenden Flansch 44a des Ankerstößels 44 zusammenwirkt.
Der Anker 41 mit seinem Boden 42 und der Wandung 43 bildet zusammen mit dem Ankerstößel 44 eine Ankereinheit 40. Die gesam- te Ankereinheit 40, also der Anker 41 und der Ankerstößel 44, sind in Axialrichtung der Mittenachse X axial beweglich. Dies bedeutet, dass bei einer Axialbewegung des Ankers 41 der am Anker axial festgelegte Ankerstößel 44 mitbewegt wird. Hierfür sitzt der Anker 41 in einer Führungsbuchse 47, die es erlaubt, den Anker 41 axial zu bewegen. Allerdings ist der Anker 41
- anders als der Ankerstößel 44 - innerhalb dieser Führungs- buchse 47 nicht oder fast nicht verdrehbar angeordnet. Hierfür kann beispielsweise eine geeignete Nut-Feder-Verbindung vorgesehen werden. So kann die Führungsbuchse 47 beispielsweise ei- ne entlang der Mittenachse X parallel verlaufende Längsnut aufweisen, in die ein entlang der Mittenachse X ebenfalls parallel verlaufender hervorspringender Längssteg an der umlaufenden Wandung 43 des Ankers 41 eingreift. Der besseren Übersichtlichkeit ist eine solche Nut-Feder-Verbindung zwischen Anker 41 und Führungsbuchse 47 in Figur 1 nicht dargestellt.
In einer anderen Variante kann zwar grundsätzlich der Anker 41 in Bezug auf die Führungsbuchse 47 verdrehbar angeordnet sein. Durch die Federkraft der Federeinrichtung 70 wird der Anker 41 jedoch so axial verspannt, dass dieser nur entgegen der von der Federeinrichtung 70 aufgebrachten Federkraft verdreht werden kann. Bei entsprechend großer Dimensionierung der Federkraft ist der Anker 41 nahezu drehfest platziert. Im Vergleich hierzu kann jedoch der Ankerstößel 44 verhältnismäßig leichtgängig innerhalb des Ankers 41 verdreht werden. Im Ergebnis führt auch diese Lösung dazu, dass zwar der Ankerstößel 44 im Betrieb dreht, der Anker 41 jedoch nicht. Während also der Anker 41 zwar axial entlang der Mittenachse X verschiebbar, jedoch nicht verdrehbar, angeordnet ist, ist eine solche Verdrehung des Ankerstößels 44 erlaubt und auch ausdrücklich vorgesehen. Hierfür ist der Ankerstößel 44 in der Öffnung 46 im Boden 42 des Ankers 41 verdrehbar platziert. Ei- ne solche verdrehbare Platzierung des Ankerstößels 44 kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass ein gewisses Spiel zwischen der Öffnung 46 des Ankers 41 und dem Ankerstößel 44 einerseits sowie zwischen dem Abstand der Haltescheibe 45 und dem Flansch 44a vorgesehen wird.
Der Vollständigkeit halber ist im Zusammenhang mit der Darstellung von Figur 1 noch ein flanschförmiges Jochteil 32 zu erwähnen, welches feststehend innerhalb des Gehäuses 11 der elektromagnetischen Nockenwellenverstelleinrichtung 10 plat- ziert ist und das magnetische Gegenstück zum Polkern 30 darstellt. Der Polkern 30 und das Jochteil 32 sind vorzugsweise an einer weiteren Hülse 36 festgelegt, beispielsweise durch Verschweißen. Zusätzlich sind sowohl der Deckel 12 als auch das Jochteil 32 über Dichtungsringe 37, 38 gegenüber der Hülse 36 abgedichtet.
Eine solche elektromagnetische Nockenwellenverstelleinrichtung 10, wie sie in Figur 1 dargestellt ist, arbeitet folgenderma- ßen. Dabei wird auch auf die Darstellungen der Figuren 2 und 3 Bezug genommen, die die elektromagnetische Nockenwellenver- stelleinrichtung 10 in jeweils anderen, noch zu erläuternden Betriebszuständen zeigt. Die bekannten Bezugszeichen sind je- doch die gleichen.
Figur 1 zeigt die elektromagnetische Nockenwellenverstellein- richtung im Ruhezustand, d. h. bei nicht bestromter Erregerspule 22. Dabei ist angenommen, dass sich der Ankerstößel 44 zunächst in seiner obersten Stellung befindet. In diesem Zustand ist aufgrund der Permanentmagneteinheit 60 ein magnetischer Kraftfluss bereitgestellt, der die Ankereinheit 40 an den Polkern 30 herangezogen hält. Dabei ist wesentlich, dass die Federeinrichtung 70, also die vorgesehene Spiralfeder im Ausführungsbeispiel eine Federkraft hat, die kleiner dimensioniert ist als die Haltekraft der Permanentmagneteinheit 60 im unbestromten Zustand der Erregerspule 22.
Wird im nächsten Schritt die Erregerspule 22 von Strom durch- flössen derart, dass die hierdurch bewirkte Kraft der Kraft der Permanentmagneteinheit 60 entgegen gerichtet ist, wird die Kraft der Permanentmagneteinheit 60 minimiert bzw. aufgehoben, so dass die Federkraft der Federeinrichtung 70 ausreicht, den Anker 41 am Ankerstößel 44 wegzudrücken. Bei entsprechender Bestromung der Erregerspule 22 kann dies so schnell geschehen, dass innerhalb von weniger als 3 msec ein Wegdrücken des Ankerstößels 44 möglich ist, um in die Nockenwellennut 82 der Nockenwelle 80 einzugreifen und diese entsprechend zu verstellen. Die Kraft der Permanentmagneteinheit 60 reicht in der in Figur 2 maximal ausgefahrenen Stellung des Ankerstößels 44 dann nicht mehr aus, um den Anker 41 zurückzuholen. Dieses Zurückholen wird erst dadurch möglich, dass die Nockenwellennut 82 der Nockenwelle 80 den Ankerstößel 44 wieder zurückdrückt, wie dies in Figur 3 dargestellt ist. Sobald der Anker 41 nahe genug an den Polkern 30 heranreicht, wird über den Permanentmagneten 60 der Kraftfluss so groß, dass der Anker in seine Ruhestellung weiter zurückgezogen wird bis dieser wieder seine Ruhestellung gemäß Figur 1 erreicht hat.
Bezugszeichenliste
10 elektromagnetische Nockenwellenverstelleinrichtung
11 Gehäuse
12 Deckel
12a Nut
13 Öffnung
14 Adapterelement
20 stationäre Spuleneinheit
22 Eingangsspule
23 Spulenträgerkörper
30 Polkern
32 Jochteil
36 Hülse
37 Dichtungsring
38 Dichtungsring
40 Ankereinheit
41 Anker
42 Boden
43 Wandung
44 Ankerstößel
44a Flansch
45 Haltescheibe
46 Öffnung
47 Führungsbuchse
48 ringförmiger Flansch
49 Spalt
50 Führungsbuchse
52 Flansch Permanentmagneteinheit Federeinrichtung Nockenwelle
Nockenwellennut Flansch Mittenachse

Claims

Patentansprüche
1. Elektromagnetische Nockenwellenverstelleinrichtung (10) mit einer durch Bestromung einer stationären Spuleneinheit
(20) relativ zu einem Polkern (30) bewegbaren und einen Ankerstößel (44) aufweisenden Ankereinheit (40) sowie mit einer Permanentmagneteinheit (60) , durch welche die Anke- reinheit (40) im unbestromten Zustand der Spuleneinheit
(20) in einer Ruheposition gehalten ist, und mit einer Federeinrichtung (70) zwischen Polkern (30) und Ankereinheit
(40) , um die Ankereinheit (40) axial vom Polkern (30) wegzudrücken, wobei die Federkraft der Federeinrichtung (70) kleiner dimensioniert ist als die Haltekraft der Permanentmagneteinheit (60) im unbestromten Zustand der Spuleneinheit (20) ,
g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Merkmale :
die Permanentmagneteinheit (60) ist zwischen einem Gehäusedeckel (12) und dem Polkern (30) feststehend angeordnet ,
der Ankerstößel (44) ist in einem Anker (41) drehbar angeordnet, und
- die Federeinrichtung (70) stützt sich an einem Teil der Ankereinheit (40) , insbesondere am Anker (41) ab.
2. Elektromagnetische Nockenwellenverstelleinrichtung (10) nach Anspruch 1 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Ankereinheit (40) einen topfförmigen Anker (41) aufweist, in dessen Boden (42) eine Öffnung (46) angeordnet ist, durch welche der Ankerstößel (44) greift.
3. Elektromagnetische Nockenwellenverstelleinrichtung (10) nach Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Federeinrichtung (70) eine Druckfeder ist, welche sich im Boden (42) des Ankers (41) abstützt.
Elektromagnetische Nockenwellenverstelleinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Ankereinheit (40) in einer Führungsbuchse (47) axial beweglich angeordnet ist, und dass die Ankereinheit (40) in dieser Führungsbuchse (47) verdrehfest geführt ist.
Elektromagnetische Nockenwellenverstelleinrichtung (10) nach Anspruch 4 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
zwischen Polkern (30) und Ankereinheit (40) ein Spalt (49) angeordnet ist, der zu einer Mittenachse (X) der elektromagnetischen Nockenwellenverstelleinrichtung (10) hin vergrößert ausgebildet ist.
Elektromagnetische Nockenwellenverstelleinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Polkern (30) und eine Jocheinheit (32)
über eine Hülse (36) feststehend miteinander verbunden sind .
7. Elektromagnetische Nockenwellenverstelleinrichtung (10) nach Anspruch 6 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Polkern (30) und die Jocheinheit (32) mit der Hülse
(36) verschweißt sind. Elektromagnetische Nockenwellenverstelleinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Ankerstößel (44) im Boden (42) des topfformigen Ankers (41) von einer Haltescheibe (45) umgriffen und festgelegt ist.
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