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Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenbaugruppe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Die Nockenwellenbaugruppe ist dazu vorgesehen, bei einer Brennkraftmaschine, insbesondere bei einem Kraftfahrzeugmotor, die Öffnungs- und Schließzeitpunkte von Gaswechselventilen zu steuern. Die Nockenwelle kann dazu über ein Getriebe, eine Kette oder einen Zahnriemen an die Kurbelwelle angeschlossen, so dass sich eine Kopplung der Drehbewegung der Nockenwelle sowie der Kurbelwelle ergibt.
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Abhängig von der Last und Drehzahl der Brennkraftmaschine besteht in der Praxis häufig das Bedürfnis, die Einlass- und/oder Auslasszeitpunkte zu verstellen. Um die Winkelbeziehung zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle bedarfsgerecht verändern zu können, sind Nockenwellenversteller bekannt, die auch als Nockenwellenphasenversteller oder Phaser bezeichnet werden. Derartige Nockenwellenversteller weisen ein von der Kurbelwelle angetriebenes Teil sowie ein mit der Nockenwelle drehfest verbundenes Teil auf, wobei diese Teile in einem gewissen Maße kontrolliert gegeneinander verdrehbar sind. Hierzu sind üblicherweise zwischen den beiden Teilen Kammern gebildet, die mit einem Fluid beaufschlagt werden können, um unterschiedliche Winkelpositionen einzustellen. Einem solchen hydraulischen Nockenwellenversteller ist deshalb zumindest ein Steuerventil vorgeschaltet, welches insbesondere elektromagnetisch verstellt werden kann. Eine Nockenwellenbaugruppe mit einer Nockenwelle und einem Nockenwellenversteller ist aus der
EP 1 596 040 B1 bekannt.
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Das zumindest eine dem Nockenwellenversteller vorgeschaltete Steuerventil kann mit einer elektromagnetischen Stelleinheit betätigt werden, wobei die Stelleinheit üblicherweise eine in axialer Richtung fixierte Spule sowie einen axial verschiebbaren und an das Steuerventil angeschlossenen Anker aufweist. Solche elektromagnetischen Stelleinheiten sind in der Regel an der Stirnseite der Nockenwelle oder an der Stirnseite des Nockenwellenverstellers angeordnet und am Gehäuse des Nockenwellenverstellers, dem Zylinderkopf oder dem Motorblock fixiert. Eine solche elektromagnetische Stelleinheit ist aus der
DE 10 2006 031 517 A1 bekannt und umfasst eine Spule, einen Spulenkern sowie einen Anker mit einem Betätigungselement zur Betätigung des Steuerventils. Der Anker ist mit dem Betätigungselement gekoppelt und in Abhängigkeit von einer an die Spule angelegten Spannung axial verschiebbar. Abhängig von der Spannung ändert sich der durch die Spule fließende Strom und damit auch das induzierte magnetische Feld. Hinsichtlich des Verlaufs des Magnetfeldes sind die Permeabilitäten des Ankers sowie der umliegenden Bauteile zu beachten.
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Aus der
DE 101 02 767 A1 ist eine Nockenwellenbaugruppe bekannt, bei der ein Nockenwellenversteller zwischen zwei Wellenteilen angeordnet ist. Der Nockenwellenversteller kann durch ein außen an einem Nockenwellengehäuse angeordnetes Ventil gesteuert werden.
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Aus der
DE 11 2008 001 522 T5 ist eine gattungsgemäße Nockenwellenbaugruppe bekannt. An einem Ende einer Nockenwelle befindet sich ein Nockenwellenversteller, der über einen Nockenflansch an die Nockenwelle angeschlossen ist. Der Nockenflansch ist mit einem hülsenförmigen Abschnitt in die Nockenwelle eingesetzt, wobei ein daran anschließender verbreiteter Endabschnitt an den Mantel der Nockenwelle anschließt. Der verbreitete Endabschnitt ist vollständig in dem Nockenwellenversteller aufgenommen. Innerhalb der Nockenwelle befindet sich als abgeschlossene Baugruppe ein Elektromagnet, mit dem der Nockenwellenversteller betätigt werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nockenwellenbaugruppe mit einer Nockenwelle, einem hydraulischen Nockenwellenversteller und einer elektromagnetischen Stelleinheit zur Betätigung eines an den hydraulischen Nockenwellenversteller angeschlossenen Steuerventils anzugeben, die insgesamt einen geringen Bauraum benötigt.
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Gegenstand der Erfindung und Lösung der Aufgabe ist eine Nockenwellenbaugruppe gemäß Patentanspruch 1. Vorzugsweise erstrecken sich die Wellenteile sich an dem Verbindungsabschnitt in radialer Richtung über den Anker hinaus.
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Im Gegensatz zu einer vorbekannten Anordnung der elektromagnetischen Stelleinheit an einem stirnseitigen Ende der Nockenwelle bzw. an dem Nockenwellenversteller ermöglicht die vorliegende Ausgestaltung eine kürzere und damit kompaktere Bauweise der Nockenwellenbaugruppe, weil der Nockenwellenversteller sehr eng an die Funktionselemente der Nockenwelle angenähert und darüber hinaus auch sehr schmal ausgeführt werden kann. Erfindungsgemäß wird die elektromagnetische Stelleinheit in axialer Richtung gesehen in einen Bereich entlang der Nockenwelle verlegt, der ansonsten ungenutzt ist.
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Eine geringere Länge der Nockenwellenbaugruppe ist aus mehreren Gründen vorteilhaft. So kann hinsichtlich der Nockenwellenbaugruppe selbst sowie des Gehäuses, welches die Nockenwelle aufnimmt, eine Materialersparnis erreicht werden. Zusätzlich können auch die Abmessungen der gesamten Verbrennungsmaschine in einem gewissen Maße reduziert werden, wodurch sich eine effizientere Raumausnutzung ergibt.
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Neben einer reduzierten Länge in axialer Richtung ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung auch eine optimale Raumnutzung in radialer Richtung, insbesondere wenn die Wellenteile sich an dem Verbindungsabschnitt in radialer Richtung über den Anker hinaus erstrecken. Der Anker ist also in die aus zumindest zwei Wellenteilen gebildete Nockenwelle integriert, so dass der in radialer Richtung um die Nockenwelle verbleibende Platz auch für die Anordnung einer vergleichsweise großen Spule genutzt werden kann. Durch den Einsatz einer möglichst großen Spule können insbesondere die von der elektromagnetischen Stelleinheit erzeugten Kräfte und Momente maximiert werden, so dass eine Schaltung des Steuerventils auch gegen einen erhöhten Widerstand möglich ist.
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Um den Anker in der beschriebenen Weise anordnen zu können, sieht die Erfindung des Weiteren vor, dass die Nockenwelle aus zwei in Längsrichtung aufeinanderfolgenden, zunächst noch nicht verbundenen Wellenteilen gebildet ist, die erst bei der Herstellung der Nockenwellenbaugruppe direkt oder vorzugsweise durch ein Zwischenelement in Form eines Stopfens drehfest miteinander verbunden werden. So können bei einer gebauten Nockenwelle zunächst sämtliche Nocken und weiteren Funktionselemente an den Wellenteilen befestigt werden, bevor dann die elektromagnetische Stelleinheit angeordnet und die Nockenwellenteile verbunden werden.
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Die elektromagnetische Stelleinheit umfasst im Rahmen der Erfindung die Spule und den Anker. Dabei besteht das Bedürfnis, die magnetische Flussdichte durch den Anker zu maximieren, weshalb die Spule und der Anker mit weiteren Elementen zu kombinieren sind, welche das Magnetfeld formen.
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Hierzu wird ein Material eingesetzt, welches eine gute Durchlässigkeit für magnetische Felder aufweist, also gewissermaßen die magnetische Flussdichte bündelt. Der in diesem Zusammenhang für verschiedene Materialien charakteristische Wert ist die Permeabilitätszahl μr, der auch als relative Permeabilität bezeichnet wird. Die Permeabilitätszahl ist eine dimensionslose Normierungsgröße, welche die Durchlässigkeit eines bestimmten Stoffes im Vergleich zu Vakuum angibt. Entsprechend ist die Permeabilitätszahl von Vakuum 1. Für die meisten Materialien, wie beispielsweise auch Luft, ist die Permeabilitätszahl etwas größer als 1. Diese Stoffe, zu denen auch Aluminium, Platin und einige Edelstähle zählen werden als paramagnetisch bezeichnet. Darüber hinaus weisen Metalle wie Blei, Zink und Kupfer eine Permeabilitätszahl von etwas weniger als 1 auf, wobei diese Stoffe als diamagnetische Stoffe bezeichnet werden. Bei den genannten Materialien ist die Permeabilitätszahl im Betrag so gering, dass sich kein wesentlicher Unterschied zu Luft bzw. Vakuum ergibt. Um das Magnetfeld zu formen und in dem Anker eine möglichst große magnetische Flussdichte zu erzeugen, werden dagegen Materialien mit einer großen Permeabilität eingesetzt, bei denen die Permeabilitätszahl deutlich größer als 1 ist. Als ein Material mit einer hohen Permeabilität wird im Rahmen der Erfindung ein Material verstanden, wessen Permeabilitätszahl zumindest 10 beträgt. Für magnetische Anwendungen sind insbesondere ferromagnetische Stoffe bzw. weichmagnetische Stoffe wie Eisen, Ferrite, Kobalt und Nickel von Interesse, da diese sehr große Permeabilitätszahlen zwischen typischerweise 80 und 3000 aufweisen. Diese Stoffe kommen in der Elektrotechnik häufig bei Spulen, Elektromotoren, Transformatoren oder magnetischen Stelleinrichtungen zum Einsatz. Darüber hinaus weisen metallische Werkstoffe mit einem großen Eisenanteil eine hohe Permeabilität auf. Die nicht magnetischen Eigenschaften von bestimmten Edelstählen sind dabei auf die Materialzusammenstellung bzw. den hohen Legierungsgrad zurückzuführen. Die üblicherweise für Nockenwellen eingesetzten Materialien sind dagegen in der Regel ferromagnetisch und weisen also eine große Permeabilität auf. Um im Rahmen der Erfindung an dem Anker eine möglichst große magnetische Flussdichte zu erreichen, können die Enden der Wellenteile im Bereich der elektromagnetischen Stelleinheit zur Formung des Magnetfeldes genutzt werden. Darüber hinaus besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Wellenenden in Längsrichtung gesehen vor bzw. hinter der elektromagnetischen Stelleinheit enden, wobei dann separate Elemente zur Ausformung des Magnetfeldes eingesetzt werden.
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Grundsätzlich muss auch vermieden werden, dass durch eine ungeeignete Anordnung und Auswahl magnetisch gut leitender Materialien die magnetische Flussdichte an dem Anker vorbeigeleitet wird. Wenn also um den Anker herum ein Material mit einer hohen Permeabilität angeordnet ist, muss dieses eine Unterbrechung aufweisen, damit der magnetische Fluss aus diesem Material hinaus in den Anker eintreten kann. Ansonsten würde das Magnetfeld außerhalb des Ankers gewissermaßen ”kurzgeschlossen”.
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Ein zwischen Anker und Spule angeordnetes Material mit einer hohen Permeabilität wirkt dabei als eine Art Spulenkern, der eine Verstärkung bzw. vorteilhafte Formung der magnetischen Flussdichte bewirkt. Die beschriebene Unterbrechung, die dazu notwendig ist, die magnetische Flussdichte in den Anker einzuleiten, bildet einen Spalt, wobei die Ränder des Spaltes die Form von Steuerkanten aufweisen können. Diese Steuerkanten können insbesondere keilförmig nach innen verlaufen, wobei dann die magnetische Flussdichte im Wesentlichen der Keilform folgt und dadurch bedarfsgerecht geformt werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Anker innerhalb der beiden aufeinanderfolgenden Wellenteile oder innerhalb von Ringen, die zwischen den aufeinanderfolgenden Wellenteilen angeordnet sind, zumindest teilweise verdeckt innenseitig aufgenommen ist. Wie bereits erläutert, muss aber gewährleistet werden, dass das von der Spule erzeugte Magnetfeld auch in den Anker eindringen kann und nicht durch ein magnetisch gut leitendes Material, das heißt einem Material mit einer großen magnetischen Permeabilität kurz geschlossen, das heißt an dem Anker vorbeigeleitet, wird.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind die Wellenteile rohrförmig, wobei der Anker in dem Verbindungsabschnitt an Innenflächen der Wellenteile angeordnet ist und wobei zwischen den Wellenteilen und um den Anker herum ein Spalt verbleibt. Dieser freigelassene Spalt kann als Luftspalt verbleiben oder mit einem Ring ausgefüllt werden, der jedoch eine geringe magnetische Permeabilität aufweisen soll.
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Dabei ist zu berücksichtigen, dass übliche, im Rahmen der Erfindung bevorzugte Werkstoffe für die rohrförmigen Wellenteile magnetisch sind, so dass die von der Spule erzeugte magnetische Flussdichte dann in den Wänden der rohrförmigen Wellenteile, welche die Funktion eines Spulenkerns verwirklichen, konzentriert ist. Dabei wird durch den Spalt zwischen den Wellenteilen erreicht, dass die Magnetfeldlinien aus diesen Wänden heraustreten und dann in einem vermehrten Anteil durch den Anker geführt sind.
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Um den Verlauf des Magnetfeldes zu optimieren, können in diesem Zusammenhang die einander zugewandten und von dem Spalt getrennten Enden der rohrförmigen Wellenteile als Steuerkanten ausgebildet sein. Insbesondere können die Wellenteile an ihren Wandungen mit einer verjüngenden Anschrägung versehen sein. Durch eine solche Veränderung in Form einer keilförmigen Reduzierung des Außendurchmessers wird das Magnetfeld nach innen auf den Anker gerichtet, weshalb die mit der Anschrägung versehenen Enden auch als Steuerkanten zu bezeichnen sind. Die Breite des Spaltes sowie der Verlauf der Steuerkanten ist in geeigneter Weise festzulegen und kann gegebenenfalls auch durch numerische oder experimentelle Optimierung ermittelt werden.
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Bei einer Verbindung der beiden Wellenteile durch einen Stopfen ist dieser zweckmäßigerweise aus einem nicht magnetischen Material, das heißt einem Material mit einer niedrigen magnetischen Permeabilität, gebildet. Geeignet ist beispielsweise ein nicht oder nur schwach magnetischer Edelstahl. Alternativ ist es auch möglich, den Stopfen zwar aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität zu bilden, dann jedoch einen Abstand zwischen dem Anker und dem Stopfen vorzusehen, so dass ein Zwischenbereich mit niedriger magnetischer Permeabilität vorliegt. Dieser Zwischenraum kann mit Luft oder aber auch mit einem Material mit niedriger magnetischer Permeabilität ausgefüllt sein. In Betracht kommt beispielsweise ein Kunststoffmaterial, welches auch im Hinblick auf eine reibungsreduzierte Führung des Ankers vorteilhaft ist. Durch einen Abstand zwischen dem Anker und dem Stopfen wird gewissermaßen eine ”Isolierung” erreicht, wenn der Stopfen aus einem Material hoher magnetischer Permeabilität gebildet ist.
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Die drehfeste Verbindung der beiden Wellenteile miteinander kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. So kann die Befestigung durch einen Kraftschluss, einen Formschluss, einen Stoffschluss oder eine Kombination der beschriebenen Maßnahmen erfolgen. Besonders bevorzugt ist dabei die Erzeugung eines kombinierten Kraft-Formschlusses.
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Anstelle der zuvor beschriebenen Ausgestaltung, bei der die beiden Wellenteile lediglich durch einen Spalt voneinander getrennt sind, ist gemäß einer Alternative vorgesehen, dass in Längsrichtung gesehen zwischen den beiden Wellenteilen ein Abstand verbleibt, wobei zwischen den beiden Wellenteilen zwei von einem Spalt getrennte Ringe um den Stopfen herum angeordnet sind und wobei die Spule sich um die Ringe herum erstreckt. Im Rahmen einer solchen Ausgestaltung ergibt sich der Vorteil, dass die beiden Wellenteile in einem Abstand zu der elektromagnetischen Stelleinheit und insbesondere zu der Spule der elektromagnetischen Stelleinheit enden, wodurch die Wellenteile nicht oder nur in einem geringen Maße magnetisiert werden. Dagegen weisen die Ringe ein magnetisch leitendes Material, das heißt ein Material mit einer hohen magnetischen Permeabilität, auf. Die Ringe wirken dann als Spulenkern mit der Spule und dem Anker zusammen. Durch dieses Material wird die magnetische Flussdichte konzentriert und dann, ähnlich wie auch bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform, durch den zwischen den Ringen verbleibenden Spalt in den Anker eingeleitet. Auch die beiden Ringe können, beispielsweise durch eine entsprechende Anschrägung, mit den zuvor beschriebenen Steuerkanten ausgerüstet sein. Um die beschriebenen Ringe magnetisch von dem Wellenteil zu trennen, ist zusätzlich auch zwischen den beiden Ringen und dem jeweils angrenzenden Wellenteil eine Lücke vorgesehen. Diese Lücke kann als Luftspalt verbleiben oder mit einem Material geringer Permeabilität ausgefüllt werden.
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Um den Anker innenliegend in die beiden Wellenteile bzw. die beiden Ringe integrieren zu können, kann an der Innenseite der Wellenteile bzw. der Ringe eine Ausfräsung vorgesehen sein, welche der Dicke des Ankers entspricht. Es ergibt sich dann der Vorteil, dass der Abstand zwischen Spule und Anker reduziert ist, wobei zusätzlich auch ein Stopfen mit einem konstanten Außendurchmesser eingesetzt werden kann. Der Anker ist vorzugsweise hülsenförmig, wodurch eine besonders gleichmäßige, klemmfreie Betätigung möglich ist. Der Anker kann auf dem Stopfen und/oder an der Innenseite der Ringe bzw. der Wellenteile geführt sein.
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Grundsätzlich ist es denkbar, die Spule drehfest auf der Nockenwelle anzuordnen, so dass die Spule sich dann mit der Welle dreht. Im Rahmen einer solchen Ausgestaltung muss jedoch eine vergleichsweise aufwendige, elektrische Kontaktierung vorgesehen werden, welche den elektrischen Anschluss der drehenden Spule ermöglicht. Aus praktischen Gründen ist deshalb gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Nockenwelle gegenüber der Spule drehbar ist und die Spule bei der Montage der Nockenwellenbaugruppe an einer Verbrennungsmaschine feststehend angeordnet wird.
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Die Spule weist zumindest Spulenwicklungen auf, wobei durch die Beaufschlagung der Spule mit einer Spannung die durch die Spulenwicklungen fließenden Ströme das zur Bewegung des Ankers notwendige Magnetfeld erzeugen. Insbesondere kann die elektromagnetische Stelleinheit auch so eingerichtet sein, dass mittels einer Steuerung des Spulenstroms die Position des Ankers zwischen zwei Endpositionen und damit auch die Öffnung des Steuerventils beliebig eingestellt werden können.
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Um bei der Spule Streuverluste zu reduzieren, kann diese auch ein Joch bzw. Jochabschnitte aufweisen. Zweckmäßig ist insbesondere eine Ausgestaltung, bei der in axialer Richtung gesehen vor und hinter den Spulenwicklungen jeweils ein Jochabschnitt vorgesehen ist.
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Wenn die Spule gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung gegenüber der Nockenwelle drehbar ist, muss zwischen der Spule und der Nockenwelle zumindest ein schmaler Spalt verbleiben. Die Spulenwicklungen können vor diesem Hintergrund in an sich bekannter Weise auf einen Kern gewickelt sein, wobei dieser jedoch möglichst dünn auszuführen ist, um die Spulenwicklungen möglichst nah an den Anker heranbringen zu können. Zweckmäßigerweise umfasst die gesamte Spule auch ein schützendes Gehäuse, welches die Spulenwicklungen aufnimmt.
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Da im Rahmen der Erfindung die elektromagnetische Stelleinheit mit dem Anker in einem Abstand zu dem Nockenwellenversteller angeordnet ist, ist der Anker vorzugsweise über ein geeignetes Betätigungselement an das Steuerventil angeschlossen. Wenn die beiden Wellenteile durch den zuvor beschriebenen Stopfen verbunden sind, kann das Betätigungselement durch eine Längsöffnung des Stopfens geführt sein, so dass das Betätigungselement im Querschnitt im Wesentlichen T-förmig ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von schematischen, das Prinzip der Erfindung, darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 eine Nockenwellenbaugruppe in einem schematischen Längsschnitt,
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2 ein Ausschnitt der Nockenwellenbaugruppe in einer teilgeschnittenen Detailansicht,
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3 der Ausschnitt gemäß der 2 in einem Längsschnitt,
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4 und 5 alternative Ausgestaltungen der Nockenwellenbaugruppe in einer Darstellung gemäß der 3.
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Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Nockenwellenbaugruppe mit einer Nockenwelle 1, einem hydraulischen Nockenwellenversteller 2, einer an der Nockenwelle 1 angeordneten elektromagnetischen Stelleinrichtung 3 zur Betätigung eines an den hydraulischen Nockenwellenversteller 2 angeschlossenen Steuerventils 4. Der Nockenwellenversteller 2 weist in üblicher Weise ein von einer Kurbelwelle angetriebenes Teil sowie ein mit der Nockenwelle 1 verbundenes Teil auf, wobei die beiden Teile gegeneinander durch die Beaufschlagung mit einem Fluid verdrehbar sind, wobei das Steuerventil 4 zur bedarfsgerechten Zuführung des Druckfluids vorgesehen ist.
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Die Ausgestaltung der elektromagnetischen Stelleinheit 3 sowie der Nockenwelle 1 im Bereich der elektromagnetischen Stelleinheit 3 ist aus den 2 und 3 ersichtlich. Danach weist die elektromagnetische Stelleinheit 3 eine Spule 5 sowie einen längsbeweglichen Anker 6 auf, wobei der Anker 6 in die Nockenwelle 1 integriert ist und wobei die Spule 5 gegenüber der Nockenwelle 1 drehbar ist. Durch die Integration des Ankers 6 in die Nockenwelle 1 ist der für die gesamte Spule 5 zur Verfügung stehende Bauraum insbesondere auch in radialer Richtung maximiert.
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Um die beschriebene Ausgestaltung zu ermöglichen, ist die Nockenwelle 1 aus zwei in Längsrichtung aufeinanderfolgenden Wellenteilen 1a, 1b gebildet, die an einem Verbindungsabschnitt drehfest mittels eines Stopfens 7 verbunden sind. Der Stopfen 7 erstreckt sich in die rohrförmigen Wellenteile 1a, 1b hinein, wobei der Anker 6 auf dem Stopfen 7 und/oder an Innenflächen der rohrförmigen Wellenteile 1a, 1b in Längsrichtung geführt ist. Die Innenseite der rohrförmigen Wellenteile 1a, 1b weist dazu jeweils eine innenliegende Verbreiterung des Innendurchmessers auf, die auch endseitige Anschläge für den Anker 6 definieren kann.
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Die beiden Wellenteile 1a, 1b weisen in dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils zumindest einen Nocken 8 auf. Die Wellenteile können auch mit weiteren Funktionselementen ausgerüstet sein. Im Rahmen der Erfindung wird die elektromagnetische Stelleinrichtung 3 also in einen Bereich entlang der Nockenwelle 1 verlegt, so dass die Anordnung der elektromagnetischen Stelleinheit 3 nicht zu einer Verlängerung der gesamten Nockenwellenbaugruppe führt.
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Über nicht dargestellte Anschlüsse wird die Spule 5 von einer Steuerung mit einem Strom beaufschlagt, der entsprechend der Stromstärke ein Magnetfeld aufbaut. In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, dass die beiden Wellenteile 1a, 1b aus einem magnetischen Material gebildet sind, so dass die von der Spule 5 erzeugte magnetische Flussdichte in den Wänden der rohrförmigen Wellenteile 1a, 1b konzentriert ist. Um zu erreichen, dass die Magnetfelder im erhöhten Maße in den Anker 6 eindringen, was zu dessen Bewegung notwendig ist, verbleibt zwischen den beiden Wellenteilen 1a, 1b ein Spalt 9. Dabei handelt es sich in dem Ausführungsbeispiel um einen Luftspalt. Alternativ kann in dem freigelassenen Spalt 9 auch ein Ring aus einem magnetisch nicht leitenden Material bzw. einem Material mit geringer magnetischer Permeabilität eingesetzt sein.
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Der hülsenförmige Anker 6 ist zwischen dem Stopfen 7 und den zugeordneten Innenflächen der Wellenteile 1a, 1b leicht beweglich gehalten, wobei zur Verbesserung der Beweglichkeit auch eine Gleitbeschichtung an den Kontaktflächen möglich ist. Durch die hülsenförmige und um den Umfang symmetrische Ausgestaltung können auch Kippmomente oder dergleichen vermieden werden.
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Das Steuerventil 4 und der Anker 6 sind mittels eines Betätigungselementes 10 verbunden, wobei das Betätigungselement 10 die längs zur Nockenwelle verlaufende Bewegung des Ankers 6 auf das Steuerventil 4 überträgt.
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Um eine verbesserte Einleitung des magnetischen Feldes in den Anker 6 zu ermöglichen, sind an dem Spalt 9 die einander zugewandten Enden der beiden Wellenteile 1a, 1b abgeschrägt und können deshalb auch als Steuerkanten 11a, 11b bezeichnet werden. Mittels der Steuerkanten 11a, 11b wird die magnetische Flussdichte nach innen auf den Anker 6 geleitet.
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Die Spule 5 weist in üblicher Weise Spulenwicklungen 12 auf, wobei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zur Reduzierung von Streuverlusten zusätzliche Jochabschnitte 13 in axialer Richtung gesehen vor und hinter den Spulenwicklungen 12 angeordnet sind. Die Jochabschnitte sind aus einem Material mit einer hohen magnetischen Permeabilität, so dass dort die magnetische Flussdichte vorhanden ist.
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Die 4 zeigt eine Abwandlung der Nockenwellenbaugruppe, wobei in Längsrichtung gesehen zwischen den beiden Wellenteilen 1a, 1b ein erheblicher Abstand verbleibt, wobei zwischen den beiden Wellenteilen 1a, 1b zwei von einem Spalt getrennte Ringe 14a, 14b um den Stopfen 7 angeordnet sind und wobei die Spule 5 sich um die Ringe 14a, 14b herum erstreckt. Die Ringe 14a, 14b weisen im Gegensatz zu dem Stopfen 7 eine hohe Permeabilität auf, so dass die Flussdichte konzentriert wird. Auch bei den Ringen 14a, 14b sind die zuvor beschriebenen Steuerkanten 11a, 11b vorgesehen, mit denen das Magnetfeld in den Anker 6 eingeleitet wird. Um die Ringe 14a, 14b magnetisch von den Wellenteilen 1a, 1b zu trennen, verbleibt zwischen den beiden Ringen 14a, 14b und dem jeweils angrenzenden Wellenteil 1a, 1b eine Lücke 15. Diese Lücke 15 kann als Luftspalt ausgebildet oder mit einem magnetisch nicht bzw. wenig leitenden Material ausgefüllt werden.
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In den Figuren ist auch zu erkennen, dass im Rahmen der Erfindung die beiden Wellenteile 1a, 1b mit den jeweils daran befestigten Nocken 8 und weiteren Funktionselementen vorgefertigt werden können, wobei erst nach der Befestigung der Nocken 8 und weiterer Funktionselemente die Verbindung über den Stopfen 7 sowie die Anordnung der elektromagnetischen Stelleinheit 3 erfolgen kann. Eine andere Fertigungsmethode, bei der beispielsweise die Nocken 8 erst nach der Verbindung der Wellenteile 1a, 1b angeordnet werden, ist jedoch auch möglich.
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Die 5 zeigt eine Abwandlung der Ausgestaltung gemäß der 4, wobei der Stopfen 7 unterhalb der Spule 5 einen reduzierten Durchmesser aufweist. Im Rahmen einer solchen Ausgestaltung besteht auch die Möglichkeit, den Stopfen aus einem magnetisch leitenden Material, das heißt einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität, zu fertigen. Es können also übliche, kostengünstige metallische Werkstoffe auf der Basis von Eisen eingesetzt werden. Um dennoch die Ringe 14a, 14b in der gewünschten Position halten zu können, kann dann zwischen dem Stopfen 7 und den Ringen 14a, 14b ein Material mit einer niedrigen magnetischen Permeabilität, beispielsweise ein Kunststoff 16, angeordnet sein.
