DE102010045601B4 - Electromagnetic actuator - Google Patents

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Abstract

Elektromagnetische Stellvorrichtung, insbesondere für den Einsatz als Nockenversteller für Kolbenmotoren, mit einer Permanentmagneteinrichtung (28) und einer Stromspuleneinrichtung (14), bei deren Bestromen und dadurch bewirkten Abbau der Magnetkraft der Permanentmagneteinrichtung (28) ein Stellglied (8) reversibel von einer ersten in eine zweite Schaltstellung bewegbar ist, wobei mittels einer Halteeinrichtung das Stellglied (8) in zumindest einer der Schaltpositionen vor dem Auslösen des Bewegungsvorganges für das Stellglied (8) definiert gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass koaxial zur Stromspuleneinrichtung (14) das Stellglied (8) zwischen ausgefahrener erster und eingefahrener zweiter Schaltposition bewegbar ist, dass eine Federanordnung (40) vorhanden ist, die das Stellglied (8) in die erste Schaltposition vorspannt, und dass die Permanentmagneteinrichtung (28) am Stellglied (8) derart angeordnet ist, dass das Stellglied (8) in Zusammenwirkung mit einem Polstück (24) der Stromspuleneinrichtung (14) als Teil der Halteeinrichtung durch anziehende Magnetkraft in eine der Schaltpositionen bringbar ist, aus der das Stellglied (8) durch Bestromen der Stromspuleneinrichtung (14) und dadurch...Electromagnetic actuator, in particular for use as a cam phaser for piston engines, with a permanent magnet device (28) and a current coil device (14), in whose Bestromen and thereby caused degradation of the magnetic force of the permanent magnet device (28), an actuator (8) reversible from a first into a second switching position is movable, wherein by means of a holding device, the actuator (8) is defined defined in at least one of the switching positions before triggering the movement process for the actuator (8), characterized in that coaxial with the current coil means (14), the actuator (8) between movable first and retracted second switching position is movable, that a spring assembly (40) is present, which biases the actuator (8) in the first switching position, and that the permanent magnet means (28) on the actuator (8) is arranged such that the actuator ( 8) in cooperation with a pole piece (24) d he current coil means (14) can be brought as part of the holding device by attracting magnetic force in one of the switching positions, from which the actuator (8) by energizing the current coil means (14) and thereby ...

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stellvorrichtung, insbesondere für den Einsatz als Nockenversteller für Kolbenmotoren, mit den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to an electromagnetic actuating device, in particular for use as a cam phaser for piston engines, having the features in the preamble of claim 1.

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 EP 1 421 591 B1 offenbart eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, die für die schnelle Betätigung von mechanischen und/oder elektrischen Einrichtungen durch einen Stromimpuls vorgesehen ist. Bei der bekannten Vorrichtung ist die Permanentmagneteinrichtung durch die Wirkung des Permanentmagneten gegen die Kraft der Federanordnung am Polstück der Spuleneinrichtung gehalten, so dass sich das Stellglied in der eingefahrenen Schaltposition befindet. Die Bestromung der Spuleneinrichtung erzeugt ein dem Feld des Permanentmagneten entgegenwirkendes Gegenfeld, wodurch die Permanentmagneteinrichtung vom Polstück abfällt und die Federanordnung die Permanentmagneteinrichtung und damit das Stellglied in die ausgefahrene Schaltposition bewegt.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 EP 1 421 591 B1 discloses 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 permanent magnet device is held by the action of the permanent magnet against the force of the spring assembly on the pole piece of the coil means, so that the actuator is in the retracted switching position. The energization of the coil device generates an opposing field which counteracts the field of the permanent magnet, as a result of which the permanent magnet device falls off the pole piece and the spring arrangement moves the permanent magnet device and thus the actuator into the extended switching position.

Das Betriebsverhalten der bekannten Vorrichtung lässt in mehrerer Hinsicht noch Wünsche offen. Zwar kann, wenn sich bei Bestromen der Spuleneinrichtung das Stellglied so weit in die zweite Schaltposition bewegt hat, dass die Kraft der Federanordnung stärker ist als eine Anziehungs- bzw. Rückhaltekraft des Permanentmagneten, die Bestromung der Spuleneinrichtung beendet werden, weil das Stellglied ohne weitere elektrische Energiezufuhr in der zweiten Schaltposition verbleibt. Diese Position ist jedoch, da lediglich durch die Kraft der Federanordnung definiert, nicht in ausreichendem Maße stabil.The operating behavior of the known device still leaves something to be desired in several respects. Although, when energized in the coil device, the actuator has moved so far into the second switching position, that the force of the spring assembly is stronger than an attraction or retention force of the permanent magnet, the energization of the coil means are terminated, because the actuator without further electrical Energy supply remains in the second switching position. However, this position, being defined only by the force of the spring assembly, is not sufficiently stable.

Aus der US 5,272,458 A ist ein Magnetaktuator bekannt, bei dem ein Stellglied durch eine Permanentmagneteinrichtung und eine Elektromagneteinrichtung zwischen zwei Schaltzuständen bewegbar ist.From the US 5,272,458 A a solenoid actuator is known in which an actuator is movable by a permanent magnet device and a solenoid device between two switching states.

Die DE 102 40 774 A1 zeigt eine elektromagnetische Stellvorrichtung auf, bei der an einem Ende eines Stellgliedes ein Permanentmagnet befestigt ist.The DE 102 40 774 A1 shows an electromagnetic actuator in which at one end of an actuator, a permanent magnet is mounted.

Im Hinblick auf diesen Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine elektromagnetische Stellvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die sich durch ein demgegenüber verbessertes Betriebsverhalten auszeichnet.In view of this prior art, the object of the invention is to provide an electromagnetic actuating device which is characterized by an improved operating performance.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine elektromagnetische Stellvorrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.According to the invention, this object is achieved by an electromagnetic actuator which has the features of claim 1 in its entirety.

Gemäß Anspruch 1 besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass mittels einer Halteeinrichtung das Stellglied in zumindest einer der Schaltpositionen vor dem Auslösen des Bewegungsvorganges für das Stellglied definiert gehalten ist. Anders als beim Stand der Technik ist zumindest das Stellglied in dieser ausgefahrenen Schaltposition nicht nur durch Einfluss der Federanordnung sondern durch die wirksame Magnetkraft des Permanentmagneten in Verbindung mit der Halteeinrichtung stabilisiert, die die Permanentmagneteinrichtung und damit das Stellglied in Richtung der Halteeinrichtung zieht.According to claim 1, a significant feature of the invention is that by means of a holding device, the actuator is held defined in at least one of the switching positions before triggering the movement process for the actuator. Unlike the prior art, at least the actuator is stabilized in this extended shift position not only by the influence of the spring arrangement but by the effective magnetic force of the permanent magnet in connection with the holding device, which pulls the permanent magnet device and thus the actuator in the direction of the holding device.

Koaxial zur Stromspuleneinrichtung ist das Stellglied zwischen ausgefahrener erster und eingefahrener zweiter Schaltposition bewegbar. Eine Federanordnung ist vorhanden, die das Stellglied in die erste Schaltposition vorspannt. Die Permanentmagneteinrichtung ist am Stellglied derart angeordnet, dass das Stellglied in Zusammenwirkung mit einem Polstück der Stromspuleneinrichtung als Teil der Halteeinrichtung durch anziehende Magnetkraft in eine der Schaltpositionen bringbar ist, aus der das Stellglied durch Bestromen der Stromspuleneinrichtung und dadurch bewirkten Abbau der Magnetkraft der Permanentmagneteinrichtung in die andere Schaltposition bewegbar ist. Ohne Energieeintrag, insbesondere ohne Stromzufuhr, verbleibt dergestalt das Stellglied in einer seiner definierten Schaltpositionen, indem das Stellglied gegen das Polstück als Teil der Halteeinrichtung gezogen wird.Coaxially to the current coil device, the actuator between the extended first and retracted second switching position is movable. A spring assembly is provided biasing the actuator to the first shift position. The permanent magnet device is arranged on the actuator so that the actuator in cooperation with a pole piece of the current coil device can be brought as part of the holding device by attracting magnetic force in one of the switching positions, from which the actuator by energizing the current coil means and thereby causing degradation of the magnetic force of the permanent magnet device in the other switching position is movable. Without energy input, especially without power supply, so the actuator remains in one of its defined switching positions by the actuator is pulled against the pole piece as part of the holding device.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Polstück der Stromspuleneinrichtung als Teil der Halteeinrichtung derart angeordnet ist, dass das Stellglied durch die anziehende Magnetkraft der Permanentmagneteinrichtung in Richtung der ausgefahrenen ersten Schaltposition bringbar ist, und dass die Stromspuleneinrichtung zumindest teilweise von einem Mantel aus weichmagnetischem Metall umgeben ist. Dergestalt entsteht ein geschlossener Magnetfeldkreis, der eine besonders hohe Haltekraft für das Stellglied in der einen, insbesondere ausgefahrenen Stellung des Stellgliedes, ermöglicht.In a further particularly preferred embodiment it is provided that the pole piece of the current coil device is arranged as part of the holding device such that the actuator can be brought by the attractive magnetic force of the permanent magnet device in the direction of the extended first switching position, and that the current coil means at least partially from a jacket soft magnetic metal is surrounded. In this way, a closed magnetic field circuit is created, which allows a particularly high holding force for the actuator in one, in particular extended position of the actuator.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen bildet das Polstück der Spuleneinrichtung eine Führungshülse für das die Permanentmagneteinrichtung aufweisende Ende des Stellgliedes, in die sich die Permanentmagneteinrichtung bei fehlender Bestromung der Spuleneinrichtung durch ihre Magnetkraft hinein bewegt und aus der bei durch Bestromung bewirktem Abbau der Magnetkraft die Permanentmagneteinrichtung heraus bewegbar ist, um das Stellglied in die zweite Schaltposition zu überführen. Diese Gestaltung des Polstückes als Führungshülse, in die die Permanentmagneteinrichtung bei fehlender Bestromung der Spuleneinrichtung eingezogen ist, erzeugt eine starke Haltekraft, so dass das Stellglied in der ausgefahrenen ersten Schaltposition sehr sicher stabilisiert ist. Andererseits führt das Bestromen der Spuleneinrichtung zum Überführen des Stellgliedes in die eingefahrene Schaltposition an dem als Führungshülse gestalteten Polstück zu einer wirksamen Feldverdrängung der Permanentmagneteinrichtung und dadurch zum nahezu völligen Abbau der haltenden Magnetkraft des Permanentmagneten, so dass das Stellglied in die eingefahrene zweite Schaltposition überführbar ist.In particularly advantageous embodiments, the pole piece of the coil means forms a guide sleeve for the permanent magnet device having the end of the actuator, in which the permanent magnet device moves in the absence of energization of the coil means by their magnetic force and out of the caused by energizing degradation of the magnetic force, the permanent magnet device is movable out to that To transfer actuator in the second switching position. This design of the pole piece as a guide sleeve, in which the permanent magnet device is retracted in the absence of energization of the coil device, generates a strong holding force, so that the actuator is very securely stabilized in the extended first switching position. On the other hand, the energizing of the coil means for transferring the actuator to the retracted shift position on the pole piece designed as a guide sleeve leads to an effective field displacement of the permanent magnet device and thereby almost complete degradation of the holding magnetic force of the permanent magnet, so that the actuator in the retracted second switching position can be transferred.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist die das Polstück bildende Führungshülse am zugeordneten Ende der Spuleneinrichtung in einer Öffnung des weichmagnetischen Mantels der Spuleneinrichtung angeordnet. Die Führungshülse bildet somit ein unmittelbares Wegstück des magnetischen Rückschlusses, so dass bei Bestromen der Spuleneinrichtung an der Permanentmagneteinrichtung ein besonders wirksames Gegenfeld erzeugt wird.In particularly advantageous embodiments, the guide sleeve forming the pole piece is arranged at the associated end of the coil device in an opening of the soft magnetic shell of the coil device. The guide sleeve thus forms a direct path of the magnetic yoke, so that when energizing the coil means on the permanent magnet device, a particularly effective opposing field is generated.

Mit besonderem Vorteil kann die Anordnung so getroffen sein, dass ein an der Permanentmagneteinrichtung befindlicher Polkörper bei Bestromen der Spuleneinrichtung eine Magnetkraft erzeugt, um das Stellglied in Richtung auf die eingefahrene zweite Schaltposition zu bewegen. Somit führt die Bestromung der Spuleneinrichtung nicht nur zum Abbau der Haltekraft der Permanentmagneteinrichtung, sondern das elektrisch generierte Gegenfeld erzeugt auch eine Stellkraft in Richtung auf die eingefahrene Schaltposition.With particular advantage, the arrangement can be made such that a pole body located on the permanent magnet device generates a magnetic force when the coil device is energized in order to move the actuator in the direction of the retracted second switching position. Thus, the energization of the coil means not only leads to the reduction of the holding force of the permanent magnet device, but the electrically generated opposing field also generates a force in the direction of the retracted switching position.

In vorteilhafter Weise kann hierbei das Stellglied in die zweite Schaltposition gegen die Wirkung der Federanordnung bewegbar sein, mittels deren das Stellglied in die erste Schaltposition vorgespannt ist. Die Federanordnung trägt dadurch zur Beschleunigung der Stellbewegung in die ausgefahrene erste Schaltposition bei.Advantageously, in this case, the actuator may be movable in the second switching position against the action of the spring assembly, by means of which the actuator is biased in the first switching position. The spring arrangement thereby contributes to the acceleration of the adjusting movement in the extended first switching position.

Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist in der Spuleneinrichtung ein einen Hubweg für das Stellglied freilassender Polkern vorhanden, an den der Polkörper am Stellglied durch die bei Bestromen der Spuleneinrichtung erzeugte Magnetkraft heran bewegbar ist.In advantageous embodiments, a stroke for the actuator releasing pole core is present in the coil means, to which the polar body on the actuator by the magnetic force generated during energization of the coil means is movable zoom.

Dabei kann die Anordnung so getroffen sein, dass der Polkern einen zum Polkörper des Stellgliedes offenen Innenzylinder aufweist, in dem ein axial bewegbarer Magnetkolben und eine diesen gegen den Polkörper vorspannende Druckfeder vorgesehen sind. Die bei Bestromen der Spuleneinrichtung am Magnetkolben wirkende Axialkraft wirkt somit der Kraft der Druckfeder entgegen, so dass bei dem in die eingefahrene zweite Stellposition erfolgenden Schaltvorgang die Wirkung der Druckfeder vom Stellglied entkoppelt ist.In this case, the arrangement may be made such that the pole core has an open to the pole body of the actuator inner cylinder, in which an axially movable magnetic piston and this are provided against the pole body biasing compression spring. The axial force acting on the magnetic piston when the coil device is energized thus counteracts the force of the compression spring, so that the action of the compression spring is decoupled from the actuator when the switching operation takes place in the retracted second adjustment position.

Die Permanentmagneteinrichtung kann eine runde Magnetplatte aufweisen, deren eine Seite am Ende des ferritischen Stellgliedes anliegt und an deren andere Seite das kreisrunde Polstück anliegt.The permanent magnet device may have a round magnetic plate, one side of which rests against the end of the ferritic actuator and on the other side of which the circular pole piece rests.

Mit besonderem Vorteil können hierbei das Polstück und die Magnetplatte umfänglich von einer nichtmagnetischen Kammerhülse eingefasst sein, die bei den Schaltbewegungen in der das Polstück der Spuleneinrichtung bildenden Führungshülse geführt ist. Durch die Kammerhülse ist das Abfasern oder Abplatzen von Partikeln aus der möglicherweise spröden Magnetplatte oder das Eindringen von Splittern oder Schmutzpartikeln in die Führungshülse verhindert.With particular advantage, in this case the pole piece and the magnetic plate can be circumferentially bordered by a non-magnetic chamber sleeve, which is guided in the switching movements in the pole piece of the coil device forming guide sleeve. Due to the chamber sleeve, the fraying or flaking of particles from the possibly brittle magnetic plate or the penetration of splinters or dirt particles is prevented in the guide sleeve.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist das aus einem ferritischen Werkstoff gebildete Stellglied in einem an die Führungshülse angrenzenden Führungsrohr aus einem unmagnetischen Werkstoff, beispielsweise einem Kunststoff, geführt. Ferner kann die Vorrichtung eine sich an das Führungsrohr fluiddicht anschließende, ein geschlossenes Gehäuse bildende äußere Ummantelung, vorzugsweise aus Kunststoff aufweisen, so dass die Gesamtvorrichtung eine fluiddichte, insbesondere öldichte, Baueinheit bildet.In particularly advantageous embodiments, the actuator formed from a ferritic material is guided in a guide tube adjacent to the guide tube of a non-magnetic material, such as a plastic. Furthermore, the device may have a fluid-tight adjoining the guide tube, a closed housing forming outer sheath, preferably made of plastic, so that the overall device forms a fluid-tight, in particular oil-tight, structural unit.

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 Längsschnitt des Ausführungsbeispieles, wobei die erste Schaltposition mit ausgefahrenem Stellglied dargestellt ist; 1 a longitudinal section of the embodiment, wherein the first switching position is shown with the actuator extended;

2 eine der 1 entsprechende Schnittdarstellung, wobei die zweite Schaltposition mit eingefahrenem Stellglied dargestellt ist; 2 one of the 1 corresponding sectional view, wherein the second switching position is shown with retracted actuator;

3 einen gegenüber 1 und 2 vergrößert gezeichneten Ausschnitt lediglich des inneren Bereiches der Spuleneinrichtung mit sich anschließender, am Ende des Stellgliedes befindlicher Permanentmagneteinrichtung, wobei die erste Schaltposition dargestellt ist, und 3 one opposite 1 and 2 enlarged drawn section only of the inner region of the coil means with subsequent, located at the end of the actuator permanent magnet device, wherein the first switching position is shown, and

4 einen der 3 entsprechenden Ausschnitt des entsprechenden Bereiches von 2, wobei die zweite Schaltposition dargestellt ist. 4 one of the 3 corresponding section of the corresponding area of 2 , wherein the second switching position is shown.

In 1 und 2 ist ein Gehäuse aus Kunststoff mit 2 bezeichnet, an dem eine elektrische Anschlusseinrichtung 4 angeformt ist. An dem der Anschlusseinrichtung 4 entgegengesetzten Ende des Gehäuses 2 schließt sich ein mit diesem fluiddicht verbundenes Führungsrohr 6 an, das aus einem unmagnetischen Werkstoff, beispielsweise Kunststoff, besteht und in dem ein stößelartiges Stellglied 8 aus einem ferritischen, metallischen Werkstoff verschiebbar zwischen betreffenden Schaltpositionen geführt ist. Das Stellglied 8 befindet sich in der 1 in der ausgefahrenen, ersten Schaltposition, während 2 das Stellglied 8 in der eingefahrenen, zweiten Schaltposition zeigt.In 1 and 2 is a plastic housing with 2 denotes, to which an electrical connection device 4 is formed. At the connection device 4 opposite end of the housing 2 closes with this fluid-tight connected guide tube 6 on, which consists of a non-magnetic material, such as plastic, and in which a plunger-like actuator 8th made of a ferritic, metallic material displaceable between respective switching positions. The actuator 8th is located in the 1 in the extended, first shift position while 2 the actuator 8th in the retracted, second shift position shows.

Ein am Verbindungsbereich zwischen Führungsrohr 6 und Gehäuse 2 befindlicher O-Ring 10 ermöglicht den fluiddichten Einbau der Stellvorrichtung in eine zugeordnete Einrichtung, beispielsweise als Nockenversteller, wobei das Innere des Gehäuses 2 einen abgedichteten Ölraum bilden kann.One at the connection area between the guide tube 6 and housing 2 located O-ring 10 allows the fluid-tight installation of the adjusting device in an associated device, for example as a cam phaser, wherein the interior of the housing 2 can form a sealed oil space.

Das Gehäuse 2 umgibt einen Weicheisenmantel 12, der im großen Ganzen die Form eines kreiszylindrischen Topfes aufweist und eine Stromspuleneinrichtung 14 umgibt, von deren Polkern 16 aus über einen diesen endseits umgebenden Polring 18 der magnetische Rückschluss zu dem der Anschlusseinrichtung 4 zugewandten Ende 20 des Mantels 12 gebildet ist. Dieser weist am der Anschlusseinrichtung 4 entgegengesetzten Ende eine Öffnung 22 auf, an der sich das Polstück der Stromspuleneinrichtung 14 befindet. Dieses Polstück aus weichmagnetischem Metallwerkstoff hat die Form einer Führungshülse 24, in der das Stellglied 8 mit seinem endseitigen Führungskopf 26 für die Schaltbewegungen geführt ist.The housing 2 surrounds a soft iron mantle 12 which has the shape of a circular cylindrical pot as a whole and a current coil device 14 surrounds, from their Polkern 16 from a pole ring surrounding this end 18 the magnetic inference to that of the connection device 4 facing the end 20 of the coat 12 is formed. This points at the connection device 4 opposite end an opening 22 on, at the pole piece of the current coil device 14 located. This pole piece of soft magnetic metal material has the shape of a guide sleeve 24 in which the actuator 8th with its end guide head 26 is guided for the switching movements.

Am Kopf 26 des Stellgliedes 8 befindet sich endseits eine Permanentmagneteinrichtung 28, bestehend aus einem Permanentmagneten in Form einer runden Magnetplatte 30, die unmittelbar am Kopf 26 anliegt, und einem an der Magnetplatte 30 anliegenden runden Polkörper 32. Die Magnetplatte 30 und ein Teil des Polkörpers 32 sind umfänglich von einer Kammerhülse 34 umfasst, die aus nicht magnetischem Werkstoff, beispielsweise Edelstahl, gebildet ist und einen Abriebschutz für die Magnetplatte 30 bildet, die beispielsweise als spröder Verbund- und/oder Sinterkörper aus Ferritmaterial gebildet sein kann. Polkörper 32, Magnetplatte 30 und Kopf 26 des Stellgliedes 8 können beispielsweise mittels einer Klebeverbindung miteinander verbunden sein, ebenso können Magnetplatte 30 und Polkörper 32 mittels der Kammerhülse 34 miteinander verbunden sein.At the head 26 of the actuator 8th located at the end of a permanent magnet device 28 consisting of a permanent magnet in the form of a round magnetic plate 30 that are right on your head 26 is applied, and one on the magnetic disk 30 adjacent round pole body 32 , The magnetic disk 30 and part of the polar body 32 are circumferentially of a chamber sleeve 34 includes, which is formed of non-magnetic material, such as stainless steel, and an abrasion protection for the magnetic disk 30 forms, which may be formed, for example, as a brittle composite and / or sintered body of ferrite material. polar body 32 , Magnetic disk 30 and head 26 of the actuator 8th For example, can be connected to each other by means of an adhesive connection, as well as magnetic disk 30 and polar body 32 by means of the chamber sleeve 34 be connected to each other.

Der Polkern 16 der Spuleneinrichtung 14 weist einen zum Polkörper 32 des Stellgliedes 8 offenen Innenzylinder 36 auf, in dem ein Magnetkolben 38 axial bewegbar ist, der durch eine im Innenzylinder 36 befindliche Druckfeder 40 gegen den Polkörper 32 hin vorgespannt ist.The Polkern 16 the coil device 14 has one to the polar body 32 of the actuator 8th open inner cylinder 36 on, in which a magnetic piston 38 is axially movable, by one in the inner cylinder 36 located compression spring 40 against the polar body 32 biased towards.

Die 1 und 3 zeigen die Vorrichtung im unbestromten Zustand der Spuleneinrichtung 14. Wie am deutlichsten aus 3 zu ersehen ist, hat bei Fehlen eines elektrisch erzeugten Magnetfeldes die allein wirksame Anziehungskraft des Permanentmagneten (Magnetplatte 30) die Permanentmagneteinrichtung 28 in die weichmagnetische Führungshülse 24 eingefahren, wobei das Stellglied 8 ausfährt und wobei die Schaltbewegung durch die Wirkung der Feder 40 beschleunigt erfolgt.The 1 and 3 show the device in the de-energized state of the coil means 14 , How most obvious 3 can be seen, in the absence of an electrically generated magnetic field, the only effective attraction of the permanent magnet (magnetic disk 30 ) the permanent magnet device 28 in the soft magnetic guide sleeve 24 retracted, wherein the actuator 8th extends and wherein the switching movement by the action of the spring 40 accelerated.

Somit ergibt sich eine Betriebsweise, bei der die erste Schaltposition eine ohne Energiezufuhr stabile Schaltposition darstellt, aus der die Vorrichtung in Abhängigkeit von einem steuernden Stromimpuls in die zweite Schaltposition überführbar ist.This results in an operating mode in which the first switching position is a stable switching position without energy supply, from which the device can be converted into the second switching position as a function of a controlling current pulse.

Claims (11)

Elektromagnetische Stellvorrichtung, insbesondere für den Einsatz als Nockenversteller für Kolbenmotoren, mit einer Permanentmagneteinrichtung (28) und einer Stromspuleneinrichtung (14), bei deren Bestromen und dadurch bewirkten Abbau der Magnetkraft der Permanentmagneteinrichtung (28) ein Stellglied (8) reversibel von einer ersten in eine zweite Schaltstellung bewegbar ist, wobei mittels einer Halteeinrichtung das Stellglied (8) in zumindest einer der Schaltpositionen vor dem Auslösen des Bewegungsvorganges für das Stellglied (8) definiert gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass koaxial zur Stromspuleneinrichtung (14) das Stellglied (8) zwischen ausgefahrener erster und eingefahrener zweiter Schaltposition bewegbar ist, dass eine Federanordnung (40) vorhanden ist, die das Stellglied (8) in die erste Schaltposition vorspannt, und dass die Permanentmagneteinrichtung (28) am Stellglied (8) derart angeordnet ist, dass das Stellglied (8) in Zusammenwirkung mit einem Polstück (24) der Stromspuleneinrichtung (14) als Teil der Halteeinrichtung durch anziehende Magnetkraft in eine der Schaltpositionen bringbar ist, aus der das Stellglied (8) durch Bestromen der Stromspuleneinrichtung (14) und dadurch bewirkten Abbau der Magnetkraft der Permanentmagneteinrichtung (28) in die andere Schaltposition bewegbar ist.Electromagnetic actuator, in particular for use as a cam phaser for piston engines, with a permanent magnet device ( 28 ) and a current coil device ( 14 ), in whose Bestromen and thereby caused degradation of the magnetic force of the permanent magnet device ( 28 ) an actuator ( 8th ) is reversibly movable from a first to a second switching position, wherein by means of a holding device, the actuator ( 8th ) in at least one of the switching positions before the triggering of the movement process for the actuator ( 8th ) is defined, characterized in that coaxial with the current coil means ( 14 ) the actuator ( 8th ) is movable between extended first and retracted second switching position, that a spring arrangement ( 40 ), which is the actuator ( 8th ) biased in the first switching position, and that the permanent magnet device ( 28 ) on the actuator ( 8th ) is arranged such that the actuator ( 8th ) in cooperation with a pole piece ( 24 ) of the current coil device ( 14 ) can be brought as part of the holding device by attracting magnetic force in one of the switching positions from which the actuator ( 8th ) by energizing the current coil device ( 14 ) and thereby caused degradation of the magnetic force of the permanent magnet device ( 28 ) is movable in the other switching position. Elektromagnetische Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polstück (24) der Stromspuleneinrichtung (14) als Teil der Halteeinrichtung derart angeordnet ist, dass das Stellglied (8) durch die anziehende Magnetkraft der Permanentmagneteinrichtung (28) in Richtung der ausgefahrenen, ersten Schaltposition bringbar ist, und dass die Stromspuleneinrichtung (14) zumindest teilweise von einem Mantel (12) aus weichmagnetischem Metall umgeben ist.Electromagnetic actuator according to claim 1, characterized in that the pole piece ( 24 ) of the current coil device ( 14 ) is arranged as part of the holding device such that the actuator ( 8th ) by the attractive magnetic force of the permanent magnet device ( 28 ) can be brought in the direction of the extended, first switching position, and that the current coil device ( 14 ) at least partially from a jacket ( 12 ) is surrounded by soft magnetic metal. Elektromagnetische Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polstück der Spuleneinrichtung (14) eine Führungshülse (24) für das die Permanentmagneteinrichtung (28) aufweisende Ende (26) des Stellgliedes (8) bildet, in die sich die Permanentmagneteinrichtung (28) bei fehlender Bestromung der Spuleneinrichtung (14) durch ihre Magnetkraft hinein bewegt, um das Stellglied (8) in die erste Schaltposition unterstützend zu bewegen und in dieser Position zu halten, und aus der bei durch Bestromung bewirkten Abbau der Magnetkraft die Permanentmagneteinrichtung (28) aus dieser Halteposition heraus bewegbar ist, um das Stellglied (8) in die zweite Schaltposition zu überführen.Electromagnetic actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the pole piece of the coil device ( 14 ) a guide sleeve ( 24 ) for which the permanent magnet device ( 28 ) end ( 26 ) of the actuator ( 8th ) into which the permanent magnet device ( 28 ) in the absence of energization of the coil device ( 14 ) is moved by its magnetic force to the actuator ( 8th ) in the first switching position supportive and to hold in this position, and from the caused by energization degradation of the magnetic force, the permanent magnet device ( 28 ) is movable out of this holding position to the actuator ( 8th ) into the second switching position. Elektromagnetische Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die das Polstück bildende Führungshülse (24) am zugeordneten Ende der Spuleneinrichtung (14) in einer Öffnung (22) des weichmagnetischen Mantels (12) der Spuleneinrichtung (14) angeordnet ist.Electromagnetic actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the pole piece forming guide sleeve ( 24 ) at the associated end of the coil device ( 14 ) in an opening ( 22 ) of the soft magnetic shell ( 12 ) of the coil device ( 14 ) is arranged. Elektromagnetische Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (8) in die zweite Schaltposition gegen die Wirkung der Federanordnung (40) bewegbar ist, mittels deren das Stellglied (8) in die erste Schaltposition vorgespannt ist.Electromagnetic actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator ( 8th ) in the second switching position against the action of the spring assembly ( 40 ) is movable, by means of which the actuator ( 8th ) is biased in the first switching position. Elektromagnetische Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Spuleneinrichtung (14) ein einen Hubweg für das Stellglied (8) freilassender Polkern (16) vorhanden ist, an den der Polkörper (32) der Permanentmagneteinrichtung (28) am Stellglied (8) durch die bei Bestromen der Spuleneinrichtung (14) erzeugte elektromagnetische Magnetkraft heran bewegbar ist.Electromagnetic actuator according to one of the preceding claims, characterized in that in the coil device ( 14 ) a stroke for the actuator ( 8th ) free pole core ( 16 ) is present, to which the polar body ( 32 ) of the permanent magnet device ( 28 ) on the actuator ( 8th ) by the when energizing the coil device ( 14 ) Electromagnetic magnetic force is zoomed up. Elektromagnetische Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Polkern (16) einen zum Polkörper (32) am Stellglied (8) offenen Innenzylinder (36) aufweist, in dem ein axial bewegbarer Magnetkolben (38) und eine diesen gegen den Polkörper (32) vorspannende Druckfeder (40) vorgesehen sind.Electromagnetic actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the pole core ( 16 ) one to the polar body ( 32 ) on the actuator ( 8th ) open inner cylinder ( 36 ), in which an axially movable magnetic piston ( 38 ) and a this against the polar body ( 32 ) biasing compression spring ( 40 ) are provided. Elektromagnetische Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagneteinrichtung (28) eine runde Magnetplatte (30) aufweist, deren eine Seite am Ende des Kopfes (26) des Stellgliedes (8) anliegt und an deren anderer Seite der kreisrunde Polkörper (32) der Spuleneinrichtung (14) anliegt.Electromagnetic actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnet device ( 28 ) a round magnetic disk ( 30 ) whose one side at the end of the head ( 26 ) of the actuator ( 8th ) and on the other side of the circular polar body ( 32 ) of the coil device ( 14 ) is present. Elektromagnetische Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Polkörper (32) und die Magnetplatte (30) umfänglich von einer nicht magnetischen Kammerhülse (34) eingefasst sind, die bei den Schaltbewegungen in der das Polstück bildenden Führungshülse (24) geführt ist.Electromagnetic actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the polar body ( 32 ) and the magnetic disk ( 30 ) circumferentially from a non-magnetic chamber sleeve ( 34 ) are enclosed, which in the switching movements in the pole piece forming guide sleeve ( 24 ) is guided. Elektromagnetische Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (8) in einem an die Führungshülse (24) angrenzenden Führungsrohr (6) aus einem unmagnetischen Werkstoff, wie einem Kunststoff, geführt ist.Electromagnetic actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator ( 8th ) in one to the guide sleeve ( 24 ) adjacent guide tube ( 6 ) is guided from a non-magnetic material, such as a plastic. Elektromagnetische Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine sich an das Führungsrohr (6) fluiddicht anschließende, ein geschlossenes Gehäuse (2) bildende äußere Ummantelung, vorzugsweise aus Kunststoff, aufweist.Electromagnetic actuator according to one of the preceding claims, characterized in that it adjoins the guide tube ( 6 ) fluid-tight, a closed housing ( 2 ) forming outer casing, preferably made of plastic.
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