DE102009043199A1

DE102009043199A1 - Elektromagnetbefestigung und Steuersystem für einen variablen Nockenwellenversteller, der ein Magnetorheologisches Fluid enthält

Info

Publication number: DE102009043199A1
Application number: DE102009043199A
Authority: DE
Inventors: Roger 48114 Brighton Meyer; Jesse Waterford Myers
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-10-16
Filing date: 2009-09-26
Publication date: 2010-04-22
Also published as: US20100095919A1; US8096273B2

Abstract

Es wird ein durch ein magnetorheologisches Fluid gesteuerter Nockenwellenversteller bereitgestellt, der einen Stator mit einwärts gerichteten Vorsprüngen, die dazwischen Arbeitsräume definieren, aufweist. Der Stator ist dazu geeignet, über ein Ventiltriebritzel und eine -kette mit der Kurbelwelle verbunden zu werden. Ein Rotor befindet sich radial im Inneren des Stators und ist mit der Nockenwelle verbunden. Rotoransätze erstrecken sich vom Rotor radial auswärts in die Arbeitsräume und teilen sie in erste und zweite Kammern an beiden Seiten der Rotoransätze. Ein magnetorheologisches Fluid befindet sich in den Kammern, und die Kammern an beiden Seiten jedes Rotoransatzes sind über einen Freiraum zwischen der radial äußeren Fläche der Ansätze und der Innenfläche des Stators, die sich zwischen den Vorsprüngen befindet, verbunden. Der Rotor ist mit der Nockenwelle verbunden. Ein elektromagnetischer Aufbau ist neben dem Stator angebracht und umfasst zumindest einen Elektromagnet zusammen mit zumindest einem eisenhaltigen Fokussierstück. In einer Ausführungsform sind mehrere der Elektromagnete in der Achsenrichtung von den Arbeitskammern, die das magnetorheologische Fluid halten, beabstandet. In einer anderen Ausführungsform ist der elektromagnetische Aufbau durch eine Spule gebildet, die radial von den Arbeitskammern, welche das magnetorheologische Fluid halten, beabstandet ist. In beiden Fällen wird das Magnetfeld vom Elektromagnet/von den Elektromagneten und dem ...

Description

Bezeichnung der Erfindung
Elektromagnetbefestigung und Steuersystem für einen variablen Nockenwellenversteller, der ein Magnetorheologisches Fluid enthält
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Nockenwellenphasenverstellmechanismen, die die Drehwinkelposition einer Nockenwelle in Bezug auf eine Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verändern, indem sie ein mit Druck beaufschlagtes Hydraulikfluid verwenden, um ein Drehbetätigungselement zu steuern, und typischerweise Motoröl verwenden, das durch die Ölpumpe geliefert wird, sind bekannt. Doch derartige hydraulisch betätigte Versteller können einen hohen Ölbedarf aufweisen, und das Leistungsverhalten kann abhängig von der Temperatur des Motoröls schwanken. Ferner benötigen derartige Systeme Ölflusssteuerventile und komplexe Durchgänge, um das mit Druck beaufschlagte Hydraulikfluid von der Motorölversorgung zum sich drehenden, hydraulisch betätigten Nockenwellenverstellaufbau zu führen.
Um auf die Nachteile derartiger Nockenwellenverstellaufbauten, die durch ein mit Druck beaufschlagtes Hydraulikfluid betätigt werden, einzugehen, wurde auch vorgeschlagen, in einem Motornockenwellenversteller einen geschlossenen Hydraulikkreis zu verwenden, wobei der Hydraulikkreis ein magnetorheologisches Fluid als Hydraulikdruckmedium einsetzt. Dies ist in PCT/GB02/05464 offenbart. In dieser Offenbarung wird ein Nockenwellenversteller bereitgestellt, der einen an der Nockenwelle angebrachten Rotor und einen Stator, der über eine Steuerkette und ein Ventiltriebritzel mit der Kurbelwelle verbunden ist, aufweist. Hydraulische Arbeitskammern befinden sich an entgegengesetzten Seiten von zwei Flügeln, die sich vom Rotor in Arbeitskammern erstrecken, welche im Stator definiert sind. Das magnetorheologische Fluid fließt über Durchgänge, die die einander gegenüberliegenden Kammern verbinden, frei zwischen den Kammern. Der Fluss des magnetorheologischen Fluids durch den Durchgang wird durch die selektive Anlegung eines Magnetfelds gesteuert.
Magnetorheologische Fluida sind Materialien, die auf ein angelegtes Magnetfeld mit einer Veränderung ihrer Eigenschaften reagieren. In diesem Fall verursacht die Anlegung eines Magnetfelds, dass die Viskosität des magnetorheologischen Fluids stark bis zu einem faktisch festen Zustand ansteigt. Magnetorheologische Fluida weisen eine sehr schnelle Reaktionszeit auf, und ihre Fließeigenschaften ändern sich innerhalb von Millisekunden von der Anlegung oder Beseitigung des Magnetfelds. Ein Beispiel ist MRF-122EG von der Lord Corp.
Im Fall eines Nockenwellenverstellers wird, da der Rotor, der typischerweise mit der Nockenwelle verbunden ist, in Bezug auf den Stator innerhalb eines definierten Drehwinkels auf Basis des Arbeitswegs, der für die Flügel in der Arbeitskammer verfügbar ist, in seiner Position schwankt, der Elektromagnet betätigt und die Position des Rotors infolge der Blockierung des Durchgangs zwischen den Kammern durch die Änderung des Zustands des magnetorheologischen Fluids als Reaktion auf die angelegte magnetische Kraft in Bezug auf den Stator hydraulisch gesperrt, wenn eine gewünschte Position erreicht ist.
DE 102 33 044 A1 offenbart ebenfalls eine durch ein magnetorheologisches Fluid betätigte Nockenwellenstellvorrichtung, bei der Durchgänge zwischen den Arbeitskammern über Öffnungen, die durch die Flügel des Rotors hindurch definiert sind, bereitgestellt sind. Doch bei diesen Vorrichtungen des bekannten Stands der Technik ist es nötig, dem Elektromagnet Strom bereitzustellen, während sich dieser mit der Nockenwellenstellvorrichtung dreht. Ferner verändern sich diese Lösungen des Stands der Technik von einem Fluidzustand mit geringer Viskosität, wenn keine elektromagnetische Kraft angelegt wird, zu einem beinahe festen Zustand, wenn die elektromagnetische Kraft angelegt wird, was ein gesteuertes Verschieben der Phasenposition der Nockenwelle in Bezug auf die Kurbelwelle komplizierter macht.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt einen Nockenwellenversteller, der ein magnetorheologisches Fluid verwendet, um die Winkelposition zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotor aufrechtzuerhalten, bereit, der auf die Probleme des Stands der Technik eingeht.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Nockenwellenversteller einen Stator mit einwärts gerichteten Vorsprüngen, die dazwischen Arbeitsräume definieren. Der Stator ist dazu geeignet, über ein Ventiltriebritzel und eine -kette mit der Kurbelwelle verbunden zu werden. Ein Rotor befindet sich radial im Inneren des Stators und ist mit der Kurbelwelle verbunden. Rotoransätze erstrecken sich radial auswärts vom Rotor in die Arbeitsräume und teilen sie in eine erste und eine zweite Kammer an den beiden Seiten der Rotoransätze. In den Kammern befindet sich ein magnetorheologisches Fluid, und die Kammern an den beiden Seiten jedes Rotoransatzes sind über einen Freiraum zwischen der radial äußeren Fläche der Ansätze und der Innenfläche des Stators, die sich zwischen den Vorsprüngen befindet, miteinander verbunden. Ein elektromagnetischer Aufbau ist neben dem Stator angebracht und umfasst zumindest einen Elektromagnet zusammen mit zumindest einem eisenhaltigen Fokussierstück. In der ersten Ausführungsform sind mehrere der Elektromagnete in der Achsenrichtung von den Arbeitskammern, die das magnetorheologische Fluid halten, beabstandet. In einer zweiten bevorzug ten Ausführungsform ist der Elektromagnet durch eine Spule gebildet, die radial von den Arbeitskammern, welche das magnetorheologische Fluid halten, beabstandet ist. In beiden Fällen wird das Magnetfeld vom Magnet und dem eisenhaltigen Fokussierstück über eine kleine Luftspaltbeabstandung zwischen dem Elektromagnetaufbau und dem sich bewegenden Nockenwellenversteller in den Versteller geführt.
Der Elektromagnet/die Elektromagnete ist/sind mit der Motorsteuereinheit (motor control unit, ECU) verbunden und wird/werden unter Verwendung von Impulsbreitenmodulations(pulse width modulation, PWM)signalen aktiviert. Wenn die Signale von 0% bis zu einem Maximum von 100% zunehmen, wird die Viskosität des magnetorheologischen Fluids dicker, bis es bei einem PWM-Signal von 100% beinahe fest ist. Dies gestattet, dass die Position des Rotors in Bezug auf den Stator durch fortlaufendes Einstellen der Viskosität des magnetorheologischen Fluids unter Verwendung der ECU mit einer gewissen Steuerung eingestellt wird. Da die Bewegung des Rotors in Bezug auf den Stator auf Basis der Nockenwellendrehkraft auftritt, die über den Eingriff und das Lösen der Nockenhebeflächen mit den entsprechenden Hebern bereitgestellt wird, kann dies in einem PWM-Signalzustand von 0% zu einer raschen Schwankung zwischen den Höchsteinstellpositionen des Rotors in Bezug auf den Stator führen, die nur durch die Anschläge, die durch die Statorvorsprünge geschaffen werden, beschränkt ist. Das Verwenden der PWM-Signalsteuerung und das allmähliche Erhöhen des Signals von 0%, um die Viskosität des magnetorheologischen Fluids allmählich zu erhöhen, verhindert derartige schnelle Schwankungsbewegungen des Rotors in Bezug auf den Stator, und das Verwenden einer Rückkopplungspositionserfassung der Nockenwelle zur ECU gestattet der ECU, den Rotor (und somit die Nockenwelle) mit einer höheren Genauigkeit in eine gewünschte Position zu sperren.
In der ersten bevorzugten Ausführungsform werden die Elektromagnete über eine Anbringungsplatte gehalten, die in der Achsenrichtung vom Versteller beabstandet ist.
In der zweiten bevorzugten Ausführungsform hält die Anbringungsplatte den Elektromagnet in einer radial beabstandeten Position um den Nockenwellenversteller.
Vorzugsweise sind die Räume zwischen dem Stator und dem Rotor unter Verwendung von O-Ring- und/oder Kombinations-O-Ring/Lippen-Dichtungen abgedichtet, um zu verhindern, dass das magnetorheologische Fluid aus dem Versteller entweicht, und auch um zu verhindern, dass Luft in den Versteller eindringt. Die Anbringungsplatten für die Elektromagnete können aus jedem beliebigen geeigneten Metall- oder Polymermaterial bestehen und können formgepresst sein.
In der zweiten Ausführungsform der Erfindung mit dem radial beabstandeten Elektromagnet umfasst die Halteplatte vorzugsweise einen Haltering, der von der radial äußeren Fläche des Stators beabstandet ist, und in den oder auf den die elektromagnetische Spule gewickelt ist. Im Inneren des Halterings ist ein eisenhaltiger Fokussierring angebracht, um das elektromagnetische Feld zu den Arbeitskammern mit dem magnetorheologischen Fluid zu fokussieren.
In beiden bevorzugten Ausführungsformen ist ein Ausrichtungsmerkmal zur genauen Anordnung des elektromagnetischen Halteaufbaus um den Versteller 10 bereitgestellt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dieses Ausrichtungsmerkmal dazu gestaltet, sich rasch abzunutzen, und kann es aus einem Polymermaterial niedriger Dichte bestehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorhergehende Zusammenfassung und die folgende ausführliche Beschreibung werden besser verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen werden, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichen. In den Zeichnungen
ist 1 eine axiale Querschnittansicht eines durch ein magnetorheologisches Fluid betätigten Nockenwellenverstelleraufbaus nach der vorliegenden Erfindung;
ist 2 eine Querschnittansicht durch den Versteller von 1 entlang der Linien 2-2 in 1;
ist 3 eine perspektivische Ansicht eines elektromagnetischen Aufbaus des Nockenwellenverstellers von 1;
ist 4 eine Aufrissansicht der rechten Seite des elektromagnetischen Aufbaus von 3;
ist 5 eine vordere Aufrissansicht des elektromagnetischen Aufbaus entlang der Linien 5-5 in 4;
ist 6 eine teilweise zerlegte hintere perspektivische Ansicht, die den Einbau der Elektromagnete in die Anbringungsplatte des elektromagnetischen Aufbaus von 3 zeigt;
ist 7 eine Querschnittansicht durch den in 1 gezeigten durch ein magnetorheologisches Fluid betätigten Nockenwellenversteller mit einer zweiten Ausführungsform eines elektromagnetischen Aufbaus;
ist 8 eine Aufrissansicht der in 7 gezeigten zweiten Ausführungsform des Halteaufbaus;
ist 9 eine hintere Aufrissansicht des in 8 gezeigten Halteaufbaus; und
ist 10 eine hintere perspektivische Ansicht des in 8 gezeigten elektromagnetischen Aufbaus.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In der folgenden Beschreibung wird nur zur Bequemlichkeit eine bestimmte Terminologie verwendet, die nicht beschränkend ist. Die Worte „vorder”, „hinter”, „ober” und „unter” bezeichnen Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Die Worte „einwärts” und „auswärts” beziehen sich auf Richtungen zu den Teilen, auf die in den Zeichnungen Bezug genommen wird, hin und davon weg. Eine Bezugnahme auf eine Liste von Objekten, die als „zumindest eines aus a, b oder c” angegeben sind (wobei a, b und c die aufgelisteten Objekte darstellen), bedeutet jedes beliebige der Objekte a, b oder c oder Kombinationen davon. Die Ausdrücke „Nockenwelle”, „Versteller” und „Stellvorrichtung” werden austauschbar verwendet. Magnetorheologisches Fluid wird auch als „MR-Fluid” bezeichnet. Die Terminologie enthält die oben ausdrücklich angeführten Worte, Ableitungen davon, und Worte von ähnlicher Bedeutung.
Unter Bezugnahme auf 1 bis 6 ist eine erste Ausführungsform eines magnetorheologisch betätigten Nockenwellenverstellers 10 gezeigt. Wie in 1 und 2 ausführlich gezeigt umfasst der Nockenwellenversteller 10 einen Stator 12, der mit einem Ventiltriebritzel oder einer -scheibe 14 zur Verbindung über ein Zugelement wie eine Ventiltriebkette oder einen -riemen oder einen Getriebestufenantrieb mit der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verbunden ist. Wie am deutlichsten in 2 gezeigt umfasst der Stator 12 einwärts gerichtete Vorsprünge 16, die Arbeitsräume 18 für das magnetorheologische Fluid definieren. Ein Rotor 20 befindet sich im Stator 12 und umfasst eine Außenfläche, an der die einwärts gerichteten Vorsprünge 16 des Stators gleitend gehalten werden. Rotoransätze 22 erstrecken sich vom Rotor 20 radial auswärts in die Arbeitsräume 18, die durch den Stator 12 definiert werden, und teilen die Arbeitsräume 18 in einen ersten Satz von Kammern 24 und einen zweiten Satz von Kammern 26, wobei sich der erste und der zweite Satz von Kammern 24, 26 an entgegengesetzten Seiten der Rotoransätze 22 befinden. Obwohl drei Sätze von Kammern 24, 26 und Ansätzen 22 gezeigt sind, kann diese Anzahl verändert werden. Der Rotor 20 umfasst vorzugsweise einen Zeitsteuerungsstift 28, der wie mit den gestrichelten Linien in 1 gezeigt im vorderen Ende einer Nockenwelle 30 eines Verbrennungsmotors aufgenommen werden kann. Eine Schraubenfeder 32 ist zwischen dem Stator 12 und dem Rotor 20 angeschlossen, um die Kraft, die benötigt wird, um eine Zeittaktposition des Rotors 20 in Bezug auf den Stator 12 vorzuschieben oder zurückzuhalten, auszugleichen. Die Feder 32 wird über einen Federhalter 34, der vorzugsweise auch als Auslöserrad für einen Positions- oder Zeittaktsensor 52 dient, welcher an die Motorsteuereinheit (ECU) 50 angeschlossen ist, am Rotor 20 gehalten. Vorzugsweise ist in den Arbeitsräumen 18 zwischen der radial äußeren Fläche der Rotoransätze 22 und der Innenfläche des Stators 12 wie in 2 gezeigt ein Raum bereitgestellt. Dies gestattet dem MR-Fluid, sich zwischen dem ersten Satz von Kammern 24 und dem zweiten Satz von Kammern 26 zu bewegen, wenn kein elektromagnetisches Feld angelegt ist und das MR-Fluid eine niedrige Viskosität aufweist.
Vorzugsweise sind das Ventiltriebritzel 14, der Stator 12 und der Rotor 20 aus einem nicht ferromagnetischen Material wie etwa Aluminium gebildet, um den nachstehend ausführlicher beschriebenen magnetischen Kreis nicht störend zu beeinflussen. Das MR-Fluid füllt den ersten und den zweiten Satz von Kammern 24, 26. Vorzugsweise sind an beiden Seiten des Rotors 20 Dichtungen 36 angeordnet, um den ersten und den zweiten Satz von Kammern 24, 26 abzudichten, um zu verhindern, dass das MR-Fluid entweicht. Bei den Dichtungen 36 kann es sich um O-Ring-Dichtungen, Lippendichtungen oder, wie veranschaulicht, um eine Kombination aus einer O-Ring-Dichtung, die eine oder mehrere sich davon erstreckende Lippendichtungen umfasst, handeln.
Wie in 1 ausführlich gezeigt ist hinter dem Nockenwellenversteller 10 ein elektromagnetischer Aufbau 40 am Motor angebracht. Der elektromagnetische Aufbau 40 umfasst eine Befestigungsplatte 41 mit mehreren Elektromagneten 44, die sich in Magnetanbringungslöchern 42 befinden. Eisenhaltige Fokussierscheiben 45 befinden sich an den Seiten der Elektromagnete 44, die zum Nockenwellenversteller gerichtet ist. In der Platte 41 sind Anbringungslöcher 46 bereitgestellt, um den elektromagnetischen Aufbau 40 in einer Position hinter dem Nockenwellenversteller 10 am Motor anzubringen. Es ist eine Durchgangsöffnung 48 bereitgestellt, in die sich die Vorderseite der Nockenwelle 30 zur Anbringung am Rotor 20 des Nockenwellenverstellers 10 erstreckt. Die Elektromagnete 44 sind vorzugsweise von der Hinterseite der Platte 41 her eingesetzt, und die eisenhaltigen Fokussierscheiben 45 zum Fokussieren der elektromagnetischen Strahlung befinden sich in nächster Nähe zum Stator 12 an der Vorderseite.
Wie in 1 gezeigt ist die hintere Wand des Stators 12 vorzugsweise über das Ventiltriebgetrieberad gebildet, und sind die Elektromagnete 44 mit einem kleinen Abstand in der Achsenrichtung angeordnet, um eine Drehung des Verstellers 10 innerhalb eines Kontakts mit den eisenhaltigen Scheiben 45 zu gestatten. Die Anordnung der Elektromagnete 44 ist direkt mit den Arbeitskammern 24, 26 ausgerichtet, und auf Basis der Drehgeschwindigkeit des Verstellers werden vier gleichmäßig beabstandete Elektromagnete für ausreichend gehalten, um den Zustand des MR-Fluids aufrechtzuerhalten, wenn die Elektromagnete 44 durch das PWM-Signal von der ECU aktiviert werden.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in 7 bis 10 gezeigt, wobei der Versteller 10 wie oben beschrieben ausgeführt ist. Doch in diesem Fall stellt der Elektromagnetaufbau 60 einen einzelnen ringförmigen Elektromagnet bereit, der den Stator 12 des Verstellers 10 im Bereich der Arbeitskammern 24, 26 vollständig radial umschließt. Wie in 8 bis 10 gezeigt umfasst der Elektromagnetaufbau 60 ein Gehäuse 62 mit Anbringungslöchern 68, um den Elektromagnetaufbau an der Vorderseite des Nockenwellenverstellers 10 in Position anzubringen. Das Gehäuse 62 umfasst einen Haltering 63, in oder um den die elektromagnetische Spule 64 gewickelt ist. Ein eisenhaltiger Fokussierring 66 befindet sich radial einwärts der Spule 64 und wird verwendet, um die elektromagnetische Strahlung zum ersten und zweiten Satz von Kammern 24, 26 zu richten, um das MR-Fluid zu aktivieren. Das Gehäuse 62 kann aus einem Nichteisen- oder einem Polymermaterial bestehen und kann gegossen oder geformt sein.
Im Hinblick auf den kleinen radialen Abstand, der zwischen dem eisenhaltigen Ring 66 und der Außenseite des Stators 12 erwünscht ist, muss der Elektromagnethalteaufbau 60 eng mit dem Versteller 10 ausgerichtet sein, um eine Behinderung oder einen Kontakt zwischen dem Versteller 10 und dem eisenhaltigen Ring 66 zu verhindern. Dies kann mit dünnen sich abnutzenden Distanzstücken bewerkstelligt werden, die sich an den eisenhaltigen Scheiben 45 oder am eisenhaltigen Ring 66 befinden und bei denen es sich vorzugsweise um ein Polymermaterial niedriger Dichte handelt.
Im Betrieb sind die einzelnen Elektromagnete 44 des Elektromagnetaufbaus 40 oder ist die elektromagnetische Spule 64 des Elektromagnetaufbaus 60 an die ECU für den Motor angeschlossen und wird die Magnetfeldstärke durch die ECU 50 unter Verwendung eines PWM-Signals von der ECU 50 von 0% bis 100% verändert. Die Position des Rotors 20 (und somit der Nockenwelle) in Bezug auf den Stator 12 wird über den Sensor 52 vom Auslöserrad 34 gemessen. Die ECU betätigt den Elektromagnet/die Elektromagnete 44, 64 unter Verwendung des PWM-Signals von der ECU 50. Das Signal kann von 0%, wobei sich das MR-Fluid bei seiner niedrigsten Viskosität befindet, bis zu einem Höchstwert von 100%, bei dem die Viskosität des MR-Fluids so hoch wird, dass das Fluid bei einem PWM-Signal von 100% beinahe fest ist, gesteigert werden. Mit dem PWM-Signal von 100% wird die Phasenwinkelposition zwischen dem Rotor 20 und dem Stator 12 fixiert.
Die elektromagnetische Strahlung vom Elektromagnet/von den Elektromagneten 44, 64 verläuft entweder durch die radiale Abdeckung oder die Endfläche des Stators 12 zum ersten und zweiten Satz von Kammern 24, 26, um das MR-Fluid zu aktivieren. Durch langsames Steigern des PWM-Signals zum Elektromagnet/zu den Elektromagneten 44, 64 kann die Viskosität des MR-Fluids allmählich erhöht werden. Dies hat den Vorteil der Wirkung als Dämpfer mit veränderlichem Effekt, um die Bewegungen, die durch die verschiedenen Kräfte, welche die Nockenwelle 30 während ihrer Drehung erfährt zwischen dem Rotor und dem Stator erzeugt werden, zu dämpfen. Während des Motorzyklus erfährt die Nockenwelle sich umkehrende Drehmomente, die abwechselnd in Richtungen wirken, um die Phase der Nockenwelle in Bezug auf die Kurbelwelle abhängig davon, ob sich die Nocken an der Nockenwelle in einem Hebezyklus (zum Öffnen eines Ventils) oder in einem Schließzyklus (der dem Ventil über die Ventilfeder ein Schließen gestattet) befinden, vorzuschieben oder zurückzuhalten. Wenn sich das PWM-Signal bei 0% zum Elektromagnet/zu den Elektromagneten 44, 64 befindet, ist es dem Rotor 20 durch das MR-Fluid, das über den Raum zwischen der radial äußeren Fläche der Rotoransätze 22 und der gegenüberliegenden Innenfläche des Stators 12 zwischen dem ersten und zweiten Satz von Kammern 24, 26 verläuft, gestattet, sich frei zu bewegen. Während das PWM-Signal zum Elektromagnet/zu den Elektromagneten 44, 64 von 0% ansteigt, nimmt die Viskosität des MR-Fluids zu, wodurch eine größere Dämpfungswirkung erzeugt wird, die die abwechselnde Bewegung des Rotors 20 infolge der abwechselnden Drehmomente, die die Nockenwelle 30 erfährt, verlangsamt. Der Positions/Zeittaktsensor 52 liest die Position der Nockenwelle 30 fortlaufend ab und kann auf Basis des Eingangs hinsichtlich der Position der Kurbelwelle das PWM-Signal wie erforderlich erhöhen, wodurch durch das MR-Fluid ein größerer Dämpfungseffekt erzeugt wird und gestattet wird, dass die Position des Rotors 20 infolge der höheren Dämpfung der Bewegung genauer gemessen wird. Wenn die gewünschte Zeittaktposition erreicht ist, steigt das PWM-Signal auf 100% an, wodurch der Zustand des MR-Fluids in Millisekundenschnelle zu einer beinahe festen Form verändert wird, wodurch die Winkelposition des Rotors 20 in Bezug auf den Stator 12 gesperrt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die äußere Abdeckung des Stators 12 als tiefgezogener Aluminiumteil geformt, der an das Ventiltriebritzel 14 geschweißt, daran mechanisch befestigt oder auf andere Weise damit verbunden werden kann.
Diese Anordnung stellt einen durch ein MR-Fluid betätigten Nockenwellenversteller 10 bereit, der ohne die Verwendung von mit Druck beaufschlagtem Motoröl eine zuverlässige, genaue und verlässliche Positionierung eines Nockenwellenphasenwinkels in Bezug auf eine Kurbelwelle gestattet. Dies vermeidet die Veränderungen im Betrieb, welche bei den bisher bekannten hydraulisch betätigten Nockenwellenverstellern durch Veränderungen der Öltemperatur erkennbar waren. Da der durch ein MR-Fluid gesteuerte Versteller 10 vom Motorölkreis völlig unabhängig ist, stellt er ein verbessertes Verstellerleistungsverhalten bereit.
Beide Ausführungsformen der Erfindung befassen sich auch mit der Notwendigkeit, das MR-Fluid im sich drehenden Versteller 10 von einem stationären Elektromagnet zu aktivieren, der zum Erhalt des PWM-Signals an die ECU angeschlossen ist.
Fachleute werden verstehen, dass an dem durch ein MR-Fluid gesteuerten Versteller 10 wie auch an den Elektromagnetaufbauten 40 und 60, die oben beschrieben wurden, verschiedenste Abwandlungen vorgenommen werden können, die dennoch in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen würden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- GB 02/05464 [0003]
- DE 10233044 A1 [0006]

Claims

Durch ein magnetorheologisches Fluid gesteuerter Nockenwellenversteller zum Steuern einer Phasenwinkelposition einer Nockenwelle, wobei der Versteller Folgendes umfasst: – einen Stator mit einwärts gerichteten Vorsprüngen, die dazwischen Arbeitsräume definieren; – einen Rotor, der sich radial im Inneren des Stators befindet und dazu geeignet ist, mit der Nockenwelle verbunden zu werden, wobei sich Rotoransätze vom Rotor radial auswärts in die Arbeitsräume erstrecken und sie in erste und zweite Kammern an beiden Seiten der Rotoransätze teilen; – ein magnetorheologisches Fluid, das sich in den Kammern befindet, wobei die Kammern an beiden Seiten jedes Rotoransatzes über einen Freiraum zwischen einer radial äußeren Flache der Ansätze und einer Innenfläche des Stators, die sich zwischen den Vorsprüngen befindet, verbunden sind; und – einen Elektromagnetaufbau, der neben dem Stator angebracht ist und zumindest einen Elektromagnet zusammen mit zumindest einem eisenhaltigen Fokussierstück umfasst.
Durch ein magnetorheologisches Fluid gesteuerter Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine Elektromagnet mehrere der Elektromagnete umfasst, die in der Achsenrichtung von den Arbeitskammern, welche das magnetorheologische Fluid halten, beabstandet sind.
Durch ein magnetorheologisches Fluid gesteuerter Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine Elektromagnet eine Spule umfasst, die radial von den Arbeitskammern, welche das magnetorheologische Fluid halten, beabstandet ist.
Durch ein magnetorheologisches Fluid gesteuerter Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, wobei ein Magnetfeld vom zumindest einen Elektromagnet und dem zumindest einen eisenhaltigen Fokussierstück über eine kleine Luftspaltbeabstandung zwischen dem Elektromagnetaufbau und dem Nockenwellenversteller in den Versteller geführt wird.
Durch ein magnetorheologisches Fluid gesteuerter Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Auslöserrad und einen Sensor zum Bestimmen einer Nockenwellenposition.
Durch ein magnetorheologisches Fluid gesteuerter Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine Elektromagnet eine Halteplatte oder ein Gehäuse umfasst, worin der zumindest eine Elektromagnet angebracht ist, wobei die Halteplatte oder das Gehäuse zum Anschluss an einen Verbrennungsmotor geeignet ist.