DE102017124287A1 - Electromagnetic actuator - Google Patents

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Abstract

Eine zur Betätigung eines Hydraulikventils geeignete elektromagnetische Stellvorrichtung ist aus zwei Modulen (2,3), nämlich einem Basismodul (2) und einem Anschlussmodul (3), zusammengesetzt, wobei das Basismodul (2) ein Magnetgehäuse (4) umfasst, in welchem eine Spule (6) außerhalb eines hohlzylindrischen Ankerraums (5) angeordnet ist. Zur elektrischen Verbindung zwischen dem Basismodul (2) und einem weiteren Bauteil sind Steckkontakte (10,11), insbesondere in Form einer PressFit-Verbindung, zumindest am Basismodul (2) vorhanden.A suitable for actuating a hydraulic valve electromagnetic actuator is composed of two modules (2,3), namely a base module (2) and a connection module (3), wherein the base module (2) comprises a magnet housing (4), in which a coil (6) outside a hollow cylindrical armature space (5) is arranged. For the electrical connection between the base module (2) and another component plug contacts (10,11), in particular in the form of a PressFit connection, at least on the base module (2) are present.

Description

Die Erfindung betrifft eine für die Betätigung eines Ventils, insbesondere Hydraulikventils, geeignete elektromagnetische Stellevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a suitable for the actuation of a valve, in particular hydraulic valve, electromagnetic actuating device according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Stellvorrichtung ist beispielsweise aus der DE 10 2014 207 988 B3 bekannt. Diese Stellvorrichtung weist einen Anker auf, der in einem hohlzylindrischen Ankerraum zwischen zwei axialen Anschlägen verschiebbar ist, wobei der Ankerraum durch ein Magnetjoch begrenzt ist. Die Stellvorrichtung ist beispielsweise in einem hydraulischen Nockenwellenversteller verwendbar.Such adjusting device is for example from the DE 10 2014 207 988 B3 known. This adjusting device has an armature, which is displaceable in a hollow cylindrical armature space between two axial stops, wherein the armature space is limited by a magnetic yoke. The adjusting device can be used for example in a hydraulic camshaft adjuster.

Weitere elektromagnetische Stellvorrichtungen, welche für den Einsatz in hydraulischen Nockenwellenverstellern geeignet sind, sind zum Beispiel in den Dokumenten WO 2010/060690 A1 , DE 10 2015 220 164 A1 , DE 10 2015 200 976 A1 , DE 10 2013 211 816 A1 , DE 10 2011 077 733 A1 und DE 10 2008 061 396 A1 beschrieben.Other electromagnetic actuators that are suitable for use in hydraulic camshaft adjusters are, for example, in the documents WO 2010/060690 A1 . DE 10 2015 220 164 A1 . DE 10 2015 200 976 A1 . DE 10 2013 211 816 A1 . DE 10 2011 077 733 A1 and DE 10 2008 061 396 A1 described.

Aspekte der Befestigung von Komponenten elektromagnetischer Stellvorrichtungen an Umgebungskonstruktionen sind Gegenstand der Dokumente DE 10 2010 012 917 A1 , DE 10 2010 008 931 A1 und WO 2017/084662 A1 . Auch in diesen Fällen ist die jeweilige elektromagnetische Stellvorrichtung zur Betätigung eines Hydraulikventils in einem Nockenwellenversteller vorgesehen.Aspects of attaching components of electromagnetic actuators to surrounding structures are the subject of the documents DE 10 2010 012 917 A1 . DE 10 2010 008 931 A1 and WO 2017/084662 A1 , Also in these cases, the respective electromagnetic actuator is provided for actuating a hydraulic valve in a camshaft adjuster.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Stellvorrichtung, welche für die Betätigung eines Hydraulikventils, insbesondere in einem Nockenwellenversteller, geeignet ist, gegenüber dem genannten Stand der Technik unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten weiterzuentwickeln, wobei auf Basis eines einheitlichen Gerätekonzeptes eine Vielzahl unterschiedlicher Gerätetypen, welche sich zum Anbau an verschiedene Umgebungskonstruktionen eignen, herstellbar sein soll.The invention is based on the object, an electromagnetic actuator, which is suitable for the operation of a hydraulic valve, in particular in a camshaft adjuster, to develop over the cited prior art from manufacturing aspects, based on a uniform device concept, a variety of different types of devices, which suitable for cultivation on various environmental constructions, to be produced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine elektromagnetische Stellvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Stellvorrichtung ist aus zwei Modulen, nämlich einem Basismodul und einem Anschlussmodul, zusammengesetzt. Das Basismodul umfasst ein Magnetgehäuse, in welchem eine Spule außerhalb eines hohlzylindrischen Ankerraums angeordnet ist. Das Anschlussmodul dient zumindest der mechanischen Verbindung der elektromagnetischen Stellvorrichtung mit einer Umgebungskonstruktion. Erfindungsgemäß sind zur elektrischen Verbindung zwischen dem Basismodul und einem weiteren Bauteil Steckkontakte zumindest am Basismodul vorhanden. Bei dem weiteren Bauteil kann es sich entweder um das Anschlussmodul oder um eine Komponente der Umgebungskonstruktion handeln. Die elektrischen Funktionen der Stellvorrichtung sind im Basismodul konzentriert. Ein einheitliches Basismodul ist zur Kombination mit unterschiedlichsten Anschlussmodulen geeignet.This object is achieved by an electromagnetic actuator with the features of claim 1. The actuator is composed of two modules, namely a base module and a connection module. The base module comprises a magnet housing in which a coil is arranged outside a hollow cylindrical armature space. The connection module serves at least the mechanical connection of the electromagnetic actuator with a surrounding construction. According to the invention for the electrical connection between the base module and another component plug contacts at least the base module available. The further component can either be the connection module or a component of the surrounding construction. The electrical functions of the actuator are concentrated in the base module. A standard base module is suitable for combination with a wide variety of connection modules.

In Ausgestaltungen, in denen das Basismodul elektrisch mit dem Anschlussmodul verbunden ist, ist diese elektrische Verbindung durch Steckkontakte hergestellt, wobei das Anschlussmodul einen weiteren, äußeren elektrischen Steckanschluss aufweist, über welchen die elektromagnetische Stellvorrichtung mit elektrischer Energie versorgbar ist. Der äußere elektrische Steckanschluss ist vorzugsweise orthogonal zu den miteinander verbundenen Steckkontakten des Basismoduls sowie des Anschlussmoduls ausgerichtet.In embodiments in which the base module is electrically connected to the connection module, this electrical connection is made by plug contacts, wherein the connection module has a further, external electrical plug connection, via which the electromagnetic adjustment device can be supplied with electrical energy. The outer electrical plug-in connection is preferably aligned orthogonal to the interconnected plug contacts of the base module and the connection module.

Die Steckkontakte des Basismoduls sowie des Anschlussmoduls sind vorzugsweise als Presspassungskontakte, auch als PressFit-Verbindungen bezeichnet, ausgebildet. Bezüglich derartiger elektrischer Verbindungen wird beispielhaft auf die Dokumente DE 10 2010 006 483 A1 , DE 10 2011 083 776 A1 und DE 10 2013 216 472 A1 hingewiesen. In fertigungstechnisch besonders vorteilhafter Ausgestaltung sind die Steckkontakte des Basismoduls unmittelbar durch einen Spulenträger des Basismoduls gehalten.The plug contacts of the base module and the connection module are preferably designed as press-fit contacts, also referred to as press-fit connections. With respect to such electrical connections, the documents are exemplified DE 10 2010 006 483 A1 . DE 10 2011 083 776 A1 and DE 10 2013 216 472 A1 pointed. In manufacturing technology particularly advantageous embodiment, the plug contacts of the base module are held directly by a bobbin of the base module.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung sind die Steckkontakte des Basismoduls in einem dem Basismodul zuzurechnenden Stecker angeordnet, welcher eine Öffnung im Anschlussmodul durchdringt. Das Anschlussmodul ist in diesem Fall vorzugsweise frei von elektrischen Komponenten. Der in das Basismodul integrierte Stecker ist vorzugsweise parallel zur Mittelachse des zylindrischen Ankerraums ausgerichtet.According to an alternative embodiment, the plug contacts of the base module are arranged in a base module attributable plug, which penetrates an opening in the connection module. The connection module is in this case preferably free of electrical components. The integrated into the base module connector is preferably aligned parallel to the central axis of the cylindrical armature space.

Unabhängig davon, ob das Anschlussmodul elektrische Komponenten enthält, weist das Anschlussmodul an eine Umgebungskonstruktion angepasste Konturen, beispielsweise in Form eines Befestigungsflansches, auf. Das Anschlussmodul ist vorzugsweise komplett oder größtenteils aus Kunststoff gefertigt. Im Unterschied hierzu weist das Basismodul vorzugsweise ein nicht ummanteltes Metallgehäuse auf.Irrespective of whether the connection module contains electrical components, the connection module has contours adapted to a surrounding construction, for example in the form of a fastening flange. The connection module is preferably completely or largely made of plastic. In contrast, the base module preferably has an uncoated metal housing.

Die mechanische Verbindung zwischen dem Anschlussmodul und dem Basismodul ist beispielsweise durch Kleben, Ultraschallschweißen, Laserschweißen oder Verrastung, das heißt eine Clip-Verbindung, gebildet. Die Verbindung zwischen dem Basismodul und dem Anschlussverbindung ist vorzugsweise mediendicht, das heißt insbesondere öldicht, gestaltet, so dass an dieser Stelle zusätzliche Dichtungen entfallen können.The mechanical connection between the connection module and the base module is formed for example by gluing, ultrasonic welding, laser welding or latching, that is to say a clip connection. The connection between the base module and the connection connection is preferably media-tight, that is, in particular oil-tight, designed so that additional seals can be omitted at this point.

Innerhalb des Basismoduls ist ein Jochring beispielsweise durch einen Presssitz befestigt. Damit ist ein magnetischer Übergang sowohl zu einer inneren Wandung als auch zu einer äußeren Wandung des Basismoduls hergestellt. Zu einem mittig im Basismodul angeordneten Magnetgehäusedom hin verbleibt hierbei ein Luftspalt. Elektrische Komponenten des Basismoduls können in an sich bekannter Weise durch eine Umspritzung verschlossen sein. Within the base module, a yoke ring is attached, for example by a press fit. Thus, a magnetic transition is made both to an inner wall and to an outer wall of the base module. In this case, an air gap remains to a Magnetgehäusedom arranged centrally in the base module. Electrical components of the base module can be closed in a conventional manner by an encapsulation.

Die elektromagnetische Stellvorrichtung kommt beispielsweise in einem hydraulischen Nockenwellenversteller eines Verbrennungsmotors zum Einsatz. Ebenso ist die elektromagnetische Stellvorrichtung zum Beispiel in einem Automatikgetriebe verwendbar. Auch stationäre Verwendungen der elektromagnetischen Stellvorrichtung, sowohl in hydraulischen als auch in pneumatischen Anlagen, sind möglich. In allen Fällen kann die elektromagnetische Stellvorrichtung durch die Gestaltung des als Interface ausgelegten Anschlussmoduls, was beispielsweise Flanschform, -höhe und -durchmesser sowie die Geometrie eines Steckers, Konturen für Dichtungen und Anschraubpunkte betrifft, an eine Umgebungskonstruktion angepasst werden.The electromagnetic actuator is used, for example, in a hydraulic phaser of an internal combustion engine. Likewise, the electromagnetic actuator is usable, for example, in an automatic transmission. Also stationary uses of the electromagnetic actuator, both in hydraulic and in pneumatic systems, are possible. In all cases, the design of the interface module, for example, flange shape, height and diameter, as well as the geometry of a plug, contours for seals and screw-on points, can be adapted to an environmental design.

Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

  • 1 eine erste Bauform eines Basismoduls einer elektromagnetischen Stellvorrichtung in einer Schnittdarstellung,
  • 2 das Basismodul nach 1 in perspektivischer Darstellung,
  • 3 Teile des Basismoduls nach 1 in perspektivischer Darstellung,
  • 4 eine komplette, aus dem Basismodul nach 1 und einem Anschlussmodul gebildete elektromagnetische Stellvorrichtung in einer Schnittdarstellung,
  • 5 ein Detail der Anordnung nach 4,
  • 6 die Stellvorrichtung nach 4 in perspektivischer Ansicht,
  • 7 eine weitere, aus einem Basismodul und eine Anschlussmodul zusammengesetzte elektromagnetische Stellvorrichtung in einer Schnittdarstellung,
  • 8 die Stellvorrichtung nach 7 in perspektivischer Ansicht.
Several embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Herein show:
  • 1 a first design of a base module of an electromagnetic actuator in a sectional view,
  • 2 the base module after 1 in perspective,
  • 3 Parts of the base module after 1 in perspective,
  • 4 a complete, from the base module after 1 and a connection module formed electromagnetic actuator in a sectional view,
  • 5 a detail of the arrangement 4 .
  • 6 the actuator after 4 in perspective view,
  • 7 a further, composed of a base module and a connection module electromagnetic actuator in a sectional view,
  • 8th the actuator after 7 in perspective view.

Die folgenden Erläuterungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf beide Ausführungsbeispiele. Einander entsprechende oder prinzipiell gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Unless otherwise indicated, the following explanations refer to both embodiments. Corresponding or basically equivalent parts are indicated in all figures with the same reference numerals.

Eine elektromagnetische Stellvorrichtung 1 setzt sich aus zwei Modulen 2, 3, nämliche einem Basismodul 2 und einem Anschlussmodul 3, zusammen. Bei der Stellvorrichtung 1 handelt es sich um eine Komponente eines hydraulischen Nockenwellenverstellers, hinsichtlich dessen prinzipieller Funktion auf den eingangs genannten Stand der Technik verwiesen wird.An electromagnetic actuator 1 consists of two modules 2 . 3 namely a basic module 2 and a connection module 3 , together. At the actuator 1 it is a component of a hydraulic camshaft adjuster, with regard to its principal function is made to the above-mentioned prior art.

Ein aus Blech gefertigtes Magnetgehäuse 4 des Basismoduls 2 umgibt einen hohlzylindrischen Ankerraum 5, in welchem ein nicht dargestellter Anker in prinzipiell bekannter Weise axial verschiebbar ist, um ein Zentralventil des Nockenwellenverstellers zu betätigen. Magnetische, auf den Anker wirkende Kräfte werden mit Hilfe einer Spule 6 erzeugt, welche sich in einem durch das Magnetgehäuse 4 gebildeten Ringraum 7 befindet. Ein Spulenträger ist mit 8, ein Jochring mit 9 bezeichnet. Aus dem Jochring 9 ragt ein im Spulenträger 8 gehaltener Steckkontakt 10 auf der offenen Stirnseite des Ringraums 7 heraus. Der dem Basismodul 2 zuzurechnende Steckkontakt 10 ist am Spulenträger 8 befestigt, das heißt unmittelbar durch den Spulenträger 8 am übrigen Basismodul 2 fixiert.A magnetic housing made of sheet metal 4 of the base module 2 surrounds a hollow cylindrical armature space 5 in which an anchor, not shown, is axially displaceable in a manner known in principle in order to actuate a central valve of the camshaft adjuster. Magnetic forces acting on the armature are provided by means of a coil 6 generated, which in a through the magnet housing 4 formed annulus 7 located. A coil carrier is denoted by 8, a yoke ring by 9. From the yoke ring 9 protrudes in the coil carrier 8th held plug contact 10 on the open end of the annulus 7 out. The basic module 2 attributable plug contact 10 is on the coil carrier 8th attached, that is directly through the bobbin 8th on the remaining base module 2 fixed.

Der Steckkontakt 10 auf der Seite des Basismoduls 2 ist in der Ausführungsform nach den 1 bis 6 elektrisch verbunden mit einem Steckkontakt 11, welcher durch das Anschlussmodul 3 bereitgestellt ist. Durch die Steckkontakte 10, 11 ist eine Presspassungsverbindung 12, welche auch als PressFit-Verbindung bezeichnet und im Detail in 5 dargestellt ist, hergestellt. Auf der Seite des Anschlussmoduls 3 ist die Presspassungsverbindung 12 elektrisch mit Kontaktpins 13 verbunden, welche in einem Steckanschluss 14 des Anschlussmoduls 3 enden. Der Steckanschluss 14 ist orthogonal zur Längsachse der Stellvorrichtung 1, das heißt zur Verschieberichtung dessen Ankers, ausgerichtet.The plug contact 10 on the side of the base module 2 is in the embodiment of the 1 to 6 electrically connected to a plug contact 11 , which through the connection module 3 is provided. Through the plug contacts 10 . 11 is a press fit connection 12 which also referred to as PressFit connection and in detail in 5 is shown prepared. On the side of the connection module 3 is the interference fit connection 12 electrically with contact pins 13 connected, which in a plug connection 14 of the connection module 3 end up. The plug connection 14 is orthogonal to the longitudinal axis of the actuator 1 , that is to the direction of displacement of the armature aligned.

In allen Ausführungsformen weist das Anschlussmodul 3 einen Befestigungsflansch 15 auf. Anschraubbohrungen, welche der Verbindung des Anschlussmoduls 3 mit einer Umgebungskonstruktion dienen, sind mit 16 bezeichnet. Das aus Kunststoff gefertigte, mit 17 bezeichnete Gehäuse des Anschlussmoduls 3 weist eine O-Ringnut 18 auf, in welche beim Anbau der Stellvorrichtung 1 an eine Umgebungskonstruktion eine Dichtung eingelegt werden kann. Das Anschlussmodul 3 wird unabhängig davon, inwieweit es elektrische Funktionen übernimmt, auch als Interfacemodul bezeichnet.In all embodiments, the connection module 3 a mounting flange 15 on. Screw holes, which the connection of the connection module 3 serve with a surrounding construction, are designated 16. The made of plastic, designated 17 housing of the connection module 3 has an O-ring groove 18 in, in which the cultivation of the adjusting device 1 to a surrounding construction a seal can be inserted. The connection module 3 Regardless of the extent to which it performs electrical functions, it is also referred to as an interface module.

In der Ausgestaltung nach den 7 und 8 ist ein äußeres elektrisches Anschlusselement 19 der Stellvorrichtung 1 nicht durch das Anschlussmodul 3, sondern durch das Basismodul 2 gebildet. Wie aus 8 hervorgeht, ist das elektrische Anschlusselement 19 durch eine Öffnung 20 im Anschlussmodul 3 durchgesteckt und parallel zur Mittelachse der elektromagnetischen Stellvorrichtung 1 ausgerichtet. Das Anschlussmodul 3 enthält in diesem Fall keinerlei elektrische Komponenten.In the embodiment of the 7 and 8th is an external electrical connection element 19 the adjusting device 1 not through the connection module 3 but through the base module 2 educated. How out 8th shows, is the electrical connection element 19 through an opening 20 in the connection module 3 pushed through and parallel to the central axis of the electromagnetic actuator 1 aligned. The connection module 3 contains no electrical components in this case.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Stellvorrichtunglocking device
22
Basismodulbase module
33
Anschlussmodulconnection module
44
Magnetgehäusemagnet housing
55
Ankerraumarmature space
66
SpuleKitchen sink
77
Ringraumannulus
88th
Spulenträgercoil carrier
99
Jochringyoke
1010
Steckkontakt des BasismodulsPlug contact of the base module
1111
Steckkontakt des AnschlussmodulsPlug contact of the connection module
1212
Presspassungsverbindungpress fit
1313
Kontaktpincontact pin
1414
Steckanschlussplug-in connection
1515
Befestigungsflanschmounting flange
1616
Anschraubbohrungscrew-on
1717
Gehäusecasing
1818
O-RingnutO-ring groove
1919
elektrisches Anschlusselementelectrical connection element
2020
Öffnungopening

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 102013216472 A1 [0008]DE 102013216472 A1 [0008]

Claims (9)

Elektromagnetische Stellvorrichtung für ein Hydraulikventil, welche aus zwei Modulen (2,3), nämlich einem Basismodul (2) und einem Anschlussmodul (3), zusammengesetzt ist, wobei das Basismodul (2) ein Magnetgehäuse (4) umfasst, in welchem eine Spule (6) außerhalb eines hohlzylindrischen Ankerraums (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrischen Verbindung zwischen dem Basismodul (2) und einem weiteren Bauteil Steckkontakte (10,11) zumindest am Basismodul (2) vorhanden sind.Electromagnetic actuator for a hydraulic valve, which is composed of two modules (2,3), namely a base module (2) and a connection module (3), wherein the base module (2) comprises a magnet housing (4) in which a coil ( 6) is arranged outside a hollow-cylindrical armature space (5), characterized in that for the electrical connection between the base module (2) and another component plug contacts (10,11) at least on the base module (2) are present. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusammengehörende Steckkontakte (10,11) sowohl am Basismodul (2) als auch am Anschlussmodul (3) vorhanden sind und das Anschlussmodul (3) einen weiteren, äußeren elektrischen Steckanschluss (14) aufweist, welcher elektrisch mit den Steckkontakten (10,11) verbunden ist.Actuator after Claim 1 , characterized in that mating plug contacts (10, 11) are present both on the base module (2) and on the connection module (3) and the connection module (3) has a further, outer electrical plug connection (14), which is electrically connected to the plug contacts ( 10,11) is connected. Stellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere elektrische Steckanschluss (14) orthogonal zu den miteinander verbundenen Steckkontakten (10,11) des Basismoduls (2) sowie des Anschlussmoduls (3) ausgerichtet ist.Actuator after Claim 2 , characterized in that the outer electrical plug connection (14) orthogonal to the interconnected plug contacts (10,11) of the base module (2) and the connection module (3) is aligned. Stellvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckkontakte (10,11) als Presspassungsverbindung (12) ausgebildet sind.Actuator after Claim 2 or 3 , characterized in that the plug contacts (10,11) are formed as a press-fit connection (12). Stellvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckkontakt (10) des Basismoduls (2) durch einen Spulenträger (8) des Basismoduls (2) gehalten ist.Actuator after Claim 4 , characterized in that the plug contact (10) of the base module (2) by a coil carrier (8) of the base module (2) is held. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckkontakte (10) des Basismoduls (2) in einem elektrischen Anschlusselement (19) angeordnet sind, welches eine Öffnung (20) im Anschlussmodul (3) durchdringt, wobei das Anschlussmodul (3) frei von elektrischen Komponenten ist.Actuator after Claim 1 , characterized in that the plug contacts (10) of the base module (2) are arranged in an electrical connection element (19) which penetrates an opening (20) in the connection module (3), wherein the connection module (3) is free of electrical components. Stellvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Anschlusselement (19) parallel zur Mittelachse des Ankerraums (5) ausgerichtet ist.Actuator after Claim 6 , characterized in that the electrical connection element (19) is aligned parallel to the central axis of the armature space (5). Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussmodul (3) einen Befestigungsflansch (15) zur Befestigung an einer Umgebungskonstruktion aufweist.Actuator according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that the connection module (3) has a mounting flange (15) for attachment to a surrounding structure. Verwendung einer elektromagnetischen Stellvorrichtung nach Anspruch 1 in einem hydraulischen Nockenwellenversteller.Use of an electromagnetic actuator according to Claim 1 in a hydraulic camshaft adjuster.
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