DE102009015833B4

DE102009015833B4 - Electromagnetic actuator

Info

Publication number: DE102009015833B4
Application number: DE200910015833
Authority: DE
Inventors: Christoph Meyer
Original assignee: Hydac Electronic GmbH
Current assignee: Hydac Electronic GmbH
Priority date: 2009-04-01
Filing date: 2009-04-01
Publication date: 2011-04-28
Anticipated expiration: 2029-04-02
Also published as: WO2010112111A1; DE102009015833A1

Abstract

Elektromagnetische Stellvorrichtung, insbesondere für den Einsatz als Nockenversteller für Kolbenmotoren, mit einem zumindest teilweise die Form eines kreiszylindrischen Topfes aufweisenden Gehäuse (10), insbesondere aus weichmagnetischem Metall, mit einer am Topfboden (12) im Gehäuse (10) festgelegten Permanentmagneteinrichtung (22), mit einer Stromspuleneinrichtung (32) und mit einem stößelartigen, im Gehäuse (10) axial zwischen eingefahrener erster und ausgefahrener zweiter Schaltposition bewegbaren Stellglied (2) mit einem daran befindlichen Polkörper (14), um das Stellglied (2) durch anziehende Magnetkraftwirkung der Permanentmagneteinrichtung (22) gegen die zwischen Stellglied (2) und einer gehäuseseitigen Angriffstelle (40) wirkende Federkraft einer Federanordnung (20) in der ersten Schaltposition zu halten, aus der sich das Stellglied (2) bei Bestromen der Spuleneinrichtung (32) und dadurch bewirkten Abbau der Magnetkraftwirkung unter Einfluss der Federkraft in die zweite Schaltposition bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Federanordnung (20) eine Entkoppeleinrichtung (42, 46, 48) aufweist, mittels deren in der zweiten Schaltposition die Einwirkung der Federkraft auf die gehäuseseitige Angriffsstelle (40) unterbindbar...Electromagnetic actuator, in particular for use as a cam phaser for piston engines, with a housing (10), in particular of soft magnetic metal, having at least partially the shape of a circular-cylindrical pot, with a permanent magnet device (22) fixed to the bottom of the pot (12) in the housing (10), with a current-coil device (32) and with a tappet-like actuator (2) which can be moved axially between the retracted first and extended second switching positions in the housing (10) with a pole body (14) located thereon, around the actuator (2) by attracting magnetic force action of the permanent magnet device ( 22) against the between the actuator (2) and a housing-side engagement point (40) acting spring force of a spring assembly (20) to keep in the first switching position, from which the actuator (2) during energization of the coil means (32) and thereby caused degradation of the Magnetic force effect under the influence of the spring force in the two Moves ite switching position, characterized in that the spring arrangement (20) has a decoupling device (42, 46, 48), by means of which in the second switching position, the action of the spring force on the housing-side attack point (40) can be prevented ...

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stellvorrichtung, insbesondere für den Einsatz als Nockenversteller für Kolbenmotoren, mit einem zumindest teilweise die Form eines kreiszylindrischen Topfes aufweisenden Gehäuse, insbesondere aus weichmagnetischem Metall, mit einer am Topfboden im Gehäuse festgelegten Permanentmagneteinrichtung, mit einer Stromspuleneinrichtung und mit einem stößelartigen, im Gehäuse axial zwischen eingefahrener erster und ausgefahrener zweiter Schaltposition bewegbaren Stellglied mit einem daran befindlichen Polkörper, um das Stellglied durch anziehende Magnetkraftwirkung der Permanentmagneteinrichtung gegen die zwischen Stellglied und einer gehäuseseitigen Angriffsstelle wirkende Federkraft einer Federanordnung in der ersten Schaltposition zu halten, aus der sich das Stellglied bei Bestromen der Spuleneinrichtung und dadurch bewirkten Abbau der Magnetkraftwirkung unter Einfluss der Federkraft in die zweite Schaltposition bewegt.The invention relates to an electromagnetic actuating device, in particular for use as a cam phaser for piston engines, with a housing having at least partially the shape of a circular-cylindrical pot, in particular of soft magnetic metal, with a permanent magnet device fixed to the bottom of the pot in the housing, with a current coil device and with a plunger-like, in the housing axially between retracted first and extended second switching position movable actuator with a polar body thereon, to hold the actuator by attracting magnetic force effect of the permanent magnet device against acting between the actuator and a housing-side point of application spring force of a spring assembly in the first switching position, from which the actuator when energized the coil means and thereby caused degradation of the magnetic force effect under the influence of the spring force moves to the second switching position.

Stellvorrichtungen, bei denen Schaltvorgänge durch das Zusammenspiel zwischen durch Permanentmagnete erzeugten Magnetfeldern und Gegenfeldern bewirkt werden, die durch Bestromen einer Stromspuleneinrichtung erzeugt sind, wobei der die Spuleneinrichtung bestromende Stromimpuls das Schaltsignal bildet, sind Stand der Technik. Das Dokument DE 197 22 013 C2 offenbart beispielsweise eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, die für die schnelle Betätigung von mechanischem und/oder elektrischen Einrichtungen durch einen Stromimpuls vorgesehen ist. Bei der bekannten Vorrichtung greift die Federanordnung mit einer Druckfeder an einer Druckplatte an, die sich am Ende des Stößels des Stellgliedes befindet, welches sich durch die Permanentmagneteinrichtung und den Topfboden des Gehäuses hindurch erstreckt. Bei Bestromen der Spuleneinrichtung und dadurch erzeugtem, der Magnetkraftwirkung der Permanentmagneteinrichtung entgegenwirkenden Gegenfeld entspannt sich im Zuge der Bewegung des Stellgliedes zur zweiten Schaltposition hin die Feder so weit, bis in der zweiten Schaltposition die Restkraft der Feder und die nach Beendigung der Bestromung der Spuleneinrichtung am Polkörper noch wirksame Restkraft der Magnetkraftwirkung der Permanentmagneteinrichtung, die sich durch das Verfahren des Stellgliedes in die zweite Schaltposition verringert hat, einander die Waage halten. Mit anderen Worten gesagt, steht daher das Stellglied in der zweiten Schaltposition auch unter Einfluss der Federanordnung. Das Schalt- oder Betriebsverhalten ist daher wesentlich von der Auslegung der Federanordnung beeinflusst.Adjusting devices, in which switching operations are effected by the interaction between magnetic fields generated by permanent magnets and opposing fields, which are generated by energizing a current coil device, wherein the current pulse energizing the coil means forms the switching signal, are state of the art. The document DE 197 22 013 C2 discloses, for example, a device of the type mentioned, which is provided for the rapid actuation of mechanical and / or electrical devices by a current pulse. In the known device, the spring assembly engages with a compression spring on a pressure plate which is located at the end of the plunger of the actuator which extends through the permanent magnet means and the pot bottom of the housing. When energizing the coil means and thereby generated, the magnetic force effect of the permanent magnet counteracting opposing field relaxes in the course of the movement of the actuator to the second switching position towards the spring until in the second switching position, the residual force of the spring and after completion of the energization of the coil means on the pole body still effective residual force of the magnetic force effect of the permanent magnet device, which has been reduced by the process of the actuator in the second switching position, balance each other. In other words, therefore, the actuator is also in the second switching position under the influence of the spring assembly. The switching or operating behavior is therefore significantly influenced by the design of the spring assembly.

Durch die AT 397 164 B ist ein bistabiler Magnet bekannt, insbesondere zur Betätigung von Ventilen und dergleichen, mit einem eine Polfläche aufweisenden beweglichen Kolben, der in einer seiner beiden stabilen Stellungen von einem Permanentmagneten gehalten wird, wobei dieser Kolben eine mit einer Dämpfungsplatte versehene Anschlagfläche aufweist, die mit einer gehäusefesten Gegenfläche eine Endlage des Kolbens bestimmt. Zur Vermeidung von Schaltgeräuschen ist ohne Verminderung der Haltekräfte vorgesehen, dass zusätzlich zu der Anschlagfläche am Kolben eine Polfläche vorgesehen ist, die mit einer festen Polfläche zusammenwirkt, wobei im Bereich dieser Polflächen eine den Luftspalt zwischen diesen Polflächen überbrückende, den magnetischen Fluss leitende Einrichtung vorgesehen ist. Mit der bekannten Lösung ist ein Magnet geschaffen, der ein kleines Bauvolumen und dennoch starke Haltekräfte aufweist und dessen Geräuschentwicklung bei den Schaltvorgängen minimal ist.By the AT 397 164 B a bistable magnet is known, in particular for the actuation of valves and the like, having a pole face having a movable piston which is held in one of its two stable positions by a permanent magnet, said piston having a damping plate provided with a stop surface which is fixed to the housing Counter surface determines an end position of the piston. To avoid switching noise is provided without reducing the holding forces that in addition to the stop surface on the piston a pole face is provided which cooperates with a fixed pole face, wherein in the region of these pole faces an air gap between these pole faces bridging, the magnetic flux conducting means is provided , With the known solution, a magnet is created, which has a small volume and yet strong holding forces and the noise in the switching operations is minimal.

Durch die DE 690 14 849 T2 ist ein polarisiertes elektromagnetisches Relais mit magnetischer Haftung bekannt, das einen feststehenden Magnetkreis umfasst, der aus der Verbindung eines ersten und eines zweiten Jochs besteht und einen Hohlraum begrenzt, in dem

– ein auf einem Boden des ersten Jochs abgestützter Dauermagnet zur Erzeugung eines ersten magnetischen Polarisierungsflusses angeordnet ist,
– ein auf der Gegenseite des Dauermagneten ruhender Magnetflussverteiler vorgesehen ist,
– ein gleitend gelagerter beweglicher Anker vorhanden ist, der in Richtung einer Längsachse zwischen einer Anzugsstellung und einer Auslösestellung axial verschiebbar ist und eine Polfläche aufweist, die mit dem Magnetflussverteiler über einen in Axialrichtung ausgebildeten Luftspalt zusammenwirkt,
– eine auf einem Isolierstoffeinsatz montierte Zylinderspule vorhanden ist, die den Anker koaxial umgibt und dazu dient, einen dem ersten Polarisierungsfluss entgegengerichteten zweiten magnetischen Steuerfluss zu erzeugen,
– eine Rückzugfeder vorhanden ist, die den Anker bei Erregung der Spule in Richtung der Auslösestellung beaufschlagt, sowie
– ein fest mit dem beweglichen Anker verbundener äußerer Auslösestößel zusammengefasst sind, wobei die Rückzugfeder den Anker vollständig durchragt und wobei sie zwischen dem Magnetflussverteiler und dem äußeren Ende eines Führungsrohres eingesetzt, welches in Richtung der Längsachse eine Durchführungsöffnung im zweiten Joch durchragt und fest mit dem Anker verbunden wird.

By the DE 690 14 849 T2 For example, there is known a polarized magnetic adhesion electromagnetic relay comprising a stationary magnetic circuit consisting of the connection of a first and a second yoke and defining a cavity in which

A permanent magnet supported on a bottom of the first yoke is arranged to generate a first magnetic flux of polarization,
A magnetic flux distributor resting on the opposite side of the permanent magnet is provided,
A slidably mounted movable armature is provided which is axially displaceable in the direction of a longitudinal axis between a tightening position and a release position and has a pole face which cooperates with the magnetic flux distributor via an air gap formed in the axial direction,
A cylindrical coil mounted on an insulator insert coaxially surrounding the armature and serving to generate a second magnetic control flux opposing the first polarizing flux,
- A return spring is present, which acts on the armature upon excitation of the coil in the direction of the release position, as well
- A fixedly connected to the movable armature outer trip rod are summarized, wherein the return spring completely penetrates the armature and wherein it is inserted between the magnetic flux distributor and the outer end of a guide tube, which extends in the direction of the longitudinal axis of a passage opening in the second yoke and fixed to the armature is connected.

Das bekannte polarisierte Relais ist sehr schnell und zuverlässig im Schaltverhalten, bei entsprechend hoher Ansprechempfindlichkeit. Was das Betriebsverhalten, insbesondere die Funktionssicherheit anbelangt, lassen die vorstehend beschriebenen bekannten Lösungen aber noch Wünsche offen.The known polarized relay is very fast and reliable in switching behavior, with a correspondingly high sensitivity. As far as the operating behavior, in particular the functional safety, the above described known solutions but still wishes.

Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Stellvorrichtung der betrachteten Art zur Verfügung zu stellen, die sich durch ein demgegenüber verbessertes Betriebsverhalten auszeichnet.Based on this prior art, the invention has the object to provide an adjusting device of the type considered available, which is characterized by a contrast improved performance.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe mit einer elektromagnetischen Stellvorrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.According to the invention this object is achieved with an electromagnetic actuator having the features of claim 1 in its entirety.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass die Federanordnung eine Entkoppeleinrichtung aufweist, mittels deren in der zweiten Schaltposition die Einwirkung der Federkraft auf die gehäuseseitige Angriffsstelle unterbindbar ist. Dadurch ist das Stellglied in der zweiten Schaltposition nicht nur frei von seitens der Federanordnung angreifenden mechanischen Kräften, sondern die Vorrichtung kann auch so ausgelegt werden, dass das Stellglied in der zweiten Schaltposition im wesentlichen frei von angreifenden Axialkräften ist, indem die Anordnung so getroffen ist, dass sich der Polkörper des Stellgliedes bei der zweiten Schaltposition außerhalb der ins Gewicht fallenden Wirkzone des Feldes der Permanentmagneteinrichtung befindet. Bei einem derartigen Betriebsverhalten eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung mit besonderem Vorteil für den Einsatz für die Motorsteuerung von Kolbenmotoren durch Nockenverstellung, weil sich die Erfindung durch besonders gute mechanische Stelleigenschaften, einschließlich kurzer Stellzeiten und zuverlässiger Stellbewegungen, auszeichnet.According to the characterizing part of claim 1, a significant feature of the invention is that the spring arrangement has a decoupling means, by means of which in the second switching position, the action of the spring force on the housing-side point of attack can be prevented. As a result, the actuator in the second shift position is not only free from mechanical forces acting on the spring arrangement, but the device can also be designed such that the actuator is essentially free of axial forces acting in the second shift position by making the arrangement such that that the polar body of the actuator is located at the second switching position outside the significant operating zone of the field of the permanent magnet device. With such a performance, the device according to the invention is particularly advantageous for use for the engine control of piston engines by cam adjustment, because the invention is characterized by particularly good mechanical properties, including short positioning times and reliable positioning movements.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen bildet der Polkörper einen koaxialen Fortsatz des Stößels des Stellgliedes in Form eines Hohlzylinders, der an dem vom Stößel abgekehrten Ende offen ist und in dem eine Schraubenfeder der Federanordnung angeordnet ist, die sich einerseits am Stößel abstützt und mit ihrem anderen Ende über die Entkoppeleinrichtung mit der gehäuseseitigen Angriffsstelle zusammenwirkt. Diese koaxiale Anordnung der Schraubenfeder ermöglicht eine kompakte Bauweise der Stellvorrichtung, verglichen mit der bekannten, vorstehend genannten Lösung. Zwar ist eine derartige koaxiale Anordnung der Federanordnung bei einer im Dokument EP 1 421 591 B1 aufgezeigten Stellvorrichtung bereits an sich bekannt. Bei dieser gegenüber dem Anmeldungsgegenstand gattungsfremden Lösung ist jedoch die Permanentmagneteinrichtung nicht am Gehäuseboden ortsfest angeordnet, sondern zusammen mit dem Stellglied axial bewegbar. Da die Position des Permanentmagneten einen elementaren Einfluss auf den magnetischen Fluss und damit auf das Betriebsverhalten der Stellvorrichtung hat, ist bei dieser Lösung das Schaltverhalten durch die Beweglichkeit der Permanentmagneteinrichtung in ungünstiger Weise beeinflusst.In particularly advantageous embodiments of the polar body forms a coaxial extension of the plunger of the actuator in the form of a hollow cylinder which is open at the end facing away from the plunger and in which a coil spring of the spring assembly is arranged, which is supported on the one hand on the plunger and with its other end over the decoupling device cooperates with the housing-side attack point. This coaxial arrangement of the coil spring allows a compact design of the adjusting device, compared with the known solution mentioned above. Although such a coaxial arrangement of the spring arrangement is in a document EP 1 421 591 B1 pointed actuator already known. In this respect to the subject of the application, however, the non-generic solution, the permanent magnet device is not fixedly arranged on the housing bottom, but axially movable together with the actuator. Since the position of the permanent magnet has an elementary influence on the magnetic flux and thus on the operating behavior of the adjusting device, in this solution, the switching behavior is influenced by the mobility of the permanent magnet device in an unfavorable manner.

Erfindungsgemäß kann die Anordnung mit Vorteil so getroffen sein, dass die gehäuseseitige Angriffsstelle für die Federanordnung durch die Grundfläche eines an der Permanentmagneteinrichtung anliegenden Flussleitkörpers gebildet ist, von der sich einstückig ein koaxialer Hohlzylinder weg erstreckt, der zum Polkörper des Stellgliedes hin offen ist und eine teleskopartige Führung des Hohlzylinders des Polkörpers bildet. Dadurch ergibt sich eine besonders betriebssichere Führung des Stellgliedes bei besonders kompakter Bauweise.According to the invention, the arrangement can advantageously be made so that the housing-side point of attack for the spring assembly is formed by the base of a voltage applied to the permanent magnet flux collector, from which integrally extends a coaxial hollow cylinder away, which is open to the pole body of the actuator and a telescopic Guiding the hollow cylinder of the polar body forms. This results in a particularly reliable guidance of the actuator in a particularly compact design.

Bei besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen weist die Entkoppeleinrichtung eine Anschlageinrichtung auf, die die beim Ausfahren des Stellgliedes sich vergrößernde Länge der Schraubenfeder auf einen Größtwert begrenzt, bei dem bei der zweiten Schaltposition die Beaufschlagung der gehäuseseitigen Angriffsstelle unterbleibt.In particularly preferred embodiments, the decoupling device has an abutment device, which limits the extension of the actuator in increasing length of the coil spring to a maximum value, in which the application of the housing-side attack point is omitted in the second switching position.

Diesbezüglich kann die Anordnung so getroffen sein, dass die Anschlageinrichtung einen eine Einfassung für das der Angriffsstelle zugekehrte Ende der Schraubenfeder bildenden Anschlagkörper aufweist, der in dem das Federhaus der Schraubenfeder bildenden Hohlzylinder des Hohlkörpers bei der Längenänderung der Schraubenfeder bewegbar geführt ist und bei Erreichung des Größtwertes der Federlänge an einem die Bewegung blockierenden Gegenanschlag des Hohlzylinders anliegt.In this regard, the arrangement may be such that the stop means comprises an enclosure for the attack point facing the end of the coil spring forming stop body, which is guided in which the spring of the coil spring forming hollow cylinder of the hollow body in the change in length of the coil spring and upon reaching the maximum value the spring length rests against a movement blocking counter-stop of the hollow cylinder.

Wenn hierbei der Anschlagkörper durch einen einen Längenabschnitt der Schraubenfeder sowie deren der Angriffsstelle zugekehrtes Ende umfassenden Hülsenkörper gebildet ist und dieser einen gestuften Außendurchmesser und die Führung im Hohlzylinder des Polkörpers einen gestuften Innendurchmesser aufweisen, kann die Anordnung so getroffen sein, dass die als Anschlag und als Gegenanschlag dienenden Stufen an Hülsenkörper bzw. Hohlzylinder derart gelegen sind, dass der Hülsenkörper in den Hohlzylinder hinein frei bewegbar und aus dem Hohlzylinder heraus nur bis zum Größtwert der Federlänge bewegbar ist. Dadurch ist die Entkoppeleinrichtung auf besonders kompakte Weise in den Hohlzylinder des Polkörpers des Stellgliedes integriert.In this case, when the stopper body is formed by a one longitudinal portion of the coil spring and the attack point facing end comprehensive sleeve body and this has a stepped outer diameter and the guide in the hollow cylinder of the pole body a stepped inner diameter, the arrangement can be made so that as a stop and as Counter stop serving stages are located on sleeve body or hollow cylinder such that the sleeve body in the hollow cylinder is freely movable and out of the hollow cylinder out only to the maximum value of the spring length. As a result, the decoupling device is integrated in a particularly compact manner in the hollow cylinder of the polar body of the actuator.

Die Vorrichtung kann mit besonderem Vorteil so gestaltet sein, dass die Spuleneinrichtung die Außenseite des sich von der Permanentmagneteinrichtung weg in Richtung auf das Stellglied erstreckenden Hohlzylinders des Flussleitkörpers umgibt.The device can be designed with particular advantage such that the coil device surrounds the outside of the hollow cylinder of the flux guide body extending away from the permanent magnet device in the direction of the actuator.

Wenn hierbei der Polkörper des Stellgliedes am an den Stößel angrenzenden Ende des Hohlzylinders einen flanschartigen Ringkörper bildet, der bei der ersten Schaltposition am Ende des Hohlzylinder des Flussleitkörpers anliegt, ergibt sich ein besonders vorteilhafter Feldlinienverlauf, insbesondere, wenn sich der Ringkörper radial über den Hohlzylinder des Flussleitkörpers hinaus bis zum Bereich der Spuleneinrichtung erstreckt.In this case, when the polar body of the actuator at the adjoining the plunger end of the hollow cylinder forms a flange-like annular body, the is applied at the first switching position at the end of the hollow cylinder of the flux guide, results in a particularly advantageous field line course, in particular, when the ring body extends radially beyond the hollow cylinder of Flußleitkörpers out to the region of the coil means.

Mit besonderem Vorteil kann dabei vorgesehen sein, dass der Ringkörper des Hohlkörpers, an die Außenseite des Hohlzylinders angrenzend, eine Ringnut aufweist, in die bei der ersten Schaltposition das Ende des Hohlzylinders des Flussleitkörpers eingreift. Bei dadurch bedingtem, optimalen Feldlinienverläuf ist das Stellglied durch die Magnetkraftwirkung der Permanentmagneteinrichtung in der ersten Schaltposition sicher gehalten, auch wenn die Permanentmagneteinrichtung auf begrenzte Magnetfeldstärke ausgelegt ist, so dass das Stellglied in der zweiten Schaltposition praktisch frei von Axialkräften ist.With particular advantage, it may be provided that the annular body of the hollow body, adjacent to the outside of the hollow cylinder, has an annular groove in which engages in the first switching position, the end of the hollow cylinder of the flux collector. In this conditional, optimal Feldlinienverläuf the actuator is held securely by the magnetic force effect of the permanent magnet device in the first switching position, even if the permanent magnet device is designed for limited magnetic field strength, so that the actuator in the second switching position is virtually free of axial forces.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im Einzelnen erläutert. Es zeigen:The invention with reference to an embodiment shown in the drawing will be explained in detail. Show it:

1 einen stark schematische vereinfacht und gegenüber einer praktischen Ausführungsform vergrößert dargestellten Längsschnitt eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung, wobei die erste Schaltposition des Stellgliedes dargestellt ist; 1 a highly schematic simplified and compared to a practical embodiment enlarged illustrated longitudinal section of an embodiment of the adjusting device according to the invention, wherein the first switching position of the actuator is shown;

2 einen der 1 entsprechenden Längsschnitt, wobei die zweite Schaltposition des Stellgliedes dargestellt ist, und 2 one of the 1 corresponding longitudinal section, wherein the second switching position of the actuator is shown, and

3 einen stark vergrößert gezeichneten Teilausschnitt des in 2 mit III bezeichneten Bezirks. 3 a greatly enlarged partial section of the in 2 district designated III.

Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel weist als Betätiger für einen Schaltvorgang, im vorliegenden Fall für eine Nockenverstellung eines nicht gezeigten Verbrennungsmotors, ein Stellglied 2 mit einen Stößel 4 auf, dessen in der Zeichnung obenliegendes Ende als eigentliches Stellorgan dient, und zwar im vorliegenden Falle zur Nockenverstellung eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors. Der Stößel 4 des Stellgliedes 2 ist in einer Führungsbuchse 6 eines Gehäusedeckels 8 axial beweglich geführt, der den oberen Abschluss eines als kreiszylindrischer Topf gestalteten Gehäuses 10 bildet. Das andere, untere Ende ist durch einen Topfboden 12 in Form einer ebenen Platte abgeschlossen. Boden 12, Gehäuse 10 sowie Gehäusedeckel 8 mit der Führungsbuchse 6 sind aus einem weichmagnetischen Metallwerkstoff gebildet, beim Ausführungsbeispiel aus Automatenstahl. An dem im Inneren des Gehäuses 10 befindlichen Ende des Stößels 4 befindet sich ein als Ganzes mit 14 bezeichneter Polkörper. Der aus einem Metall guter magnetischer Leitfähigkeit gebildete Polkörper 14 weist an seinem sich an das Ende des Stößels 4 anschließenden Teil einen eine flanschartige Erweiterung bildenden Ringkörper 16 auf, von dem aus sich ein Hohlzylinder 18 koaxial in Richtung auf den Boden 12 erstreckt. Der Hohlzylinder bildet in seinem Inneren ein Federhaus für eine Schraubenfeder 20, deren in der Zeichnung obenliegendes Ende sich am Stößel 4 abstützt.The embodiment shown in the drawing has as an actuator for a switching operation, in the present case for a cam adjustment of an internal combustion engine, not shown, an actuator 2 with a pestle 4 on, in the drawing overhead end serves as the actual actuator, in the present case for cam adjustment of an internal combustion engine, not shown. The pestle 4 of the actuator 2 is in a guide bush 6 a housing cover 8th guided axially movable, the upper end of a designed as a circular cylindrical pot housing 10 forms. The other, lower end is through a pot bottom 12 completed in the form of a flat plate. ground 12 , Casing 10 as well as housing cover 8th with the guide bush 6 are formed of a soft magnetic metal material, in the embodiment of free cutting steel. On the inside of the case 10 located end of the plunger 4 is one as a whole with 14 designated polar body. The polar body formed of a metal of good magnetic conductivity 14 points to the end of the pestle 4 subsequent part of a flange-like expansion forming annular body 16 on, from which a hollow cylinder 18 coaxial towards the ground 12 extends. The hollow cylinder forms in its interior a barrel for a coil spring 20 whose overhead in the drawing end is on the plunger 4 supported.

Auf dem Topfboden 12 ist ein Dauermagnet 22 in Form einer runden Scheibe festgelegt. Auf dessen Oberseite befindet sich ein Flussleitkörper 24, der eine Grundfläche 26 bildet, die von einem sich koaxial von der Grundfläche 26 weg erstreckenden Hohlzylinder 28 umgeben ist, der eine teleskopartige Führung für den Hohlzylinder 18 des Polkörpers 14 bildet und wie dieser aus magnetisch gut leitendem Metallwerkstoff gebildet ist. Der Hohlzylinder 28 des Flussleitkörpers 24 wiederum ist vom aus Kunststoff gebildeten Spulenkörper 30 einer Stromspuleneinrichtung 32 umgeben, deren elektrische Anschlusseinrichtung in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die Stromspuleneinrichtung 32 ist zum oberen Gehäuseende hin durch einen Dichtring 34 abgedichtet und durch einen Haltering 36 axial gesichert.On the bottom of the pot 12 is a permanent magnet 22 set in the form of a round disc. On the top there is a Flussleitkörper 24 that has a footprint 26 Forms by a coaxially from the base 26 away extending hollow cylinder 28 surrounded, which is a telescopic guide for the hollow cylinder 18 of the polar body 14 forms and how this is formed from magnetically good conductive metal material. The hollow cylinder 28 of the flux-conducting body 24 turn is made of plastic bobbin 30 a current coil device 32 surrounded, the electrical connection device is not shown in the drawing. The current coil device 32 is to the upper end of the housing through a sealing ring 34 sealed and by a retaining ring 36 axially secured.

Die 1 zeigt das Stellglied 2 in der eingefahrenen ersten Schaltposition, in der das Ende des Hohlzylinders 28 des Flussleitkörpers 24 in eine Ringnut 38 im Ringkörper 16 des Polkörpers 14 eintaucht. Das dem Stößel 4 entgegengesetzte, untere Ende der Feder 20, die bei der eingefahrenen Position des Stellgliedes 2 gespannt ist, beaufschlagt mit Federkraft die gehäuseseitige Angriffsstelle 40 an der Grundfläche 26 des Flussleitkörpers 24. Dabei wirkt die Feder 20 mit der Angriffsstelle 40 nicht unmittelbar zusammen, sondern über eine Entkoppeleinrichtung, die einen Hülsenkörper 42 aufweist. Die genauen Einzelheiten dieser Entkoppeleinrichtung sind der 3 deutlicher entnehmbar.The 1 shows the actuator 2 in the retracted first switching position, in which the end of the hollow cylinder 28 of the flux-conducting body 24 in an annular groove 38 in the ring body 16 of the polar body 14 dips. That the pestle 4 opposite, lower end of the spring 20 at the retracted position of the actuator 2 is tensioned, subjected to the housing-side attack point with spring force 40 at the base 26 of the flux-conducting body 24 , The spring acts 20 with the attack site 40 not directly together, but via a decoupling device, the sleeve body 42 having. The exact details of this decoupling are the 3 more clearly removable.

Wie ersichtlich, erstreckt sich der Hülsenkörper 42 über einen Längenabschnitt der Feder 20, der bei der in 1 gezeigten ersten, eingefahrenen Schaltposition näherungsweise der gesamten Federlänge entspricht. Der Hülsenkörper 42 bildet für das der Angriffsstelle 40 zugewandte Ende der Feder 20 eine Einfassung, die bis auf eine zentrale Öffnung 44 geschlossen ist. Etwa auf halber axialer Länge des Hülsenkörpers 42 weist dieser zur Bildung einer Stufe 46 eine Vergrößerung seines Außendurchmessers auf.As can be seen, the sleeve body extends 42 over a length of the spring 20 who is at the in 1 shown first, retracted shift position corresponds approximately to the entire spring length. The sleeve body 42 forms for the attack site 40 facing end of the spring 20 an enclosure that is down to a central opening 44 closed is. At about half the axial length of the sleeve body 42 this leads to the formation of a step 46 an increase in its outer diameter.

Diese Stufe 46 bildet einen Anschlag für einen Gegenanschlag, der durch eine Stufe 48 gebildet ist, an der sich der Innendurchmessers des Hohlzylinders 18 des Polkörpers 14 verringert. Wie der Vergleich der Fig. zeigt, sind die Stufen 46 und 48 so gelegen, dass der Hülsenkörper 42 in den Hohlzylinder 18 hinein frei beweglich ist, um die Feder 20 bei der Bewegung des Stellgliedes 2 in die eingefahrene, erste Stellposition zu spannen, wobei die Feder 20 über den Hülsenkörper 42, die gehäuseseitige Angriffstelle 40 mit Federkraft beaufschlagt. Andererseits kommt es im Zuge der Ausfahrbewegung und der sich dabei ergebenden Vergrößerung der Federlänge der sich entspannenden Feder 20 zu einer Begrenzung der Federlänge, sobald beim Herausbewegen des Hülsenkörpers 42 aus dem Hohlzylinder 18 die Stufen 46 und 48 miteinander zur Anlage kommen, wodurch ein Federanschlag gebildet ist, der die gehäuseseitige Angriffsstelle 40 von der Kraftbeaufschlagung durch die Feder 20 entkoppelt. Somit ist das Stellglied 2 in der ausgefahrenen, zweiten Schaltposition 2 frei von angreifenden Federkräften, was bedeutet, dass das Betriebs- oder Schaltverhalten unbeeinflusst von bei der Herstellung der Federanordnung gegebenenfalls auftretenden Fertigungstoleranzen ist.This level 46 forms a stop for a counter-attack by a step 48 is formed, at which the inner diameter of the hollow cylinder 18 of the polar body 14 reduced. As the comparison of the figure shows, the steps are 46 and 48 so located that the sleeve body 42 in the hollow cylinder 18 into it is free to move around the spring 20 during the movement of the actuator 2 to tension in the retracted, first setting position, wherein the spring 20 over the sleeve body 42 , the housing-side attack site 40 acted upon by spring force. On the other hand, it comes in the course of the extension movement and the resulting increase in the spring length of the relaxing spring 20 to a limitation of the spring length, as soon as moving out of the sleeve body 42 from the hollow cylinder 18 the steps 46 and 48 come into contact with each other, whereby a spring stop is formed, which is the housing-side point of attack 40 from the application of force by the spring 20 decoupled. Thus, the actuator 2 in the extended, second switching position 2 free of attacking spring forces, which means that the operating or switching behavior is unaffected by manufacturing tolerances which possibly occur during the production of the spring arrangement.

Claims

Electromagnetic actuator, in particular for use as a cam phaser for piston engines, with a housing (at least partially in the form of a circular cylindrical pot) ( 10 ), in particular of soft magnetic metal, with one on the bottom of the pot ( 12 ) in the housing ( 10 ) permanent magnet device ( 22 ), with a current coil device ( 32 ) and with a plunger-like, in the housing ( 10 ) axially between retracted first and extended second switching position movable actuator ( 2 ) with a polar body attached thereto ( 14 ) to the actuator ( 2 ) by attractive magnetic force effect of the permanent magnet device ( 22 ) against the between actuator ( 2 ) and a housing-side attack site ( 40 ) acting spring force of a spring arrangement ( 20 ) in the first switching position, from which the actuator ( 2 ) when energizing the coil device ( 32 ) and thereby caused degradation of the magnetic force effect under the influence of the spring force in the second switching position moves, characterized in that the spring arrangement ( 20 ) a decoupling device ( 42 . 46 . 48 ), by means of which in the second switching position the action of the spring force on the housing-side attack point ( 40 ) can be prevented.

Electromagnetic actuator according to claim 1, characterized in that the polar body ( 14 ) a coaxial extension of the plunger ( 4 ) of the actuator ( 2 ) in the form of a hollow cylinder ( 18 ) formed on the stem ( 4 ) turned away end and in which a coil spring ( 20 ) of the spring arrangement is arranged, on the one hand on the plunger ( 4 ) and with its other end via the decoupling device ( 42 ) with the housing-side attack site ( 40 ) cooperates.

Electromagnetic actuator according to claim 2, characterized in that the housing-side attack point ( 40 ) for the spring arrangement ( 20 ) through the base ( 26 ) one at the permanent magnet device ( 22 ) adjoining Flußleitkörpers ( 24 ) is formed, of which integrally a coaxial hollow cylinder ( 28 ) extending to the polar body ( 14 ) of the actuator ( 2 ) is open and a telescopic guide of the hollow cylinder ( 18 ) of the polar body ( 14 ).

Electromagnetic actuator according to claim 2 to 3, characterized in that the decoupling device ( 42 ) an anchor device ( 42 . 46 . 48 ), which during the extension of the actuator ( 2 ) increasing length of the coil spring ( 20 ) is limited to a maximum value, in which at the second switching position, the application of the housing-side attack point ( 40 ) is omitted.

Electromagnetic actuator according to claim 4, characterized in that the stop means comprises an enclosure for the point of application ( 40 ) facing the end of the coil spring ( 20 ) forming stop body ( 42 . 46 ), in which the barrel of the coil spring ( 20 ) forming hollow cylinder ( 18 ) of the polar body ( 14 ) in the change in length of the coil spring ( 20 ) is movably guided and upon reaching the maximum value of the spring length on a movement blocking counter-attack ( 48 ) of the hollow cylinder ( 18 ) is present.

Electromagnetic actuator according to claim 5, characterized in that the stop body by a one longitudinal portion of the coil spring ( 20 ) as well as the point of attack ( 40 ) facing end comprehensive sleeve body ( 42 . 46 ) is formed, that this a stepped outer diameter and the guide in the hollow cylinder ( 18 ) of the polar body ( 14 ) have a stepped inner diameter and that serving as a stop and as a counter stop steps ( 46 . 48 ) on sleeve body ( 42 ) or hollow cylinder ( 18 ) are located such that the sleeve body ( 42 ) in the hollow cylinder ( 18 ) into and out of the hollow cylinder ( 18 ) out only to the maximum value of the spring length is movable.

Electromagnetic actuator according to one of claims 3 to 6, characterized in that the coil device ( 32 ) the outside of the permanent magnet device ( 22 ) away in the direction of the actuator ( 2 ) extending hollow cylinder ( 28 ) of the flux conducting body ( 24 ) surrounds.

Electromagnetic actuator according to claim 7, characterized in that the polar body ( 14 ) of the actuator ( 2 ) on the ram ( 4 ) adjacent end of the hollow cylinder ( 18 ) a flange-like annular body ( 16 ), which at the first Switching position at the end of the hollow cylinder ( 28 ) of the flux conducting body ( 24 ) is present.

Electromagnetic actuator according to claim 8, characterized in that the annular body ( 16 ) radially over the hollow cylinder ( 28 ) of the flux conducting body ( 24 ) to the area of the coil device ( 32 ).

Electromagnetic actuator according to claim 9, characterized in that the annular body ( 16 ) of the polar body ( 14 ) to the outside of the hollow cylinder ( 18 ) adjacent an annular groove ( 38 ), in which at the first switching position, the end of the hollow cylinder ( 28 ) of the flux conducting body ( 24 ) intervenes.