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Die vorliegende Erfindung betrifft eine bistabile elektromagnetische Stellvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Eine derartige Vorrichtung ist aus dem Stand der Technik allgemein bekannt.
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Elektromagnetische Stellvorrichtungen in Form von Akuatoren werden für verschiedenste Stellzwecke benutzt, so etwa für das Verstellen einer Nockenwelle zwischen verschiedenen Eingriffspositionen bei Kraftfahrzeugen. Dabei verfügen konventionelle Aktuatoren, welche typischerweise mit einem Einzugsanker realisiert sind, über eine einzelne stabile Lage (Stellposition), in welcher der Anker üblicherweise von einer Feder gehalten ist. Um eine zweite Stellposition zu erreichen, erfolgt eine Spannungsbeaufschlagung der Spuleneinheit, mit der Wirkung, dass die Federkraft der Feder überwunden wird und der Anker in die zweite Stellposition verbracht wird. Bei derartigen (monostabilen) Stellvorrichtungen muss die Spuleneinheit permanent mit Spannung beaufschlagt werden, um den Anker dauerhaft in der zweiten Stellposition zu halten, so dass sich monostabile Lösungen aufgrund des Energieverbrauchs nicht oder nur begrenzt für Anwendungsfälle eignen, bei welchen der Aktuator häufig in der zweiten Stellposition steht.
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Aus dem Stand der Technik sind daher auch sogenannte bistabile Aktuatoren bekannt, bei welchen die zweite Stellposition durch eine zeitlich begrenzte (typischerweise impulsförmige) Bestromung der Spuleneinheit erreicht werden kann und dann der Anker in dieser Position stromlos (bezogen auf die Spulenbestromung) stabil verbleibt. Ein Beispiel für eine derartige bekannte Vorrichtung zeigt die
DE 201 14 466 U1 .
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Allerdings ist bei diesem Stand der Technik das Zurückstellen, d.h. das Bewegen des Ankers von der zweiten Stellposition zurück in die erste (Ausgangs-)Stellposition, problematisch und wird durch den externen Stellpartner (das zu stellende Aggregat) bewirkt; dies ist jedoch nicht immer möglich oder praktikabel.
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Darüber hinaus besteht im Hinblick auf den Energieverbrauch im Schaltvorgang sowie wirksame Schaltzeiten Verbesserungsbedarf.
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Aus der
GB 1 308 145 A ist ein Fahrzeugtürverriegelungsmechanismus bekannt, der ein Verriegelungsfreigabeelement und Verriegelungsmittel umfasst, die auf dem Freigabeelement betätigbar sind, um dessen Freigabebewegung zu verhindern, wobei die Verriegelungsmittel durch einen Magneten mit Endstücken aus magnetischem Material und einem Kolben betätigt werden, der zwei Permanentmagnete umfasst oder trägt, die in magnetischer Opposition angeordnet sind, wobei die Anordnung so ausgestaltet ist, dass die Erregung des Magneten den Kolben zwischen den Positionen „Verriegeln“ und „Entriegeln“ verschiebt, in denen jeweils der entsprechende der Permanentmagnete angrenzend an das entsprechende Endstück angeordnet und magnetisch angezogen ist, um den Kolben beim Abschalten des Magneten in dieser Position zu halten.
Die auf die Anmelderin zurückgehende
DE 10 2007 028 600 A1 zeigt elektromagnetische Stellvorrichtungen mit einem bügelförmigen Gehäuse und einer Möglichkeit einen Teil einer Stößeleinheit magnetisch an einem Permanentmagnetmittel anzuhaften oder zu befestigen.
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Die auf die Anmelderin zurückgehende
WO 2008 / 014 995 A1 offenbart eine Elektromagnetische Stellvorrichtung mit einem endseitig einen Eingriffsbereich ausbildenden und durch Kraft einer stationär vorgesehenen Spuleneinrichtung bewegbaren langgestreckten Stellelement, das abschnittsweise Permanentmagnetmittel aufweist, die zum Zusammenwirken mit einem stationären Kernbereich ausgebildet sind, wobei dem Kernbereich axial gegenüberliegend ein als Joch wirkendes stationäres Lagerelement für das zumindest abschnittsweisekolbenförmig ausgebildete Stellelement vorgesehen ist, wobei das Stellelement zwei Abschnitte aufweist, wobei ein erster, im Bereich der Permanentmagnetmittel angeordneter Abschnitt hinsichtlich der magnetischen Leitfähigkeit optimiert ist und ein zweiter, im Eingriffsbereich angeordneter Abschnitt verschleißoptimiert ist.
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Die
DE 33 41 625 A1 offenbart eine Solenoideinheit, welche bügelförmig ausgestaltete Hauptjochteil umfasst.
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Die
JP H-02 74 011 A betrifft eine elektromagnetische Stellvorrichtung mit einem bügelförmigen Gehäuse.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine bistabile elektromagnetische Stellvorrichtung zu schaffen, welche energetisch günstig und mit kurzen Schaltzeiten das Bewegen der Ankereinheit zwischen den zwei Stellpositionen ermöglicht, wobei sowohl das Bewegen der Ankereinheit von der ersten in die zweite Stellposition, als auch das Bewegen von der zweiten Stellposition in die erste Stellposition schnell, ohne externen mechanischen Einfluss auf die Ankereinheit (durch einen Stellpartner) und unter Minimierung von Schaltzeiten und Energieaufwand ermöglicht werden soll.
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Die Aufgabe wird durch die bistabile elektromagnetische Stellvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise sind der (stationären) Spuleneinheit in axialer (Bewegungs-)Richtung beidseits Permanentmagnetmittel am Anker zugeordnet, die so wirken und gepolt sind, dass als Reaktion auf ein (impulsförmiges, also zeitlich insbesondere auf den Bewegungsvorgang beschränktes) Gleichspannungssignal die Ankerbewegung in der Art eines Schaltvorgangs erfolgt. Dabei wird gemäß bevorzugter Weiterbildung ein erster Permanentmagnet der Permanentmagnetmittel am Anker von der Spuleneinheit (gemäß bevorzugter Ausführungsform: einer axial einen Mittenbereich des Ankers umgebenden, magnetisch wirksamen Kombination aus Spuleneinheit und stationärem Kernbereich) angezogen, während gleichzeitig, gegenüberliegend bezogen auf die Spuleneinheit, die elektromagnetische Abstoßung eines zweiten Permanentmagneten am Anker erfolgt. Entsprechend ist in sehr wirksamer Weise ein bistabiles, im Hinblick auf das Schalt- und Bewegungsverhalten symmetrisches Antreiben des Ankers bei optimierten Schaltzeiten ermöglicht.
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Energetisch ist die Spuleneinheit so zu bestromen, dass die Abstoßungswirkung auf den am Kernbereich haftenden Permanentmagneten die permanentmagnetische Haftkraft übersteigt; zusätzlich wirksam ist die permanentmagnetische Anziehung durch den (axial gegenüberliegenden) weiteren Permanentmagneten.
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In konstruktiv besonders geeigneter Weise ist zur Realisierung dieser prinzipiellen Funktionalität die Ankereinheit langgestreckt und weist einen mittigen Schaftabschnitt auf, welcher gemäß bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sich durch die Spuleneinheit bzw. den stationären Kernbereich erstreckt und beidends einen Permanentmagneten, jeweils weiter bevorzugt in Scheibenform, realisiert und ggf. mit weiteren magnetisch leitenden Elementen zur Flussführung versehen ist.
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Besonders bevorzugt ist es, eine solche Anordnung radialsymmetrisch auszubilden, so dass dann innerhalb eines zylindrischen Bauraums die Stellvorrichtung ausgebildet werden kann, wobei, bezogen auf einen im Durchmesser verringerten mittigen Schaftabschnitt, die jeweils endseitig ansitzenden Permanentmagneten im Durchmesser vergrößert sind.
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Je nach konkreten Erfordernissen kann eine solche Vorrichtung axial mittig oder exzentrisch im Hinblick auf die Ankerführung ausgestaltet sein, denkbar sind auch andere, schräg geneigte Konfigurationen.
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Gemäß bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung bietet die Ankereinheit zur Realisierung der Eingriffsmittel stirnseitig (ein- oder beidends) eine bevorzugt plane Fläche (Ankerstirnfläche) an, auf welcher dann eine Stößeleinheit sitzt und mit der Ankereinheit bewegt wird; diese Stößeleinheit ist dann zum Zusammenwirken mit einem Stellpartner (Aggregat), z.B. einer Nockenwelle zu deren Verstellung, ausgebildet.
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Besonders günstig und weiterbildungsgemäß bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang, eine derartige eingriffseitige Stößeleinheit nicht fest mit der Ankereinheit zu verbinden, sondern eine lösbare Verbindung zu bewirken. Die vorliegende Erfindung ermöglicht durch das Vorsehen der Permanentmagnetmittel, dass etwa mittels der permanentmagnetischen Haftkraft der Permanentmagnetmittel eine solche metallische Stößeleinheit magnetisch haftend auf einer Ankerstirnfläche aufsitzt, insoweit eine lösbare Verbindung ermöglicht. Auch ist es weiterbildungsgemäß möglich und vorgesehen, eine Mehrzahl derartiger Stößel auszubilden, wobei diese nicht nur axial bzw. achsparallel zur Bewegungsrichtung, sondern auch windschief oder auf andere Weise geführt sein können.
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Im Hinblick auf die konkrete konstruktive Realisierung und das Zusammenwirken einer solchen Stößeleinheit mit einem unterliegenden Permanentmagneten gilt die Offenbarung des deutschen Gebrauchsmusters
DE 20 2008 008 142 U1 der Anmelderin als zur Erfindung gehörig in die vorliegende Anmeldung einbezogen.
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Entsprechend weiterbildungsgemäß ist vorgesehen, die Stößeleinheit nicht ausschließlich aus magnetischem bzw. magnetisch leitendem Material zu bilden; vielmehr ist es für Anwendungsfälle, bei welchen einerseits die beschriebene lösbare Haftwirkung zwischen Ankereinheit und Stößeleinheit erreicht werden soll, andererseits jedoch das unerwünschte Anhaften von metallischem Abrieb im Stellbereich an der Stößeleinheit vermieden werden soll, sinnvoll, den der Ankereinheit entgegengesetzten Eingriffsbereich der Stößeleinheit aus einem nicht-magnetischen Material zu realisieren, welches zudem weiterbildungsgemäß im Hinblick auf seine Härte, Zähigkeit od.dgl. zum Zusammenwirken mit dem Eingriffspartner (z.B. der Nockenwelle) durch geeignete Materialbehandlung optimiert werden kann. Im Rahmen weiterer bevorzugter Ausführungsbeispiele liegt es hier, beide Abschnitte (magnetisch einerseits zum Haften auf bzw. an der Ankerstirnfläche, nicht-magnetisch für einen Aggregateingriff andererseits) als unlösbar verbundene Einheit zu realisieren, wobei sie hier insbesondere Verbindungsverfahren wie Sintern, Reibschweißen od.dgl. anbieten.
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Im Rahmen bevorzugter Weiterbildungen der Erfindung liegt es ferner, die Bewegung der Ankereinheit (in eine oder beide Richtungen der Bewegungslängsachse) durch eine Federwirkung zu unterstützen. Dabei bietet es sich bevorzugt an, eine derartige Feder (z.B. Druckfeder) an der Ankerstirnfläche einends oder beidends abzustützen, wobei ein solches Abstützen sowohl nach innen (d.h. in den Bewegungsraum zwischen Kernbereich und Permanentmagnet), als auch nach außen (etwa eine Stößeleinheit umgebend) erfolgen kann.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht für die bistabile Stellvorrichtung ein Gehäuse vor, welches, bestehend aus magnetisch leitendem Material, Aufgaben der Flussleitung des magnetischen Flusses übernimmt und insoweit sich parallel zur Bewegungslängssachse bevorzugt zwischen den Stellpositionen der beidends an der Ankereinheit vorgesehenen Permanentmagnete erstreckt.
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Aufgrund der günstigen magnetischen Eigenschaften der vorliegenden Erfindung, zur einfachen Montage (und damit Verbesserung der Großserientauglichkeit) sowie zum Erreichen eines kompakten Bauraums ist es dabei erfindungsgemäß, das Gehäuse mittels mindestens eines bügelförmigen Gehäuseelementes zu realisieren, wobei sich erfindungsgemäß das Gehäuse nicht gesamtumfänglich um die Permanentmagnetmittel erstreckt, vielmehr hier lediglich Schenkel eines U- (alternativ L-)förmigen Elementes vorgesehen sind. Wird dann weiter erfindungsgemäß ein Paar derartiger Bügel, axial ausgerichtet entlang jeweiliger Durchbrüche zur Führung des Ankers (genauer: des Schaftabschnittes zwischen den Permanentmagneten), gegeneinander verschachtelt, entsteht eine leicht zu montierende, mechanisch stabile und magnetisch wirksame Gehäusekonstruktion.
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Im Rahmen der Erfindung ist es zudem möglich, die erfindunsgemäße bistabile elektromagnetische Stellvorrichtung als tristabile elektromagnetische Stellvorrichtung weiterzubilden, wobei im Rahmen der Erfindung der Begriff „tristabil“ als speziellere Ausbildung unter dem generellen Begriff „bistabil“ fallen soll. Konkret ist es von der Erfindung gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst, nicht (nur) zwei stabile Zustände mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu realisieren, sondern einen dritten stabilen Zustand zusätzlich zu ermöglichen. Weiterbildungsgemäß im Rahmen der Erfindung geschieht dies dadurch, dass eine dritte (bevorzugt stabile) Mittenposition entlang der Bewegungslängsachse der Ankereinheit durch die Vorrichtung stabil eingenommen werden kann, weiter bevorzugt dadurch, dass auch hier stromlos (d.h. ohne Bestromung der Spuleneinheit) der Anker in dieser Position verbleibt.
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In bevorzugter Realisierung wird diese die Tristabilität bewirkende Position dadurch erreicht, dass die vorteilhaft beidends endseitig vorgesehenen Permanentmagnetmittel der Ankereinheit jeweils so mit einem (mittleren) stationären Kernbereich zusammenwirken, dass durch einander entgegengesetzte Anziehungskräfte keine der Permanentmagneteinheiten an der Kerneinheit haftet, vielmehr beide in einem (bevorzugt gleichen) Abstand von der Kerneinheit stehen, mit der Folge, dass die Ankereinheit die stabile dritte Stellposition in der Mitte zwischen den endseitigen Stellpositionen einnimmt.
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Bevorzugt und im Rahmen der Erfindung kann die Ankereinheit in diese dritte Stellposition durch (einmal-)impulsförmige Bestromung verbracht werden, wobei ein weiterer (Einmal-)impuls, in die eine oder andere Richtung, durch Bestromungsimpulse entsprechender Polarität ausgelöst werden. Alternativ und in der Praxis hat es sich als günstig herausgestellt, die stabile Endposition entweder stromlos oder mittels eines Wechselstromsignals für die Spuleneinheit zu halten (bzw. auch überhaupt erst zu erreichen).
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Die weiterbildunsgemäß vorteilhafte Tristabilität ermöglicht dann völlig neue Einsatzgebiete und Stellaufgaben, insbesondere solche, bei welchen dann gezielt eine Ankereinheit entlang einer Bewegungslängsachse in eine von drei voneinander abgegrenzten, jeweils stabilen Positionen verbracht werden kann, wobei vorteilhaft und weiterbildungsgemäß zumindest zwei von diesen, weiter bevorzugt alle drei, jeweils stromlos stabil sind.
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Im Ergebnis ermöglicht es damit die Erfindung, auf konstruktiv einfache und damit großserientaugliche Weise eine bistabile Stellvorrichtung zu realisieren, welche kurze Stellzeiten mit hoher Energieeffizienz im Betrieb kombiniert.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
- 1: eine schematische Seitenansicht einer nicht von der Erfindung umfassten bistabilen elektromagnetischen Stellvorrichtungen, wobei sich der Anker in einer ersten Stellposition links befindet;
- 2: eine Darstellung analog 1 mit ausgefahrenem Anker in die zweite Stellposition (rechts);
- 3: einen schematischen Längsschnitt durch die Vorrichtungen der 1, 2 in unbestromtem Zustand der Spuleneinheit sowie in der ersten Stellposition links;
- 4: eine Darstellung analog 3 zu Beginn der Bestromung der Spuleneinheit und vor einer Bewegung in die zweite Stellposition;
- 5: eine Perspektivansicht einer bügelförmigen Gehäuseeinheit mit einem Paar von Schenkeln;
- 6: eine erfindungsgemäße Anordnung aus zwei ineinander verschachtelten Gehäusebügeln (5) mit darin geführter Ankereinheit sowie montierter Spuleneinheit;
- 7 bis 9: verschiedene Ansichten der Ankerstirnfläche(n) der Vorrichtung gemäß 6 zum Verdeutlichen des Zusammenwirkens mit einer oder mehreren Stößeleinheiten;
- 10: eine Darstellung analog 2 mit einem Paar von beidseits axial von außen auf die Ankerstirnflächen greifenden Federn;
- 11: eine Variante eines Federeinsatzes zwischen Kernbereich und Permanentmagnet-Ankerscheibe;
- 12: ein Längsschnitt durch eine nicht von der Erfindung erfasste bistabile elektromagnetische Stellvorrichtung, wobei in dieser Ausführungsform, zum Beschreiben einer tristabilen Funktionalität sowie einer Möglichkeit für die Ankereinheit zum Erreichen einer stabilen mittleren Stellposition, geeignete magnetische Flusspfeile eingezeichnet sind, um insoweit den stromlos stabilen Zustand (samt zugehöriger permanentmagnetischer Kraftpfeile) zu verdeutlichen, und
- 13: eine Ansicht analog der 12, jedoch mit einer zusätzlichen Bestromung der Spuleneinheit, durch welche dann das (Mitten-)gleichgewicht der 12 aufgelöst und die Ankereinheit in eine Endposition gebracht werden kann.
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Die 1 bis 4 verdeutlichen die wesentlichen Funktionskomponenten zum Realisieren der bistabilen elektromagnetischen Stellvorrichtung gemäß einer ersten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform samt skizzierten Feldverläufen: Eine Ankereinheit, bestehend aus einem Ankerschaft 10, daran beidends ansitzenden Permanentmagnetscheiben 12 bzw. 14, die Permanentmagnetscheiben jeweils axial auswärts abschließenden Ankerscheiben 16, 18 sowie die Permanentmagnetscheiben 12, 14 axial einwärts begrenzenden inneren Scheiben 20, 22 ist in einer stationären Kernanordnung 24 axial verschieblich geführt. Die Kerneinheit 24 wirkt zusammen mit einer Spuleneinheit 26, welche (vgl. insbesondere die Schnittansichten der 3, 4) den Schaftbereich 10 umgebend angeordnet ist. Radial mantelseitig ist die Anordnung umschlossen von einer stationären Gehäuseschale 30.
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Die Bistabilität dieser Anordnung wird dadurch erreicht, dass in einem jeweiligen Endzustand (Stellposition) in axialer Richtung einer der Permanentmagneten 12, 14 (über die zwischenliegenden Scheiben 20 bzw. 22) am magnetischen Kern 24 haftet; so haftet in der Stellposition der 1 der rechts gelegene Permanentmagnet 14 an der Kerneinheit 24, während der Permanentmagnet 12 axial ausgefahren ist. Die 2 verdeutlicht den umgekehrten, axial verschobenen Zustand des Ankers (zweite Stellposition).
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Die 3 und 4 verdeutlichen in diesem Zusammenhang die Wirkung der Permanentmagneten bzw. eines Bestromungsimpulses der Spule: Die 3, entsprechend der Position der 1, verdeutlicht das Permanentmagnetfeld der scheibenförmigen Permanentmagneten 12, 14 (in der gezeigten Weise axial magnetisiert), wobei der magnetische Kreis über die Scheiben 16, 20 bzw. 18, 22 und das umschließende Gehäuse bzw. den Schaft 10 geschlossen ist.
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Bei Bestromung der Spuleneinheit 26 mit einem (impulsförmigen) Gleichspannungssignal einer ersten Polarität entsteht ein zusätzlicher magnetischer Fluss, verdeutlicht durch die Pfeilschaar 32. Diese, entgegengesetzt gerichtet dem Permanentmagnetfeld des rechtsseitigen Permanentmagneten 14, erzeugt unter Aufhebung der permanentmagnetischen Anziehung an den Kern 24 eine abstoßende Kraft auf die Ankereinheit, welche die Ankereinheit (in der Figur rechts) dann in die zweite Stellposition der 2 treibt. Unterstützt wird dieser Effekt durch eine anziehende Wirkung zwischen dem Magnetfeld der Spuleneinheit und dem Permanentmagnetfeld des linksseitigen Permanentmagneten 12, welcher (vgl. die Darstellung der 3, 4), bezogen auf den gegenüberliegenden Permanentmagneten, in axialer Richtung entgegengesetzt gepolt ist.
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Die 5, 6 verdeutlichen, wie das erfindungsgemäße Gehäuse 30 in eleganter Weise aus bügelförmigen Elementen platz- und aufwandssparend hergestellt werden kann; genauer gesagt ist ein in der 5 gezeigtes U-förmiges Bügelelement 34 gebildet aus einem Paar von Schenkeln 36 (diese erstrecken sich, vgl. die Darstellung der 6, parallel zur axialen Bewegungsrichtung) sowie einem Mittenabschnitt 38, welcher beide Schenkel 36 verbindet. Der Mittenabschnitt 38 weist einen zentralen Durchbruch 39 auf, durch welchen sich der Schaftabschnitt 10 des Ankers bewegen kann.
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Die 6 verdeutlicht, wie in ineinander geschachtelter Weise ein Paar von Gehäuseelementen 34 das Gehäuse für die Stellvorrichtung ausbilden und innen den Kern- bzw. Spulenbereich 24, 26 umschließen, während, endseitig am Schaft 10 sitzend, die jeweiligen scheibenförmigen Permanentmagneten mit zugehörigen inneren bzw. Ankerscheiben, zwischen den jeweiligen Paaren von Schenkeln 36, nach auswärts geführt werden können.
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Anhand der
7 bis
9 wird verdeutlicht, dass eine stirnseitige Außenfläche der Ankerscheiben
17 bzw.
18 verschiedene Möglichkeiten anbietet, um damit aufsitzende Stößelelemente (Stößeleinheiten)
40 anzutreiben. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen ist mindestens ein Stößelelement
40 (alternativ auch zwei oder mehrere, vgl. die
8,
9, wobei die
9 auch in die entgegengesetzte Richtung ein Stößelelement trägt) mittels magnetischer Haftkraft aufgesetzt, dadurch, dass das Stößelelement
40 aus magnetischem Material vom Permanentmagneten
12 bzw.
14 auf der jeweiligen flachen Stirnfläche gehalten ist (dies kann achsparallel, zentrisch, alternativ auch windschief geschehen, je nach Konfiguration). Zur näheren Offenbarung wird diesbezüglich verwiesen auf die Patentoffenlegung
DE 10 2007 028 600 A1 bzw. die Gebrauchsmus- terveröffentlichung
DE 20 2008 008 142 U1 der Anmelderin, welche verschiedene Wege offenbaren, wie eine Stößeleinheit (lösbar) mit einer eine Permanentmagnetscheibe aufweisenden Ankereinheit zusammenwirken kann.
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Zusätzlich weiterbildungsgemäß ist vorgesehen, dass die langgestrecktzylindrisch gezeigte Stößeleinheit gebildet ist aus mehreren axial aneinandergrenzenden Abschnitten; bevorzugt ist dabei ein auf die Außenfläche der Ankerscheibe greifender Abschnitt magnetisch, um insoweit die vorteilhafte lösbare Haftwirkung zu erzielen. Dagegen ist es bevorzugt, ein entgegengesetztes freies Ende, welches in ansonsten bekannter, jedoch in den Figuren nicht gezeigter Weise mit einem Stellpartner (Aggregat), etwa einer Nockenwelle, zusammenwirkt, aus nicht-magnetischem Material auszugestalten. Dies hat andererseits den Vorteil, dass im praktischen Betrieb dann kein magnetischer Abrieb anhaften kann. Auch gibt es die Möglichkeit, einen solchen Bereich geeignet zu härten bzw. für seinen Eingriffszweck geeignet verschleißfest auszubilden. Die beschriebenen Abschnitte können dann in geeigneter Weise, z.B. über Sintern, Reibschweißen od.dgl., dauerhaft und unlösbar zusammengefügt werden.
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Die 10 und 11 verdeutlichen Möglichkeiten, wie, aufbauend auf der Konfiguration der 1 bzw. 2, eine oder zwei Druckfedern 50, 52 (von außen) bzw. 54 (zwischen Kern und innerer Scheibe 20, 22) kraftverstärkend, dämpfend oder auf andere, ansonsten bekannte Weise eingesetzt werden können.
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Die 12 und 13 verdeutlichen eine weitere nicht erfindungsgemäße Ausführungsform, wobei gleiche Bezugszeichen mit dem ersten Ausführungsbeispiel insoweit identische bzw. äquivalente Funktionskomponenten bezeichnen.
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Die Längsschnittansicht der 12 verdeutlicht den leicht abweichenden konstruktiven Aufbau der Ankereinheit, wobei hier der mittlere Schaftbereich 10 zusätzlich um permanentmagnetisch flussleitende Abschnitte 60 ergänzt wurde, welche gleichermaßen kernseitig als Scheiben 62 eine Flussleitwirkung über das umgebende Gehäuse 30 ermöglichen. Insoweit verdeutlichen die geschlossenen dünnen Pfeilscharen 66 einen permanentmagnetischen Fluss, in der in 12 gezeigten Weise symmetrisch, der das Halten der Ankereinheit in einer Mittelposition zwischen beiden Endpositionen, wie im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, ermöglicht. Genauer gesagt verdeutlichen zwei in 12 als dicke Pfeile 68 gezeigte permanentmagnetische Kraftpfeile, wie durch permanentmagnetische Anziehungskraft der Scheiben 12, 14 und ohne Bestromung der Spule ein stabiler Mittenzustand erreicht wird, da, bei annähernd gleicher permanentmagnetischer Anziehungskraft und symmetrischer Geometrie, insoweit die aufeinandergerichteten Kräfte 68 sich neutralisieren. Erreicht werden kann dieser Zwischenzustand durch ein impulsförmigbefristetes Bestromen der Spuleneinheit, um insoweit die Ankereinheit in diesen Zustand zu bringen, wobei das Bestromen beendet wird, bevor ein Anschlag am gegenüberliegenden Ende erfolgt.
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Aufbauend auf der Geometrie der 12 verdeutlicht die nunmehr mögliche Bestromung, wie durch einen Impuls und gemäß Pfeilschar 70, eine abstoßende Wirkung im linksseitigen Bereich in der Figur erzeugt wird (insoweit der linksseitige Pfeil gegenüber dem rechten vergrößert ist), mit der Wirkung, dass sich als Reaktion auf den Strominpuls der Anker in die rechte Endposition aus der stabilen Mittelposition bewegt.
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Ergänzend vorteilhaft hat sich im Rahmen der Realisierung des beschriebenen Ausführungsbeispiels herausgestellt, dass ein Verbringen bzw. Halten in einer Mittenposition gemäß 12 auch möglich ist durch eine Bestromung der Spuleneinheit mit einem Wechselsignal; bei geeigneter Frequenzeinstellung führt dies dazu, dass, durch permanentes Umpolen, die Mittelposition zuverlässig erreicht und gehalten werden kann.
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Die vorliegende Erfindung eignet sich in besonders günstiger Weise zur Ausbildung einer Nockenwellenverstellung, so dass die Verwendung für den Zweck der Nockenwellenverstellung eines Verbrennungsmotors als zur vorliegenden Erfindung gehörig beansprucht wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch darauf nicht beschränkt. Vielmehr eignet sich die vorliegende Erfindung für jeglichen Stellzweck, welcher ein bistabiles elektromagnetisches Stellen ermöglicht oder einsetzt.
