EP2929550B1

EP2929550B1 - Elektromagnetische stellvorrichtung

Info

Publication number: EP2929550B1
Application number: EP13789230.3A
Authority: EP
Inventors: Timo Rigling
Original assignee: ETO Magnetic GmbH
Current assignee: ETO Magnetic GmbH
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2018-12-12
Anticipated expiration: 2033-10-30
Also published as: DE102012111851A1; CN104798147A; US9551246B2; WO2014086535A1; DE102012111851B4; US20150322830A1; CN104798147B; EP2929550A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stellvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 10 2007 010 156 A1 bekannt.
Eine weitere elektromagnetische Stellvorrichtung ist aus der WO 2010/063394 A1 der Anmelderin bekannt und beschreibt eine Spulenmittel aufweisende Kerneinheit, die zum Zusammenwirken mit relativ zur Kerneinheit beweglich geführten Ankermitteln als Reaktion auf eine Bestromung der Spulenmittel ausgebildet ist. Die Ankermittel weisen eine Mehrzahl von Stößeleinheiten auf, welche jeweils an ihrem auf die Kerneinheit gerichteten Ende Permanentmagnetmittel aufweisen. Als Reaktion auf die Bestromung der Kerneinheit und die für diese Bestromung gewählte Polarität ergibt sich so die Möglichkeit, selektiv einzelne der Stößeleinheiten anzutreiben, indem die Kerneinheit, durch den elektromagnetisch erzeugten Fluss, eine jeweilige der Permanentmagneteinheiten abstößt. Auch lässt sich so, je nach Ausgestaltung der Vorrichtung, eine gegenläufige Bewegung etwa eines Paares von Stößeleinheiten realisieren.
Gerade in einem Kontext von Verbrennungsmotoren für Automobile hat sich eine elektromagnetische Aktuatorvorrichtung zur Nockenwellenverstellung durchgesetzt. Eine derartige Technologie ermöglicht es insbesondere, durch eine in der vorbeschriebenen Weise angetriebene Stößeleinheit in eine geeignet zum Zusammenwirken mit dem Stößelende ausgebildete Stellnut eines Verstellnockens oder dergleichen Motoraggregats einzugreifen und so die Nockenwellenverstellung zu bewirken. Dabei ermöglicht eine derartige Stellnut dann auch das Zurückführen einer ausgefahrenen Stößeleinheit zurück in eine Anschlagposition an der Kerneinheit nach Beendigung Bestromung.
Als aus dem Stand der Technik, etwa dem oben eingeführten Stand der Technik, ist es zusätzlich als bekannt voraus zu setzen, dass eine Mehrzahl von Stößeleinheiten für eine Nockenwellenverstellung benutzt wird. So ist es etwa möglich, eine erste der Stößeleinheiten zur Nockenwellenverschiebung entlang einer ersten axialen Richtung und eine zweite der Stößeleinheiten zum axialen Zurückführen einer entsprechend verstellten Nockenwelleneinheit zu benutzen. Dabei ist es einerseits als bekannt vorauszusetzen, jeder dieser Stößeleinheiten einen eigenen elektromagnetischen Aktuator zuzuordnen, wobei diese Aktuatoren dann entsprechend einem jeweiligen Einsatzzweck getaktet bzw. bestromt werden. Der zitierte Stand der Technik gemäß WO 2010/063394 beschrieb darüber hinausgehend bereits die Möglichkeit, als Reaktion auf die Bestromung lediglich einer einzelnen Spule (bzw. einer Anordnung von Spulen) eine Mehrzahl von Stößeleinheiten gleichzeitig bzw. gemeinsam zu bewegen. Insbesondere ist hier auch die Möglichkeit offenbart, die Mehrzahl von Stößeleinheiten (also etwa ein Paar von einander benachbarten geführten Stößeln) simultan und gleichgerichtet zu bewegen, wobei dies jedoch voraussetzt, dass entsprechend den Polaritätsbedingungen am beschriebenen bogen- bzw. U-förmigen Jochbereich entsprechende, ausgewählte bzw. zugeordnete Polaritätsbedingungen der Permanentmagnetmittel relativ zu einem jeweiligen Joch-Kernabschnitt gelten müssen.
Entsprechend ist eine Realisierung einer Mehrstößel-Technologie aufwändig und bringt darüber hinaus Schwierigkeiten in der genauen Zuordnung während der Montage.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine elektromagnetische Aktuatorvorrichtung zum simultanen Antreiben (Bewegen) einer Mehrzahl von Stößeleinheiten aus einer Ausgangslage in eine (etwa von einer Nockenwellenverstellung angebotenen) Eingriffslage zu schaffen, welche konstruktiv einfach realisierbar und in Montage und Wartung vereinfacht ist. Dabei soll sich die vorliegende Erfindung insbesondere für einen Einsatzkontext (Verwendungszweck) in einem Verbrennungsmotor eignen.
Die Aufgabe wird durch die elektromagnetische Aktuatorvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise wird dabei die gattungsbildende Technologie dahingehend weiterentwickelt, dass die Mehrzahl der Stößeleinheiten mit ihren jeweils endseitig ansitzenden Permanentmagnetmitteln zusammenwirkt mit einer (ggf. auch mehrteilig zusammengesetzten) Stirnfläche der Kerneinheit, welche für jede der zugeordneten Stößeleinheiten gleichpolig ist, d.h. zu jeweiligen Zeitpunkten jeweils eine gleiche Polarität aufweist.
Insoweit unterscheidet sich die vorliegende Erfindung grundsätzlich von der als gattungsbildend herangezogenen WO 2010/066394 , da ja die dortigen konstruktiven und geometrischen Bedingungen zwangsläufig dazu führen, dass für die den jeweiligen der Stößeleinheiten zugeordneten Stirnflächen verschiedenpolige Stirnflächen der Kerneinheit zugeordnet sind.
Die Erfindungseigenschaft "gleichpolig" im Hinblick auf die Stirnfläche(n) der Kerneinheit bedeutet dabei nicht, dass diese während jeglicher Betriebsphasen der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Aktuatorvorrichtung unveränderlich ist. So ist es insbesondere von der Erfindung umfasst, dass etwa in einem unbestromten Zustand der Spulenmittel (und dadurch bei fehlendem elektromagnetischem Fluss in der Kerneinheit) durch Wirkung der Permanentmagnetmittel der jeweiligen Stößeleinheiten eine erste (permanentmagnetisch erzeugte) Polarität in die Stirnfläche(n) der Kerneinheit eingeprägt wird, da insoweit die Kerneinheit Teil eines permanentmagnetischen Flusskreises im unbestromten (Ruhe-)Zustand ist. Wird dagegen durch die erfindungsgemäße Bestromung der Spulenmittel ein elektromagnetischer Fluss in der Kerneinheit erzeugt, wirkt dieser erfindungsgemäß so (und ist so im Hinblick auf die Polarität der Bestromung eingerichtet), dass die gemeinsame, einheitliche (= gleichpolige) Polarität der Stirnfläche abstoßend gegen die jeweiligen Permanentmagnetmittel der Stößeleinheit wirkt und so diese aus ihrer Ausgangslage an der Kerneinheit in eine Eingriffslage des jeweils zugeordneten Stellpartners treibt. Erfindungsgemäß wird dies zusätzlich dadurch ermöglicht, dass die Permanentmagnetmittel (typischerweise realisiert als permanentmagnetische Scheiben, welche weiterbildungsgemäß ein- oder beidends mit geeigneten flussleitenden Scheibenelementen versehen bzw. bedeckt sind) eine axial gleichgerichtete Permanent-Magnetisierung aufweisen, mit anderen Worten, zwischen einer Richtung der Permanent-Magnetisierung der Mehrzahl an der benachbart vorgesehenen Permanentmagneten der jeweiligen Stößeleinheiten kein Richtungsunterschied besteht. Dies führt dann erfindungsgemäß dazu, dass als Reaktion auf die Bestromung die Mehrzahl der Stößeleinheiten gleichzeitig, synchron und parallel zueinander bewegt und angetrieben wird, wobei der erfindungsgemäße Begriff "parallel" im Hinblick auf die angetriebenen Stößeleinheiten nicht bedeutet, dass die Stößeleinheiten auch entlang ihres jeweiligen, gesamten Hubwegs kontinuierlich bewegt werden - im Rahmen jeweiliger Ausgestaltungen der Erfindung ist es beispielsweise denkbar, dass, etwa aufgrund verschiedener Nuttiefen oder dergleichen Bedingungen am Eingriffspartner, die Stößeleinheiten verschiedene Bewegungshübe bis zu einer Eingriffsposition vollführen.
Gemäß der Erfindung, wiederum in grundsätzlich struktureller Abkehr vom geometrischen Realisierungsprinzip der gattungsbildenden Technologie gemäß WO 2010/063394 , ist es vorgesehen und vorteilhaft, die als Einzelspule realisierte Spuleneinheit einen sich axial und mittig erstreckenden Abschnitt der Kerneinheit umschließend auszubilden. Wird dann diese Anordnung von einem geeigneten, etwa becherförmigem bzw. hohlzylindrischen Gehäuse umschlossen, entsteht so eine kompakte, leicht herzustellende und magnetisch leistungsfähige Einheit, wobei die (gleichpolige) Stirnfläche axial aus einem umschlossenen bzw. Überdeckungsbereich der Spule herausragt. Wiederum alternativ oder ergänzend ist es im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung vorgesehen, ein (solches) Gehäuse stirnseitig mittels eines Führungselements (Führungsabschnitts) zu verschließen, welches dann vorteilhaft zum einen Führungen für die Mehrzahl der Stößeleinheiten anbieten kann (wobei dann mit einem jeweiligen endseitigen Eingriffsabschnitt die Stößeleinheiten aus diesen Führungen heraustreten können), zum anderen ein solcher Führungsabschnitt, als Teil eines etwa durch das Gehäuse geschlossenen magnetischen Kreises, innenseitig nicht nur einen Anschlag für die Permanentmagnetmittel der jeweiligen Stößeleinheiten anbietet, sondern auch, durch eine geeignete permanentmagnetische Haftwirkung, eine Bistabilität für den unbestromten Fall realisieren kann.
In einer nicht von der Erfindung betroffenen konstruktiv-geometrischen Ausgestaltung der Kerneinheit ist es vorgesehen, die Kerneinheit als einzelnes, weiter bevorzugt einstückig realisiertes Kernelement auszubilden. Dieses kann dann mit dem vorbeschriebenen axialen Mittenabschnitt in die (umgebene) Spule eingreifen, gleichzeitig einen sich aus der Spule heraus erstreckenden und radial verbreiternden Abschnitt aufweisen, welcher dann end- bzw. stirnseitig die gleichpolige Stirnfläche der Kerneinheit realisiert. Eine derartige Ausgestaltung verbindet wiederum konstruktive Einfachheit und damit leichte Herstellbar- und Montierbarkeit mit günstigen elektromagnetischen bzw. Flussführungseigenschaften, so dass für beide Betriebszustände - in unbestromten Haftzustand der Stößeleinheiten und im Bewegungs- bzw. ausgefahrenen Zustand der Stößeleinheiten-jeweils optimierte Flussverhältnisse vorliegen.
Insbesondere ermöglicht es eine solche, im Hinblick auf die Stirnfläche verbreiterte Ausgestaltung der Kerneinheit, entsprechend der Mehrzahl der Stößeleinheiten eine jeweilige Mehrzahl von magnetischen Flusskreisen zu erzeugen, welche etwa radial-randseitig zu einem entsprechend dort vorgesehenen Gehäuseabschnitt geführt und dann über das Gehäuse geschlossen werden können.
Eine derartige vorteilhafte Wirkung ist auch durch die Ausgestaltung der Kerneinheit gemäß der Erfindung mittels einer Mehrzahl von Kernelementen realisierbar, wobei gemäß dieser Realisierungsform die (gleichpolige) Stirnfläche durch eine Mehrzahl von weiter bevorzugt flachen bzw. tellerartigen Kernelementen realisiert werden kann, welche, weiter bevorzugt, den magnetisch zugeordneten bzw. zusammenwirkenden Permanentmagnetelementen der Stößeleinheiten entsprechend ausgerichtet und/oder bemessen, eine Optimierung der mechanischen, geometrischen und magnetischen Verhältnisse in der Aktuatorvorrichtung ermöglichen. Wiederum zur einfachen Realisierung der Gleichpoligkeit ist es bevorzugt, die Mehrzahl der (z.B. tellerartigen, an eine Umfangskontur zugeordneten Permanentmagnetmittel angepasster) Kernelemente durch geeignete Flussleitmittel etwa in Form von Quer- oder Brückenstücken aus geeignet magnetisch flussleitendem Material zu verbinden, so dass, analog zum vorbeschriebenen Prinzip eines einteiligen bzw. einstückigen Kernelements, dieselbe magnetische Wirkung mit einem aus mehreren Elementen bzw. Komponenten zusammengesetzten Kern realisiert werden kann.
Bei beiden Ausgestaltungen bewirken die Flussleitmittel damit vorteilhaft eine magnetische Flussaufteilung in die Kernelemente bei bestromter Spule, wobei in bevorzugten Realisierungen zwischen den Kernelementen (Kernendstücken) ein Luftspalt gebildet ist.
Aus der vorstehenden Diskussion der Vorteile der vorliegenden Erfindung gegenüber dem gattungsbildenden Stand der Technik ergibt sich zusätzlich, dass für die Aktivierung der Mehrzahl der Stößeleinheiten eine (z.B. impulsförmige) Bestromung einer einzigen Polarität ausreicht. Gemäß bevorzugter Weiterbildungen der Erfindung ist es dabei insbesondere auch vorgesehen, der Spuleneinheit vorgeschaltete bzw. zugeordnete Ansteuermittel so auszugestalten, dass diese die Bestromung auch nur in lediglich einer Polarität vornehmen können, nämlich derjenigen Polarität, welche in der vorbeschriebenen Weise bei Aktivierung das Abstoßen der Mehrzahl der Stößeleinheiten zum Bewirken der simultan-parallelen Bewegung hervorruft. Dagegen ist es etwa, auch wiederum in Abgrenzung zum gattungsbildenden Stand der Technik, nicht notwendig, eine Umpolung der Spulenmittel vorzusehen (diesem liegt insbesondere der typische Einsatzfall zugrunde, dass das Zurückstellen der Mehrzahl der Stößeleinheiten aus ihrer Eingriffsposition zurück in die Anschlag- bzw. Anlageposition an der Kerneinheit durch Wirkung entsprechend ausgebildeter Eingriffsnuten auf die Stößeleinheiten erfolgt; dies muss nicht notwendigerweise den vollständigen Rück-Hub abdecken vielmehr würde ab einer vorbestimmten Rückstellposition, bei unbestromten Spulenmitteln, die Permanentmagnetwirkung der an den Stößeleinheiten ansitzenden Permanentmagnetmitteln eine entsprechende Anziehungs- und Rückstellkraft im Zusammenwirken mit der Kerneinheit bewirken). Weiterbildungsgemäß bewirkt etwa auch eine geeignete Konusform der (ein- oder mehrteilig ausgebildeten) Kerneinheit eine Optimierung auch von permanentmagnetischen Flusskreisen im Hinblick auf eine Rückstellung der Stößeleinheiten.
Die vorteilhafte und weiterbildungsgemäße unipolare Ausgestaltung der Bestromung bedeutet nicht, dass trotzdem in alternativen Weiterbildungen eine zum Zweck einer Unterstützung eines Zurückstellens durchzuführende umgepolte Bestromung erfolgen kann, diese ist jedoch für Kernanwendungen der vorliegenden Erfindung üblicherweise nicht notwendig.
Im Ergebnis eignet sich damit die vorliegende Erfindung in herausragender Weise zur Realisierung einer Nockenwellenverstellung mit einer Mehrzahl von geeignet eingreifenden Stößeleinheiten, wobei die vorliegende Erfindung konstruktive Einfachheit und hohe Betriebssicherheit mit günstigen Wartungs- und Montageeigenschaften kombiniert, insbesondere die Gelegenheit dafür bietet, dass mit weitgehend standardisierten Komponenten synchrone und parallel bewegliche Stößelbewegungen realisiert werden können.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigen in:

Fig. 1: eine stirnseitige Ansicht auf die elektromagnetische Stellvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit mehrteiliger Kerneinheit;
Fig. 2: eine Längsschnittansicht entlang der Schnittlinie A-A in der Ansicht der Fig. 1 in unbestromtem Zustand der Spuleneinheit (a) bzw. im bestromten Zustand und bei in eine Eingriffsstellung ausgefahrenen Stößeleinheiten (b);
Fig. 3: verschiedene Ansichten der Kerneinheit im Ausführungsbeispiel der Fig. 1, Fig. 2;
Fig. 4: eine Stirnansicht analog Fig. 1 einer elektromagnetischen Stellvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform außerhalb der Erfindung mit einstückiger Kerneinheit;
Fig. 5: Ansichten analog Fig. 3 entlang der Schnittlinie A-A in Fig. 4 zum Verdeutlichen eines unbestromten (a) bzw. bestromten (b) Zustands der Spuleneinheit im Längsschnitt und
Fig. 6: verschiedene Ansichten der Kerneinheit des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4, Fig. 5.

Ein zylindrisches Kernelement 10 der mehrteilig ausgebildeten und in Fig. 3 im Detail dargestellten Kerneinheit 12 ist von einer auf einem Spulenträger 14 gewickelten Spule 16 mantelseitig umschlossen und greift einends in einen scheibenförmigen Bodenabschnitt 18 eines Gehäuses 20 der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Stellvorrichtung der ersten Ausführungsform.
An dem Gehäuseboden 18 axial entgegengesetzten Ende des Kernelements 10 ist dieses magnetisch leitend mit einem sich quer zur axialen Richtung (Vertikalrichtung in der Figurendarstellung der Fig. 2) erstreckenden Verbindungs- bzw. Brückenstück 22 verbunden, in welches wiederum tellerartig geformte (Fig. 3) Kernendstücke 24, 26 als Paar magnetisch leitend greifen.
Endseitig bilden diese eine i.W. in einer gemeinsamen, quer zur Längsachse verlaufenden Ebene liegende Stirnfläche der Kerneinheit 12 aus.
Das in den Figuren 1 bis 3 gezeigte erste Ausführungsbeispiel realisiert eine elektromagnetische Aktuatorvorrichtung mit einer Mehrzahl von zwei parallel zueinander in einem axial der Bodenfläche 18 gegenüberliegenden Führungsstück 28 geführten Stößeleinheiten 30, 32, wobei diese langgestreckten Stößel 30, 32 zusammen mit einer relativ zum Stößeldurchmesser verbreiterten Permanentmagnet-Baugruppe jeweilige Ankereinheiten ausbilden, welche entlang bzw. parallel zur axialen Richtung relativ zur Kerneinheit 12 beweg- und antreibbar sind. Genauer gesagt weist jede der Permanentmagnet-Baugruppen einen scheibenförmigen, axial magnetisierten Permanentmagneten 34 auf, der axial beidseits von einer magnetisch flussleitenden Scheibe 36, 38 bedeckt ist. Erfindungsgemäß ist die Permanentmagnetisierung der jeweiligen Permanentmagnet-Baugruppen 34, 36, 38 der beiden Stößeleinheiten 30, 32 axial gleich gerichtet, wobei in der in Fig. 2 gezeigten Darstellung der permanentmagnetische Südpol oben und in Richtung auf die Kerneinheit 12 gerichtet ist.
Diese Anordnung aus (stationärer) Kerneinheit mit zugeordneter stationärer Spuleneinheit 14, 16 samt diesem gegenüber axial beweglich geführten Stößel-/ Permanentmagneteinheiten ist mantelseitig umschlossen von einer magnetisch leitenden, hohlzylindrischen Gehäuseschale 40, welche etwa in dem in Fig. 2 (a) gezeigten unbestromten Zustand der Spulenwicklung 16 einen Permanentmagnetfluss der jeweiligen Permanentmagnetscheiben 34 radial über die Scheiben 38 und die radial konusförmig ausgebildeten Kernabschnitte 24, 26 schließt. Insoweit zeigt die in Fig. 2 (a) als N-polig gezeigte gemeinsame (gleichpolige) Polarität der aus den Einheiten 24, 26 gebildeten Kern-Stirnfläche eine durch die Permanentmagneten 34 eingeprägte Permanent-Magnetisierung.
Wird dann, wie im unmittelbaren Vergleich in Fig. 2 (b) gezeigt, eine Bestromung in die Spulenwicklung 16 eingebracht, ändert sich durch Elektromagnetwirkung die gemeinsame Polarität an der Stirnfläche der Kerneinheit ("S" in der Fig.), so dass auf die Permanentmagnetscheiben 34 der Stößeleinheiten 30 bzw. 32 eine abstoßende Kraft (in der Figurenebene der Fig. 2 abwärts) ausgeübt wird. Dies führt bis zu dem in Fig. 2 (b) gezeigten ausgefahrenen Zustand (Eingriffszustand) der Stößeleinheiten 30, 32 welche mit jeweiligen endseitigen Eingriffsabschnitten 42 in (nicht gezeigte) Steuernuten einer durch die Stellvorrichtung zu betätigenden Nockenwellen-Verstellvorrichtung eingreifen. Es zeigt sich zudem aus der Fig. 2 (b), dass in der ausgefahrenen Position ein jeweiliger permanentmagnetischer Flusskreis über den Gehäusemantel 40 bzw. das stirnseitige Führungs- und Abschlusselement 28 geschlossen wird, so dass durch Permanentmagnetkraft die Ankereinheiten in der in Fig. 2 (b) gezeigten Position haften, insoweit auch in einem unbestromten Zustand der Spuleneinheit eine stromlos-stabile ausgefahrene Position realisiert werden kann.
Eine Zurückführung in die Ausgangsposition der Fig. 2 (a) erfolgt beim beschriebenen Ausführungsbeispiel dadurch, dass die (nicht gezeigten) Steuernuten durch Zusammenwirken mit den Eingriffsenden 42 der Stößel 30, 32 diese in Richtung auf die Kerneinheit 12 zurückbewegen, wobei ab einem gewissen Hub dann die in Fig. 2 (a) - unbestromt - gezeigte Situation auftritt, in welcher durch Permanentmagnetwirkung der Scheiben 34 die Ankereinheiten zurück an die Kerneinheit bzw. deren Stirnfläche gezogen werden. Dies bedeutet, dass im bevorzugten Ausführungsbeispiel das Zurückstellen ohne eine Bestromung (insbesondere auch ohne eine umgepolte Bestromung) der Spule 16 geschehen kann, auch wenn, weiterbildungsgemäß und alternativ, eine derartige Umpolung gegebenenfalls auch das Zurückstellen unterstützen kann.
Die Fig. 3 verdeutlicht mit ihrer stirnseitigen Ansicht (a), ihrer rückwärtigen Ansicht (d) und ihren um 90° zueinander verkippten Seitenansichten (b) und (c) konstruktive Details der mehrteiligen Kerneinheit des ersten Ausführungsbeispiels. Es zeigt sich, dass die tellerartigen Elemente 24, 26 fluchtend und im radialen Durchmesser entsprechend an die Permanentmagnet-Baugruppen 34, 36, 38 angepasst sind, so dass insoweit die magnetischen Flussverhältnisse optimiert sind, dabei kompakt und platzsparend vorgegangen werden kann. Dabei ist es sowohl aus Herstellungs-und Montagegründen, als auch aus Gründen zuverlässigen Magnetflusses vorteilhaft, die tellerförmigen Kernelemente 24, 26 mit mittigen Vorsprüngen in angepasste Bohrungen bzw. Durchbrüche des Brückenelements 22 eingreifen zu lassen, wie dies insbesondere die Schnittansichten der Figuren 2 (a) bzw. (b) verdeutlichen.
Das zweite Ausführungsbeispiel der Figuren 4 bis 6 beschreibt, bei ansonsten gleicher konstruktiver Realisierung der elektromagnetischen Stellvorrichtung, eine alternative Ausgestaltung der Kerneinheit. Bei den nachfolgend zu beschreibenden konstruktiven Details des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4 bis Fig. 6 zeichnen dabei im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1 bis 3) identische Bezugszeichen identische bzw. äquivalente Baugruppen, so dass für die weitere Beschreibung lediglich eine Diskussion der abweichend realisierten Kerneinheit erfolgt.
Wie insbesondere die Schnittansichten der Figuren 5 (a) bzw. (b) erkennen lassen, ist die Kerneinheit 50 in Figur 1 einstückig ausgebildet. Entsprechend der Baugruppe 10 des ersten Ausführungsbeispiels enthält diese einstückige Kerneinheit einen Mittenabschnitt 52, an welchen sich ein Paar radial verbreiterter Kernabschnitte 54 anschließt, welche, wiederum mit einer Konusform 56 versehen, stirnseitig eine gleichpolare Fläche zum Zusammenwirken mit den Stößeleinheiten 30, 32 bzw. den daran ansitzenden Permanentmagnet-Baugruppen 34, 36, 38 ausbilden. Insoweit erreicht die in Fig. 6 aus verschiedenen Ansichten (wiederum analog der Fig. 3) dargestellte einstückige Kerneinheit dieselbe Geometrie und Funktionalität wie die aus Einzelteilen zusammengesetzte Einheit des ersten Ausführungsbeispiels, und auch die Funktionsweise bei Bestromung der Spule 16 ist entsprechend.
Während die vorliegenden Ausführungsbeispiele als zylindrische Spulen mit einer einen Kernabschnitt umgreifenden Einzelspule dargestellt wurden und damit ein Paar von Stößeleinheiten synchron und parallel angetrieben werden konnte, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfigurationen beschränkt. Vielmehr ist sowohl eine Mehrzahl von mehr als zwei Stößeleinheiten antreibbar, als auch eine andere Geometrie der Kerneinheit, der Gehäuseform und der Führungen vorstellbar, so dass die vorliegende Erfindung, über den beschriebenen und bevorzugten Anwendungsfall der Nockenwellenverstellung hinaus, nahezu beliebigen Einsatzwecken zugeführt werden kann.

Claims

Elektromagnetische Aktuatorvorrichtung mit einer Spulenmittel (16) aufweisenden Kerneinheit (12;50), die zum Zusammenwirken mit relativ zur Kerneinheit beweglich geführten Ankermitteln (34,36,38,32,30) als Reaktion auf eine Bestromung der Spulenmittel ausgebildet ist,
wobei die Ankermittel eine Mehrzahl von räumlich voneinander beabstandeten, gleichzeitig antreibbaren Stößeleinheiten (30,32) aufweisen, denen jeweils in Richtung auf die Kerneinheit Permanentmagnetmittel (34) zugeordnet sind, die eine Permanentmagnetisierung entlang einer jeweiligen Bewegungslängsachse der Stößeleinheiten aufweisen, wobei die Mehrzahl der parallel zueinander antreibbaren Stößeleinheiten mit einer gleichpoligen Stirnfläche der Kerneinheit magnetisch zusammenwirkt und die Permanentmagnetmittel eine axial gleichgerichtete Permanentmagnetisierung aufweisen,
wobei die Stirnfläche mit einer der Mehrzahl der Stößeleinheiten entsprechenden Mehrzahl von Kernelementen (24,26) realisiert ist, die über Flussleitmittel (22) mechanisch und einen Elektromagnetfluss der Spulenmittel flussleitend miteinander verbunden sind
dadurch gekennzeichnet, dass
die Spulenmittel eine einen Abschnitt (10,52) der Kernmittel umschließende Einzelspule (14,16) aufweisen und die gleichpolige Stirnfläche axial aus einem Überdeckungsbereich der Einzelspule herausragt.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stößeleinheiten in einem ein bevorzugt zylindrisches, die Spulenmittel umschließendes Gehäuse (18,40) stirnseitig begrenzenden Führungselement (28) und/oder Führungsabschnitt geführt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kernelemente (24,26) tellerartig ausgebildet und/oder koaxial und/oder fluchtend auf einen zugehörigen, radial bezogen auf die Stößeleinheiten verbreiterten Permanentmagnetkörper (34) der Permanentmagnetmittel ausgerichtet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kernmittel, insbesondere im Bereich der Stirnfläche, einen Konusabschnitt ausbilden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Flussleitmittel eine magnetische Flussaufteilung in die Kernelemente bewirken, wobei bevorzugt zwischen den Kernelementen ein Luftspalt ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
den Spulenmitteln elektrische Ansteuermittel zugeordnet sind, die zum Ansteuern und/oder Aktivieren der unipolar eingerichteten Bestromung ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Spulenmittel zur einpoligen Bestromung ausgebildet sind und insbesondere den Spulenmitteln keine Mittel zur Umpolung der Bestromung vorgeschaltet oder zugeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stößeleinheiten zum Zusammenwirken mit einem Verbrennungsmotoraggregat, insbesondere zum Schalten oder Betätigen einer Nockenwellenverstelleinheit eines Verbrennungsmotors, ausgebildet sind.