DE102011012020B4

DE102011012020B4 - Nockenwelle mit Nockenwellenversteller

Info

Publication number: DE102011012020B4
Application number: DE102011012020.3A
Authority: DE
Inventors: Gunther Martin
Original assignee: ETO Magnetic GmbH; ThyssenKrupp Presta TecCenter AG
Current assignee: ETO Magnetic GmbH; Thyssenkrupp Dynamic Components Teccenter AG
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2017-03-16
Anticipated expiration: 2031-02-23
Also published as: DE102011012020A1

Abstract

Nockenwellenbaugruppe mit einer Einrichtung zur veränderbaren Betätigung der Gaswechselventile eines Verbrennungsmotors umfassend, eine Nockenwelle 1, einen hydraulischen Nockenwellenversteller 2 und eine elektromagnetische Stelleinheit 3 zur Betätigung eines Steuerventils 4 des hydraulischen Nockenwellenverstellers 2, wobei das Steuerventil 4 wenigstens teilweise in der Nockenwelle 1 und/oder dem Nockenwellenversteller 2 angeordnet ist und die elektromagnetische Stelleinheit 3 eine Spule 6, einen Spulenkern 7 und einen zur Betätigung des Steuerventils 4 relativ zur Nockenwelle 1 in deren axialer Richtung verschiebbaren Anker 8 aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker 8 die Nockenwelle 1 zumindest teilweise umgreift, wobei ein Verbindungsmittel 5 vorgesehen ist, welches den Anker 8 drehfest mit der Nockenwelle 1 verbindet und eine Stellbewegung des Ankers 8 auf das Steuerventil 4 überträgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenbaugruppe mit einer Einrichtung zur veränderbaren Betätigung der Gaswechselventile eines Verbrennungsmotors umfassend, eine Nockenwelle, einen hydraulischen Nockenwellenversteller und eine elektromagnetische Stelleinheit zur Betätigung eines Steuerventils des hydraulischen Nockenwellenverstellers, wobei das Steuerventil wenigstens teilweise in der Nockenwelle und/oder dem Nockenwellenversteller angeordnet ist und die elektromagnetische Stelleinheit eine Spule, einen Spulenkern und einen zur Betätigung des Steuerventils relativ zur Nockenwelle in deren axialer Richtung verschiebbaren Anker aufweist.
Eine solche Nockenwellenbaugruppe wird beispielsweise in Brennkraftmaschinen eingesetzt, bei denen ein veränderbarer Öffnungs- oder Schließzeitpunkt der Gaswechselventile gewünscht ist. Der Aufbau und die Funktionsweise von hydraulischen Nockenwellenverstellern mit einem zumindest teilweise in der Nockenwelle und/oder dem Nockenwellenversteller angeordneten Steuerventil ist aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der EP 1596040 B1 bekannt, weshalb hier auf Erläuterungen zum prinzipiellen Aufbau und zur Funktionsweise von hydraulischen Nockenwellenverstellern verzichtet wird.
Die Steuerventile der bekannten hydraulischen Nockenwellenversteller werden in der Regel mittels einer elektromagnetischen Stelleinheit betätigt, die auch als Elektromagnet oder Solenoid bezeichnet wird. Diese elektromagnetischen Stelleinheiten sind in der Regel an einer Stirnseite der Nockenwelle oder des Nockenwellenverstellers angeordnet und am Gehäuse des Nockenwellenverstellers, dem Zylinderkopf oder dem Motorblock fixiert. Eine solche elektromagnetische Stelleinheit ist beispielsweise aus der DE 10 2006 031 517 A1 bekannt und umfasst eine Spule, einen Spulenkern sowie einen Anker mit einem Betätigungselement zur Betätigung des Ventils. Der Anker ist mit dem Betätigungselement gekoppelt und in Abhängigkeit von einer an die Spule angelegten Spannung axial verschiebbar. Auch aus der JP 2010 168982 A und der JP 2010169065 A sind unter anderem eine Einrichtung zur veränderbaren Betätigung von Gaswechselventilen eines Verbrennungsmotors bekannt, wobei eine elektromagnetische Steuereinheit zur Betätigung eines Steuerventils eines Nockenwellenverstellers dient. Das betätigbare Steuerventil ist dabei in der Nockenwelle bzw. in einem Nockenwellenversteller angeordnet.
Nachteilig bei den bekannten Nockenwellenbaugruppen ist der hohe Bauraumbedarf an einer der Stirnseiten der Nockenwelle oder des Nockenwellenverstellers.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Nockenwellenbaugruppe mit hydraulischem Nockenwellenversteller und einer elektromagnetischen Stelleinheit zu schaffen, die einen geringeren Bauraum im Bereich der Stirnseite der Nockenwelle oder des Nockenwellenverstellers benötigt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Nockenwellenbaugruppe mit einer Einrichtung zur veränderbaren Betätigung der Gaswechselventile eines Verbrennungsmotors, umfassend eine Nockenwelle, einen hydraulischen Nockenwellenversteller und eine elektromagnetische Stelleinheit zur Betätigung eines Steuerventils des hydraulischen Nockenwellenverstellers, wobei das Steuerventil wenigstens teilweise in der Nockenwelle und/oder dem Nockenwellenversteller angeordnet ist und die elektromagnetische Stelleinheit eine Spule, einen Spulenkern und einen zur Betätigung des Steuerventils relativ zur Nockenwelle in deren axialer Richtung verschiebbaren Anker aufweist, wobei der Anker die Nockenwelle zumindest teilweise umgreift, wobei ein Verbindungsmittel vorgesehen ist, welches den Anker drehest mit der Nockenwelle verbindet und eine Stellbewegung des Ankers auf das Steuerventil überträgt.
Dadurch wird auf vorteilhafte Weise ermöglicht, dass die Nockenwellenbaugruppe in axialer Richtung der Nockenwelle kürzer werden und Bauraum eingespart werden kann. Der sich stirnseitig an die Nockenwellenbaugruppe anschließende Raum kann so für andere Verwendungen genutzt werden. Zudem kann am Nockenwellenversteller auf Halteelemente für die elektromagnetische Stelleinheit verzichtet werden.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung umgreift der Anker die Nockenwelle zumindest teilweise. Dem Verständnis dieser Erfindung nach ist die Nockenwelle dann teilweise vom Anker umgriffen, wenn der Anker die Nockenwelle an einer Stelle ihres Umfangs zumindest etwa zur Hälfte überdeckt. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Anker schalenförmig ausgebildet, so dass die Schale einen etwa halbkreisförmigen Querschnitt aufweist. Bevorzugt ist der Anker ringförmig ausgebildet und umgreift die Nockenwelle vollständig (diese Ausführungsform wird weiter unten näher erläutert). In einer Ausgestaltung der Erfindung wird der Anker durch einen Rohrabschnitt oder eine Hülse gebildet. Durch die ring- oder hülsenförmige Ausbildung des Ankers kann ein ungleichmäßiger Magnetfeldverlauf im Anker und damit verbundene, schräg zur axialen Verschieberichtung des Ankers wirkende Kräfte vermieden werden. Der Anker ist dann axial mit geringerem Kraftaufwand verschiebbar, da die Reibung des Ankers auf der Nockenwelle gesenkt wird. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung, umfasst der Anker zwei Halbschalen. Die Halbschalen sind leicht an der Nockenwelle montierbar. Bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, dass die Halbschalen des Ankers durch das Verbindungselement aneinander oder/und relativ zueinander fixiert werden. Auf diese Weise kann die Montage vereinfacht werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Nockenwellenbaugruppe ist es vorgesehen, dass das Verbindungsmittel in der Nockenwelle in einem Langloch geführt ist. Ist die Nockenwelle beispielsweise als massive Vollwelle ausgebildet, kann das Verbindungselement zumindest teilweise durch das Langloch verlaufen und dadurch platzsparend und sicher vor Beschädigungen angeordnet werden. Zudem kann auf einfache Weise die axiale Bewegung des Ankers geführt und begrenzt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Nockenwellenbaugruppe ist das Verbindungsmittel mit einem Betätigungselement verbunden und das Betätigungselement überträgt die axiale Bewegung des Ankers auf das Steuerventil. Wird das Verbindungsmittel mit einem separaten Betätigungselement verbunden, kann das Verbindungsmittel konstruktiv frei gestaltet werden, so dass beispielsweise die Montage erleichtert oder ein besonders gut geeignetes Material verwendet werden kann oder für das Verbindungsmittel und das Betätigungselement unterschiedliche Materialien verwendet werden können. All dies kann dann zur Kostenreduzierung beitragen.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Nockenwellenbaugruppe ist der Anker ein Ring und umschließt die Nockenwelle vollständig. Dadurch kann ein ungleichmäßiger Verlauf des magnetischen Flusses im Anker und damit verbundene, schräg zur axialen Verschieberichtung des Ankers wirkende Kräfte vermieden werden. Der Anker ist dann axial mit geringerem Kraftaufwand verschiebbar, da eine ungleichmäßige Krafteinwirkung vermieden und die Reibung des Ankers auf der Nockenwelle gesenkt wird.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nockenwellenbaugruppe ist das Verbindungselement ein Stift, insbesondere ein Zylinderstift. Stifte sind in der Regel kostengünstig verfügbar. Zudem ist ein solches Verbindungselement leicht montierbar und die Toleranzanforderungen sind gering, was ebenfalls zu einer Kostensenkung beiträgt. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Verbindungselement als Hohlstift ausgebildet, wodurch die mit dem Anker verbundenen und durch den Anker zu bewegenden Massen reduziert und der Wirkungsgrad der Stelleinheit gesteigert werden.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Nockenwellenbaugruppe, ist das Verbindungselement in zwei Langlöchern im Umfang einer hohlzylindrischen Nockenwelle geführt. Dies erlaubt eine sichere Führung des Verbindungselementes. Die hohle Nockenwelle lässt zudem größeren Spielraum bei der konstruktiven Gestaltung des Verbindungselementes. So kann eine für die Montage optimierte Auslegung des Verbindungselementes die erforderlichen Montageschritte erheblich reduzieren und so zu einer Kostensenkung beitragen sowie Produktionsfehler reduzieren.
Grundsätzlich kann der Spulenkern als feststehender, sich nicht mit der Nockenwelle mitdrehender Spulenkern ausgebildet sein. Dreht sich nur der Anker mit der Nockenwelle und der Spulenkern steht fest, so dient ein zwischen Anker und Spulenkern ausgebildeter Abstand, der als Luftspalt ausgebildet ist, zum Ausgleich von Schwankungen im Durchmesser der Nockenwelle und/oder des Ankers oder den Positionstoleranzen bzw. der Toleranzkette des Aufbaus im Zylinderkopf. Zudem können mit diesem Luftspalt radial zur Nockenwellenachse verlaufenden Bewegungen der Nockenwelle und/oder des Ankers ausgeglichen werden. Diese radialen Bewegungen können beispielsweise durch ein Lagerspiel der Nockenwelle oder durch einen variierenden Abstand zwischen Anker und Nockenwelle verursacht werden. Bei einem magnetischen Kreis ist die auf den Anker wirkende Kraft umgekehrt proportional zur Größe des Luftspaltes zwischen Anker und Spulenkern. D. h., je kleiner der Luftspalt zwischen Anker und Spulenkern ist, desto grösser ist die auf den Kern wirkende Kraft. Andere im magnetischen Kreis vorhandene Luftspalte bleiben in ihrer Wirkung deutlich hinter der Wirkung des Luftspaltes zwischen Anker und Spulenkern zurück. Verständlicherweise ist man daher bestrebt, den Luftspalt zwischen Anker und Spulenkern so klein wie möglich zu gestalten. Daher dreht sich bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nockenwellenbaugruppe der Spulenkern mit der Nockenwelle mit. Drehen sich Anker und Spulenkern gemeinsam mit der Nockenwelle, wie bei dieser bevorzugten Weiterbildung der Erfindung, kann der Luftspalt zwischen Anker und Spulenkern kleiner gewählt werden. Aufgrund des kleineren Luftspaltes zwischen Anker und Spulenkern, kann nun eine größere Kraft auf den Anker wirken, wodurch der Wirkungsgrad der elektromagnetischen Stelleinheit steigt.
In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Nockenwellenbaugruppe umgreift die Spule die Nockenwelle wenigstens teilweise. Dadurch können ein ungleichmäßiger Magnetfeldverlauf im Anker und damit verbundene, schräg zur axialen Verschieberichtung des Ankers wirkende Kräfte vermieden werden. Der Anker kann dann axial mit geringerem Kraftaufwand verschoben werden, da der Anker gleichmäßig durch die Nockenwelle geführt wird, was wiederum die Reibung reduziert.
Bei einer anderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Nockenwellenbaugruppe ist die Spule neben der Nockenwelle angeordnet und die Achse der Spule verläuft im Wesentlichen parallel zur Nockenwellenachse. Durch diese Anordnung der Spule kann auch der Bauraum neben der Nockenwelle für die elektromechanische Stelleinheit genutzt werden. Der die Nockenwelle umgebende Platz kann dann für andere Verwendungen und Funktionen genutzt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nockenwellenbaugruppe umfasst die elektromagnetische Stelleinheit mehrere miteinander verschaltete Spulen. So kann auf vorteilhafte Weise eine bessere Montierbarkeit und eine bessere Ausnutzung des Bauraums sichergestellt werden. So ist es je nach verfügbarem Bauraum möglich, dass einzelne Spulen leichter um die Nockenwelle herum platziert werden können als eine einzelne größere Spule. Die gewählte Anordnung und Verschaltung der Spulen ist selbstverständlich so zu wählen, dass die mehreren Spulen die entsprechende Wirkung auf den Anker haben wie die einzelne Spule, die sie ersetzen.
Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Nockenwellenbaugruppe, weist die elektromagnetische Stelleinheit ein Joch auf. Als Joch wird im Allgemeinen ein Bauteil bezeichnet, das zur gezielten räumlichen Führung des magnetischen Flusses genutzt werden kann, wodurch Streuverluste reduziert werden und die auf den Anker wirkende Kraft grösser wird. Der erzielbare Wirkungsgrad der elektromagnetischen Stelleinheit steigt.
Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Nockenwellenbaugruppe umfasst die elektromagnetische Stelleinheit einen oder mehrere Permanentmagneten, mit denen gezielt die Ausbreitung des magnetischen Flusses der Spule beeinflussbar ist. So ist es durch einen gezielten Einsatz von Permanentmagneten möglich, einen sich ungleichmäßig ausbreitenden magnetischen Fluss in definierte Bahnen zu lenken und dadurch die resultierende, auf den Anker wirkende Kraft zu beeinflussen. Besonders bevorzugt werden die Permanentmagnete bei einer Ausgestaltung der Nockenwellbaugruppe eingesetzt, bei der die Spule nicht die Nockenwelle umgreift, weshalb der Anker von dem magnetischen Fluss der Spule nicht gleichmäßig durchflossen wird. Die dadurch am Anker hervorgerufenen und quer zu dessen Verstellrichtung wirkenden Kräfte, beeinflussen die Verstellbarkeit des Ankers nachteilig (wie oben bereits beschrieben). Mit Hilfe der Permanentmagneten kann der magnetische Fluss so geführt werden, dass sich die resultierenden Kräfte nicht mehr derart negativ auf den Anker und dessen Verstellbarkeit auswirken. Das Magnetfeld des bzw. die Magnetfelder der Permanentmagnete wirken zusätzlich zu dem elektromagnetisch über die Spule erzeugten magnetischen Fluss auf den Anker ein, so dass der bzw. die Permanentmagnete bei entsprechender Anordnung und Dimensionierung den magnetischen Fluss der Spule ergänzen. Die dann auf den Anker wirkende resultierende Kraft wird dann vorzugsweise nicht quer zur Verstellrichtung wirken. Zumindest können störende Querkräfte auf den Anker durch den Einsatz von zusätzlichen Permanentmagneten minimiert werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in den Figuren schematisch dargestellt sind. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Nockenwellenbaugruppen nach einer ersten Ausgestaltung,
2 einen Längsschnitt einer elektromagnetischen Stelleinheit in einer gegenüber 1 abgewandelten zweiten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Nockenwellenbaugruppe,
3 einen Querschnitt durch eine elektromagnetische Stelleinheit gemäß 2,
4 eine Detailvergrößerung der elektromagnetischen Stelleinheit gemäß 2,
5 eine dritte Ausgestaltung einer elektromagnetischen Stelleinheit der erfindungsgemäßen Nockenwellenbaugruppe im Längsschnitt,
6 eine vierte Ausgestaltung einer elektromagnetischen Stelleinheit der erfindungsgemäßen Nockenwellenbaugruppe im Längsschnitt,
7 eine perspektivische Ansicht der elektromagnetischen Stelleinheit gemäß 5,
8 eine perspektivische Ansicht einer elektromagnetischen Stelleinheit gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung,
9 einen Querschnitt der elektromagnetischen Stelleinheit gemäß 8,
10 eine perspektivische Ansicht einer elektromagnetischen Stelleinheit in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung,
11 einen Querschnitt der elektromagnetischen Stelleinheit gemäß 10,
12 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit, und
13 einen Längsschnitt durch eine weitere andere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit.
Die 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Nockenwellenbaugruppe mit einer hohlen Nockenwelle 1, einem hydraulischen Nockenwellenversteller 2 und einer elektromagnetischen Stelleinheit 3. Der Nockenwellenversteller 2 ist auf der Nockenwelle 1 angeordnet und fixiert. Derartige Nockenwellenversteller 2, insbesondere die Nockenwellenverstellergehäuse, sind direkt oder indirekt mit der Kurbelwelle des Motors (nicht gezeigt) gekoppelt und von dieser angetrieben. Zudem weisen derartige Nockenwellenversteller 2 mit der Nockenwelle 1 verbundene Verstellelemente (nicht gezeigt) auf, die durch eine hydraulische Betätigung relativ zum Nockenwellenverstellergehäuse verdreht werden können. Die Verdrehung der Verstellelemente bewirkt eine Phasenverstellung der Nockenwelle 1 relativ zur Kurbelwelle.
Wie weiter in 1 gezeigt wird, ist in dem Nockenwellenversteller 2 und/oder der Nockenwelle 1 ein Steuerventil 4 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Steuerventil 4 in dem Nockenwellenversteller 2 und teilweise auch in der Nockenwelle 1 angeordnet. Mit Hilfe des Steuerventils 4 wird der Nockenwellenversteller 2 von der elektromagnetischen Steuereinheit 3 angesteuert, d. h., dass dem hydraulischen Nockenwellenversteller 2 durch das Steuerventil 4 in einer für die gewünschte Verstellung erforderlichen Menge und dem notwendigen Druck die die Verstellung bewirkende Hydraulikflüssigkeit zugeführt wird. Durch die Hydraulikflüssigkeit werden die Verstellelemente des Nockenwellenverstellers 2 relativ zum Gehäuse des Nockenwellenverstellers 2 verdreht. Die Ansteuerung des Steuerventils 4 durch die elektromagnetische Stelleinheit 3 kann, wie in der 1 dargestellt ist, mittels eines Verbindungsmittels 5 erfolgen. Das Verbindungsmittel 5 kann beispielsweise aus Kunststoff oder einem Metall bestehen. Die Montage des Verbindungsmittels 5 wird weiter unten näher erläutert.
2 zeigt eine Ausgestaltung der elektromagnetischen Stelleinheit 3 mit einer hohlen Nockenwelle 1. Die elektromagnetische Stelleinheit 3 umfasst eine Spule 6, einen ringförmigen Spulenkern 7 und einen zum Spulenkern 7 konzentrisch angeordneten ringförmigen Anker 8, wie in 2 und 3 dargestellt ist. Die Spule 6 besteht aus einer Vielzahl von Windungen eines geeigneten Drahtes und bildet einen zylindrischen Hohlraum, in dem die Nockenwelle 1, der Anker 8 und der Spulenkern 7 zueinander koaxial aufgenommen sind, wobei der Anker 8 die Nockenwelle 1 umgreift, wie in 3 gezeigt. Der Anker 8 ist hülsenförmig, zumindest jedoch ringförmig ausgebildet, umgreift die Nockenwelle 1 vollständig und stützt sich radial am Umfang der Nockenwelle 1 ab. Zudem ist der Anker 8 relativ zur Nockenwelle in deren axialer Richtung verschiebbar. Von Vorteil ist es, wenn der Anker 8 an den Flächen mit einer reibungsmindernden Schicht beschichtet ist, mit denen er sich an der Nockenwelle 1 abstützt. Ferner ist es möglich, dass die Nockenwelle 1 wenigsten in dem Bereich mit einer Gleitschicht versehen ist, in dem der Anker 8 auf der Nockenwelle 1 verschiebbar ist. So kann die Reibung reduziert und die zur Verschiebung des Ankers 8 erforderliche Kraft verringert werden.
Der Anker 8 wird von dem hülsenförmig ausgebildeten Spulenkern 7 mit einem Abstand, der als Luftspalt ausgebildet ist, umgeben. Der Spulenkern 7 liegt vorzugsweise an der Spule 6 an und definiert mit seiner axialen Länge den maximalen axialen Verschiebeweg des Ankers 8. Der Spulenkern 7 weist eine in Richtung der Spule 6 offene umlaufende V-förmige Aussparung 10 auf (vgl. 4), die den Spulenkern in zwei Teilbereiche 7a und 7b trennt. Die Aussparung 10 im Spulenkern 7 kann mit einem nicht magnetisierbaren Material ausgefüllt werden. Über den Winkel der Aussparung 10 kann die erzielbare Kraft-Verstellweg-Kennlinie der Stelleinheit 3 beeinflusst und angepasst werden.
Eine weitere Möglichkeit die Kraft-Verstellweg-Kennlinie der Stelleinheit 3 zu beeinflussen, ist der Luftspalt zwischen Anker 8 und Spulenkern 7. Bei einem magnetischen Kreis aus Spule, Spulenkern und Anker, ist die auf den Anker wirkende Kraft umgekehrt proportional zur Größe des Luftspaltes zwischen Anker und Spulenkern.
D. h., je kleiner der Luftspalt zwischen Anker 8 und Spulenkern 7 gewählt wird, desto grösser ist die auf den Kern wirkende und zur Verschiebung des Ankers 8 nutzbare Kraft. Verständlicherweise ist man daher bestrebt, den Luftspalt zwischen Anker 8 und Spulenkern 7 so klein wie möglich auszubilden.
Bei der gezeigten Ausgestaltung der elektromagnetischen Stelleinheit 3 ist die Spule 6 fest an dem Zylinderkopf oder einem anderen fest mit dem Motorblock verbundenen Bauteil fixiert. An der Spule 6 ist der Spulenkern 7 befestigt, so dass auch dieser feststeht. Im Gegensatz dazu, ist der Anker 8 drehfest mit der Nockenwelle verbunden (die Befestigung wird weiter unten beschrieben). Drehen sich nun Nockenwelle 1 und Anker 8 relativ zur Spule 6 und zum Spulenkern 7, müssen radial zur Nockenwellenachse verlaufenden Form- und/oder Lagetoleranzen oder radiale Bewegungen der relativ zueinander drehenden Bauteile ausgeglichen werden. Dieser Ausgleich kann bei dieser Ausgestaltung über den Luftspalt zwischen Anker 8 und Spulenkern 7 erfolgen. Die Form- und/oder Lagetoleranzen bzw. die radialen Bewegungen können beispielsweise durch Schwankungen im Durchmesser der Nockenwelle 1 und/oder des Ankers 8 oder das Lagerspiel der Nockenwelle 1 hervorgerufen werden. Ferner kann auch ein variierender Abstand zwischen Anker 8 und Nockenwelle 1 Ursache für radiale Bewegungen des Ankers 8 sein. Um diese Toleranzen bzw. radialen Bewegungen ausgleichen zu können und die Funktion der Stelleinheit 3 zu gewährleisten oder deren Bauteile vor Beschädigung zu schützen, kann der Luftspalt nicht beliebig klein ausgebildet werden.
Die Nockenwelle 1 weist in ihrem Umfang, beispielsweise in dem Bereich, in dem sie von dem Anker 8 umgriffen wird, zwei Langlöcher 11 auf, die von dem Verbindungsmittel 5 durchdrungen werden. Das Verbindungsmittel 5 weist beispielsweise zwei federnde Zungen 12 auf (vgl. 1 und 13). An den Zungen 12 sind Vorsprünge ausgebildet, die in korrespondierende Aussparungen im Anker 8 eingreifen und das Verbindungsmittel 5 an dem Anker 8 fixieren, wie in 13 gezeigt. Der Anker 8 wird auf diese Weise durch das Verbindungsmittel 5 drehfest und über die Länge der Langlöcher 11 in Axialrichtung verschiebbar mit der Nockenwelle 1 verbunden. Das Verbindungsmittel 5 ist zudem auf geeignete Weise mit dem Steuerventil 4 verbunden (in 13 nicht gezeigt), so dass die axiale Stellbewegung des Ankers 8 auf das Steuerventil 4 übertragbar ist.
Die in 13 gezeigte Ausgestaltung des Verbindungsmittels 5 zeichnet sich durch eine sehr einfache Montierbarkeit aus. Der Anker 8 ist so auf der Nockenwelle positioniert, dass seine mit den Vorsprüngen des Verbindungsmittels 5 korrespondierenden Ausnehmungen mit den Langlöchern 11 der Nockenwelle 1 fluchten. Die federnden Zungen 12 werden zusammengedrückt und das Verbindungsmittel 5 in die hohle Nockenwelle 1 eingeschoben. Das Verbindungsmittel 5 wird nun so in der Nockenwelle 1 bewegt, dass die Vorsprünge der federnden Zungen 12 in die Langlöcher 11 und die Aussparungen im Anker 8 eingreifen oder einrasten.
Wie in 2 bei einer anderen Ausbildung der Erfindung gezeigt wird, ist es vorgesehen, dass das Verbindungsmittel 5 als Stift ausgeführt wird. Der Stift durchdringt dann die Langlöcher 11 und ist in einer entsprechenden Aussparung des Ankers 8 aufgenommen, siehe auch 4. Im Inneren der Nockenwelle 1 ist der Stift mit einem Betätigungselement 13 verbunden. Das Betätigungselement 13 überträgt die axiale Bewegung des Ankers 8 bzw. des Stiftes auf das Steuerventil 4. In dieser Weiterbildung der Stelleinrichtung sorgt der Stift 5 für eine drehfeste, aber axiale Bewegungen zulassende Verbindung zwischen dem Anker 8 und der Nockenwelle 1. Zudem wird auch hier der maximale Verschiebeweg des Ankers 8 vorgegeben. Das Betätigungselement 13 kann in der Nockenwelle 1 durch ein Fixierungselement 14 gehalten und geführt werden. Es ist auch möglich, dass das Fixierungselement 14 den Hohlraum der Nockenwelle 1 zum Steuerventil 4 hin abdichtet, um ein Eindringen von Schmutz in Richtung des Steuerventils 4 zu verhindern. Auf diese Weise ist es ebenfalls möglich, ein Austreten von Hydraulikflüssigkeit vom Steuerventil 4 zu begrenzen oder zu verhindern.
Um die magnetischen Eigenschaften der Stelleinheit 3 weiter zu verbessern, weist die elektromagnetische Stelleinheit 3 ein Joch 9 auf. Mit Hilfe des Jochs 9 kann der magnetische Fluss geführt und gebündelt werden. Das Joch 9 liegt vorzugsweise direkt am Spulenkern 7 an, wie in 2 gezeigt. Das Joch 9 umgibt die Spule 6 zumindest an den Seiten, an denen nicht der Spulenkern 7 an der Spule 6 angeordnet ist. Das Joch 9 bildet somit auch ein Gehäuse für die Spule 6. Wie weiter in der 2 gezeigt wird, ist das Joch 9 zweiteilig ausgeführt. Das Joch 9 umfasst zwei miteinander mechanisch und magnetisch verbindbare Teile 9a und 9b. Das Teil 9b ist topfförmig ausgebildet und weist eine um den Mittelpunkt angeordnete Aussparung auf. Die Aussparung ist so groß, dass darin die Nockenwelle 1, der Anker 8 und der Spulenkern 7 aufgenommen werden können. Das zweite Teil des Jochs 9, also das Teil 9a, ist deckelförmig ausgebildet und weist eine Aussparung auf, die der des Teils 9b entspricht. Sind die beiden Teile 9a und 9b zu dem Joch 9 montiert, verlaufen die Aussparungen der Teile 9a, 9b koaxial zueinander.
Die Teilung des Jochs 9 in die Teile 9a und 9b, ermöglicht eine einfache Montage der Spule 6. So können die Spule 6 und der Spulenkern 7 in das Teil 9b des Jochs 9 eingefädelt und anschließend das Teil 9a am Teil 9b befestigt werden. Das Joch 9, die Spule 6 und der Spulenkern 7 bilden dann eine vormontierte Baugruppe, die zur weiteren Verarbeitung bereit steht. Der Spulenkern 7, der Anker 8 sowie das Joch 9 bestehen aus magnetisierbarem Material. Um den Spulenkörper oder das Joch vor äußeren Einflüssen zu schützten, kann dieser von nichtmagnetisierbarem Material, wie beispielsweise Kunststoff, umspritzt sein. Das Joch 9, mit der darin angeordneten Spule 6, kann als Spulengehäuse angesehen werden.
Zur Ansteuerung des Steuerventils 4 wird die elektromagnetische Stelleinheit 3 bestromt und so ein Magnetfeld und damit ein magnetischer Fluss erzeugt. Durch den magnetischen Fluss wirkt auf den Anker 8 eine Kraft ein, die in Größe und Richtung von der Bestromung abhängig ist und den Anker 8 in Axialrichtung bewegt. Der Verlauf des magnetischen Flusses in der elektromagnetischen Stelleinheit kann beispielsweise wie folgt aussehen: Das Joch 9 nimmt den magnetischen Fluss auf und lenkt ihn zum Teilbereich 7a des Spulenkerns 7. Von diesem Teilbereich 7a gelangt der magnetische Fluss über den Luftspalt zum Anker 8. Über den Anker 8 fließt der magnetische Fluss zum Teilbereich 7b des Spulenkerns 7, von wo er zum Teil 9b des Jochs 9 und anschließend zur Spule 7 gelangt, so dass der magnetische Kreis geschlossen ist. Die auf den Anker 8 wirkende Kraft veranlasst den Anker 8 zu einer axialen Stellbewegung auf der Nockenwelle 1, die zum Ansteuern des Steuerventils 4 genutzt wird.
Da die Steuerventile 4 in der Regel mit einer Federkraft beaufschlagt und so in einer vorbestimmten Stellung gehalten werden, muss der Anker 8 in der Regel gegen die Federkraft einer Rückstellfeder verschoben werden. Eine Anpassung der auf den Anker 8 wirkenden magnetischen Kraft ist somit von Vorteil. Nach erfolgreicher Anpassung kann der Anker 8, in Abhängigkeit von der Bestromung der Spule 6, jede beliebige Position auf dem axialen Verschiebeweg einnehmen. Da die auf die Steuerventile 4 wirkende Federkraft die Steuerventile 4 in der Regel in die Stellung ”zu” bewegt, wird der Anker 8 beim Öffnen des Steuerventils 4 gegen die Federkraft arbeiten. Die Rückstellung des Ankers 8 erfolgt dann durch die Federkraft der Rückstellfeder des Steuerventils 4.
Wie oben bereits angesprochen, wird in 3 ein Querschnitt der in 2 dargestellten elektromagnetischen Stelleinheit 3 gezeigt. Gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die gezeigte Nockenwellenbaugruppe umfasst eine elektromagnetische Stelleinheit 3 mit mindestens einer Spule 6, einem Joch 9, einem Spulenkern 7 und einem ringförmigen Anker 8. Die Nockenwelle 1, der Anker 8, der Spulenkern 7 und die Spule 6 sind konzentrisch zueinander angeordnet, wobei die Nockenwelle 1 von dem Anker 8, dem Spulenkern 7 und der Spule 6 vollständig umgriffen wird.
4 ist eine Detaildarstellung aus 2, bei der noch einmal die radiale und relative Anordnung der Bauteile verdeutlicht wird. Gleiche Bauteile sind mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Zudem kann man in der 4 die Aussparung 10 des Spulenkerns 7 erkennen.
Eine weitere Ausgestaltung der elektromagnetischen Stelleinheit ist in 5 gezeigt. Gleiche Bauteile wurden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die elektromagnetische Stelleinheit 3 umfasst eine Spule 6, einen ringförmigen Spulenkern 7 und einen zum Spulenkern 7 konzentrisch angeordneten ringförmigen Anker B. Auch bei dieser Ausgestaltung bildet die Spule 6 einen zylindrischen Hohlraum, in dem die Nockenwelle 1, der Anker 8 und der Spulenkern 7 zueinander koaxial aufgenommen sind. Der Anker 8 umgreift die Nockenwelle 1 vollständig und ist hülsenförmig ausgebildet. Zudem ist der Anker 8 relativ zur Nockenwelle in deren axialer Richtung verschiebbar.
Bei der in der 5 gezeigten Ausführung der erfindungsgemäßen Nockenwellenbaugruppe dreht sich der Spulenkern 7 mit dem Anker 8 und der Nockenwelle 1 mit.
Der Spulenkern 7 liegt nicht an der Spule 6 oder dem Joch 9 an, sondern ist zu diesen beabstandet. Gegenüber der aus 2 bekannten Ausgestaltung, kann bei der Weiterbildung mit einem mitdrehenden Anker 8 und Spulenkern 7, der zwischen Anker 8 und Spulenkern 7 vorhandene Luftspalt kleiner gewählt werden, da der Abstand bzw. Luftspalt zwischen dem Anker 8 und dem Spulenkern 7 nicht mehr zum Ausgleich der bereits zu 2 erläuterten Schwankungen im Durchmesser oder zum Ausgleich des Lagerspiels der Nockenwelle und dgl. genutzt wird. Ein solcher Ausgleich erfolgt nun in dem Abstand, der ebenfalls als Luftspalt ausgebildet ist, zwischen dem Spulenkern 7 und dem Gehäuse der Spule 6. Wie oben bereits beschrieben wurde, hat der Luftspalt zwischen Anker 8 und Spulenkern 7 einen deutlich größeren Einfluss auf die Kraft-Verstellweg-Kennlinie, als andere Luftspalte in dem magnetischen Kreis. Da nun der Luftspalt zwischen Anker 8 und Spulenkern 7 kleiner ausgebildet sein kann, wird dann auch eine größere Kraft auf den Anker wirken. Der Wirkungsgrad der elektromagnetischen Stelleinheit steigt.
Zur Fixierung des Spulenkerns 7 auf der Nockenwelle 1 sind Ringe 15 vorgesehen, welche auf der Nockenwelle form-, kraft- und/oder stoffschlüssig fixiert werden. Die Ringe 15 nehmen den Spulenkern 7 und den Anker 8 zwischen sich auf, wobei der Spulenkern 7 durch eine form-, kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung fixiert und der Anker 8 axial verschiebbar ist. So kann einer der Ringe 15 mit dem Spulenkern eine vormontierte Baugruppe bilden. Die Montage einer solchen Baugruppe könnte folgendermaßen verlaufen. Einer der Ringe 15 wird auf der Nockenwelle 1 fixiert. Anschließend wird der Anker 8 auf die Nockenwelle 1 gefädelt. Danach könnte die Baugruppe aus Spulenkern 7 und Ring 15 ebenfalls auf die Nockenwelle 1 gefädelt und fixiert werden. Als Verfahren zur Fixierung der Ringe 15 eignet sich beispielsweise eine Aufweitung des Nockenwellendurchmessers durch Rollieren und anschließendes Aufpressen des Ringes 15. Die Ringe 15 können aus verschiedenen Materialien bestehen, insbesondere Kupfer oder Messing.
Auch hier ist es von Vorteil, wenn an den Flächen, an denen es zu einem Gleitkontakt zwischen Nockenwelle 1 und Anker 8 kommt, eine die Reibung mindernde Schicht vorgesehen ist.
Eine andere Weiterbildung der elektromagnetischen Stelleinheit ist in 6 gezeigt. Die hier gezeigte Weiterbildung ähnelt im Grundaufbau den bereits gezeigten Ausgestaltungen und gleiche Bauteile wurden mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Auch hier umfasst die elektromagnetische Stelleinheit 3 eine Spule 6, einen Spulenkern 7 und einen zum Spulenkern 7 konzentrisch angeordneten Anker 8. In dem zylindrischen Hohlraum der Spule 6 ist die Nockenwelle 1, der Anker 8, der Spulenkern 7 und eine Gleithülse 16 aufgenommen. Der Spulenkern 7, der Anker 8 und die Gleithülse 16 sind hülsenförmig ausgebildet und umgeben die Nockenwelle 1 vollständig. Die Spule 6, der Spulenkern 7 und das Joch 9 und das Gleitelement 16 sind fest miteinander und/oder mit dem Zylinderkopf oder einem anderen am Motorblock befestigten Bauteil verbunden. Der Anker 8 ist in einer bereits zuvor beschriebenen Weise drehfest mit der Nockenwelle 1 verbunden und in deren axialer Richtung verschiebbar. Wie oben bereits erwähnt wurde, müssen radial zur Nockenwellenachse verlaufende Form- und/oder Lagetoleranzen oder radiale Bewegungen der relativ zueinander drehenden Bauteile ausgeglichen werden. Dieser Ausgleich erfolgt bei dieser Ausgestaltung über einen Luftspalt zwischen Nockenwelle 1 und Anker B. Dabei liegt der sich mit der Nockenwelle 1 drehende Anker 8 an der Gleithülse 16 an, während er von der Nockenwelle 1 beabstandet ist. Vorteilhaft hieran ist, dass auch bei dieser Ausgestaltung der Abstand zwischen Spulenkern 7 und Anker 8 sehr klein gewählt werden kann. Der Abstand wird hier nur durch die Wandungsstärke der Gleithülse 16 bestimmt. Der Anker 8 ist durch das Verbindungsmittel 5 drehfest mit der Nockenwelle 1 verbunden. Aber diese Verbindung ist so ausgestaltet, dass sie noch eine radial zur Nockenwellenachse gerichtete Bewegung des Ankers 8 erlaubt. Der Anker 8 legt sich somit an der Gleithülse 16 an bzw. stützt sich an dieser radial ab, wobei radiale Bewegungen der Nockenwelle 1 mit dem Luftspalt zwischen Anker 8 und Nockenwelle 1 ausgeglichen werden.
In 7 ist eine perspektivische Ansicht einer elektromagnetischen Stelleinheit 3 gezeigt, bei der die Spule 3 die Nockenwelle 1 vollständig umgibt. Es sind zudem die Ringe 15 gezeigt, die zur Befestigung des Spulenkerns 7 auf der Nockenwelle 1 dienen.
In einer nicht gezeigten Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, dass die Spule 6 durch mehrere miteinander verschaltete Spulen ersetzt oder ergänzt wird. So kann die Spule beispielsweise durch zwei Spulen ersetzt werden, wobei der Spulenkern 7, und/oder das Joch 9 halbschalenförmig ausgebildet sind. Diese Halbschalen können dann einfach um die Nockenwelle 1 gelegt und mit einander verbunden werden. Die Spulen können dann so miteinander verschaltet werden, dass ihre Wirkung auf den Anker 8 der Wirkung einer einzigen größeren Spule entspricht, die sie ersetzen sollen.
Schließlich ist in 8 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit 3 gezeigt. Bei dieser Ausgestaltung verläuft die Achse der Spule 6 im Wesentlichen parallel zur Nockenwellenachse. Die anderen Bauteile, wie beispielsweise der Spulenkern 7, der Anker 8 und die Nockenwelle 1 verlaufen auch hier koaxial zueinander. Bei den in den 2 bis 7 gezeigten Ausgestaltungen der elektromagnetischen Stelleinheit 3 ist der Spulenkern 7 stets holzylindrisch und in dem durch die Spule gebildeten Hohlraum angeordnet. Bei der Ausgestaltung gemäß 9, sind der Spulenkern 7 und der Anker 8 koaxial zur Nockenwelle 1 angeordnet. Die Spule 6 bzw. der durch die Spule gebildete Hohlraum verläuft nicht koaxial zur Nockenwelle 1. Die elektromagnetische Stelleinheit 3 weist in der Ausgestaltung gemäß 9 einen massiven Spulenkern 18 auf. Der Spulenkern 18 ist zylindrisch ausgebildet und ragt wenigstens mit einem Ende in den durch die Spule 6 ausgebildeten Hohlraum hinein. Das andere Ende des Spulenkerns 18 ragt in eine korrespondierende Öffnung des Jochs 9. Das Joch 9 umgreift den Spulenkern 7 jeweils an seinen Enden. Mit dem Spulenkern 18 kann der magnetische Fluss der Spule 6 gebündelt und zum Spulenkern 7 geführt werden, auch wenn die Spule 6 die Nockenwelle nicht umgreift. Um das Joch 9 konstruktiv einfach zu gestalten, verläuft die Spule 6 im Wesentlichen parallel zur Nockenwelle 1.
Die 9 zeigt einen Querschnitt der Ausführungsform gemäß 8, wobei hier deutlich die koaxiale Anordnung des Ankers 8, des Spulenkerns 7 und der Nockenwelle 1 zu sehen ist. Ferner wird aus dieser Ansicht deutlich, dass die Achse der Spule 6 weitestgehend parallel zur Achse der Nockenwelle 1 verläuft. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass gegenüber der in 7 gezeigten Variante lediglich auf einer Seite neben der Nockenwelle mehr Bauraum benötigt wird. Die Nockenwelle 1 bleibt somit über weite Teile ihres Umfangs relativ frei und der Bauraum kann für andere Verwendungen genutzt werden.
In den 10 und 11 ist eine Variante der elektromagnetischen Stelleinheit 3 gezeigt, bei der die elektromagnetische Stelleinheit 3 noch wenigstens einen Permanentmagneten 17 aufweist. Bei der gezeigten Ausgestaltung umfasst die elektromagnetische Stelleinheit 3 zusätzlich zwei Permanentmagneten 17. Die Achse der Spule 6 verläuft im Wesentlichen parallel zur Nockenwellenachse. Dies ist jedoch lediglich ein Ausführungsbeispiel. Andere Stelleinheiten mit anders angeordneten Spulen 6 können ebenfalls mit zusätzlichen Permanentmagneten 17 kombiniert werden. Mit diesen Permanentmagneten 17 wird gezielt die Ausbreitung des magnetischen Feldes der Spule 6 beeinflusst. Vorzugsweise sind die Permanentmagneten 17 in das Joch 9 eingebettet. Der Vollständigkeit halber wird hier nur erwähnt, dass die Anordnung, die Größe und die Form der Permanentmagnete 17 individuell an die jeweiligen Bedingungen bzw. die jeweilige Stelleinheit 3 angepasst werden sollte.
Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, anstelle der Permanentmagnete andere das magnetische Feld der Spule 6 bzw. den magnetischen Fluss beeinflussende Bauteile, wie z. B. kleinere Elektromagnete, zu verwenden.
Die 12 zeigt eine elektromagnetische Stelleinheit 3 mit einer massiven Nockenwelle. Die Nockenwelle weist hier jeweils eine Quer- und eine Längsbohrung auf, in denen das Verbindungsmittel 5 und das Betätigungselement 13 verlaufen. Diese sind, wie zu einer der vorstehenden Ausführungsformen bereits erläutert wurde, miteinander wirkverbunden und übertragen die axiale Bewegung des Ankers 8 auf das Steuerventil 4 (nicht dargestellt). Es ist somit klar, dass die zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der elektromagnetischen Stelleinheiten sowohl bei massiven Nockenwellen als auch bei hohlen oder zumindest bereichsweise hohlen Nockenwellen Anwendung finden können.

Claims

Nockenwellenbaugruppe mit einer Einrichtung zur veränderbaren Betätigung der Gaswechselventile eines Verbrennungsmotors umfassend, eine Nockenwelle 1, einen hydraulischen Nockenwellenversteller 2 und eine elektromagnetische Stelleinheit 3 zur Betätigung eines Steuerventils 4 des hydraulischen Nockenwellenverstellers 2, wobei das Steuerventil 4 wenigstens teilweise in der Nockenwelle 1 und/oder dem Nockenwellenversteller 2 angeordnet ist und die elektromagnetische Stelleinheit 3 eine Spule 6, einen Spulenkern 7 und einen zur Betätigung des Steuerventils 4 relativ zur Nockenwelle 1 in deren axialer Richtung verschiebbaren Anker 8 aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker 8 die Nockenwelle 1 zumindest teilweise umgreift, wobei ein Verbindungsmittel 5 vorgesehen ist, welches den Anker 8 drehfest mit der Nockenwelle 1 verbindet und eine Stellbewegung des Ankers 8 auf das Steuerventil 4 überträgt.
Nockenwellenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel 5 in der Nockenwelle 1 in einem Langloch 11 geführt ist.
Nockenwellenbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel 5 mit einem Betätigungselement 13 verbunden ist und das Betätigungselement 13 die axiale Bewegung des Ankers 8 auf das Steuerventil 4 überträgt.
Nockenwellenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker 8 ein Ring ist und die Nockenwelle 1 vollständig umschließt.
Nockenwellenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement 5 ein Stift ist.
Nockenwellenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement in zwei Langlöchern 11 im Umfang einer hohlzylindrischen Nockenwelle geführt ist.
Nockenwellenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Spulenkern 7 mit der Nockenwelle 1 dreht.
Nockenwellenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule 6 die Nockenwelle 1 wenigstens teilweise umgreift.
Nockenwellenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule 6 neben der Nockenwelle 1 angeordnet ist und die Achse der Spule 6 im Wesentlichen parallel zur Nockenwellenachse verläuft.
Nockenwellenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Stelleinheit 3 mehrere miteinander verschaltete Spulen umfasst.
Nockenwellenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Stelleinheit 3 ein Joch 9 aufweist.
Nockenwellenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Stelleinheit 3 einen oder mehrere Permanentmagneten 17 umfasst, mit denen gezielt die Ausbreitung des magnetischen Feldes der Spule 6 beeinflussbar ist.