EP1421591B1 - Elektromagnetische stellvorrichtung - Google Patents

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EP1421591B1
EP1421591B1 EP02781178A EP02781178A EP1421591B1 EP 1421591 B1 EP1421591 B1 EP 1421591B1 EP 02781178 A EP02781178 A EP 02781178A EP 02781178 A EP02781178 A EP 02781178A EP 1421591 B1 EP1421591 B1 EP 1421591B1
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EP
European Patent Office
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permanent magnet
actuating
magnet means
coil device
actuating element
Prior art date
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Revoked
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EP02781178A
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English (en)
French (fr)
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EP1421591A1 (de
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Harald Elendt
Christof Faria
Matthias Dittrich
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IHO Holding GmbH and Co KG
Original Assignee
Schaeffler KG
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Publication date
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Application filed by Schaeffler KG filed Critical Schaeffler KG
Publication of EP1421591A1 publication Critical patent/EP1421591A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1421591B1 publication Critical patent/EP1421591B1/de
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    • H01F7/1615—Armatures or stationary parts of magnetic circuit having permanent magnet
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    • H01F7/121—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position
    • H01F7/122—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position by permanent magnets

Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic actuator according to the preamble of claim 1.
  • Such a device is well known, for example in the form of adjusting devices with electro-magnets and is used for a variety of purposes.
  • the basic principle is that a piston is guided as a control element, the end has an engagement region for the intended setting task in a housing and typically can be moved out of the housing by means of an electromagnet provided in the housing against the force of a return spring.
  • Patents US 5,546,063 . DE 19722013 and DE 3423469 disclose such actuators.
  • Fig. 3 illustrates in the side sectional view of such a known actuator:
  • a piston member 10, guided in a housing 12 and biased against the force of a return spring 14, has at one end an engagement portion 16 which protrudes from the housing 12, and at the other a pressed hollow cylindrical armature 18 which is along a cylindrical tread in a yoke element 20 of a (realized with coil 22 in the coil housing 24) electromagnet is movable by a predetermined stroke, whereby the engaging portion 16 (the Fig. 3 shows the retracted or retracted operating state) from the emerges on the housing side.
  • Object of the present invention is therefore to improve a generic and only exemplary shown in Fig. 3 electromagnetic actuator in both mechanical and in electrical engineering, in particular to simplify the mounting and fitting properties of the movable relative to the fixed parts and the power consumption
  • permanent magnet means typically realized as a disc-shaped permanent magnet according to a cylindrical outer shape of the actuator, used and exploited the properties of such a permanent magnet in several ways:
  • the permanent magnet is used, the actuator in a (retracted) state of rest by interaction with the Core area to keep safe in the housing.
  • the permanent magnet when the coil device according to the invention is excited to generate an electromagnetic opposing field, the permanent magnet causes a repulsive effect and thus an expelling of the actuating element from an associated housing, since according to the invention, the electromagnetically generated opposing field with the counter force acts repulsively on the permanent magnet and then generates the feed of the actuating element.
  • the permanent magnet still offers the possibility, when the electromagnetic opposing field is deactivated (ie switching off the coil current), that the actuating element is returned to its rest position at the core area.
  • a bistable actuator which requires only a one-time pulse-shaped current application of the coil device to leave the rest position and lead out of the actuating element and, as soon as the actuator is extended by the repulsive action described and the permanent magnet is a sufficiently large distance to the core region, even in the de-energized state of the coil means ensures a stable extension state.
  • a renewed introduction of the actuating means in the idle state can then take place either by external actuation of the actuating element (via the engagement region), additionally or alternatively by suitably reversed control of the coil means, supported accordingly by an effective from a predetermined distance to the core region attraction of the permanent magnet.
  • the adjusting device according to the invention with a force accumulator designed as a spring, wherein, however, in contrast to the generic form used as prior art, the spring force preferably in Ausschubraum of the actuating element and thus the Magnetic force of the permanent magnet counteracts.
  • the spring force preferably in Ausschubraum of the actuating element and thus the Magnetic force of the permanent magnet counteracts.
  • a fast and reliable execution of the piston from the housing can be achieved as soon as the holding force of the permanent magnet has been overcome by the coil device according to the invention.
  • this energy storage can be realized either as a pressure or as a tension spring.
  • the stationary elements i. E. H. Core area and coil means, annular or cylindrical form and receive in a cylindrical housing, in such a realization, it then makes sense to realize the permanent magnet means as a disk-shaped, to an active area of the core region approximately adapted permanent magnet body.
  • a protective ring is preferably provided at the edge, which further education is formed from a non-conductive material, such as plastic, and has an intended binding or encapsulation effect.
  • a variable camshaft control can be realized, with the present invention being distinguished by excellent mechanical actuating properties, including short positioning times and reliable positioning movements, with simplified electronic control requirements.
  • the use in connection with a camshaft control also offers the structurally particularly elegant solution, not only by a groove bottom of a corresponding control partner on the camshaft (or another element) to limit an effective stroke of the control element, but also, to initiate the Einstory joses, to perform an initial stroke of the actuator back towards the core area.
  • the present invention provides the possibility of combining an electromagnetic actuating device for a low-power actuating or switching operation, in no way limited to the preferred but not exclusively provided translatory actuating operation, with reliable mechanical operating characteristics and simple design and simple adjustment.
  • camshaft control operation is a preferred use of the present invention, its applications seem almost limitless, particularly with regard to the ability to provide low power bistable and shift operation.
  • a cylindrical housing portion 30 receives a core 32 of magnetic material, which is enclosed by a coil 36 wound on a bobbin 34.
  • the core 32 forms an i. w. plane flat side for cooperation with a disc-shaped permanent magnet 38, and centrally in the core 32 designed as a compression spring coil spring 40 is held.
  • FIG. 1 on both sides of the disk-shaped permanent magnet (made of common magnetic material, eg Nd-Fe), disks 48, 50 of magnetically conductive material (eg iron) are provided, the structure of FIG Disc 48, permanent magnet disc 38 and second disc 50 is connected to each other by thin adhesive film and thereby has a certain pulse-damping effect.
  • the arrangement is surrounded by a plastic ring 52, which in particular has the task of preventing the spalling of material from the (brittle) permanent magnet disc or the penetration of splinters or dirt bodies in the running or To prevent range of motion of the illustrated actuator;
  • the respective edges of the permanent magnet (or of the plastic ring comprising it) and of the disks 48, 50 form a piston peripheral surface for a running surface formed in the interior of the housing section 30.
  • FIG. 2 also schematically illustrates cable ends 56 for a power supply of the coil 36.
  • FIG. 2 In operation of the arrangement according to FIG. 1, FIG. 2 without current being applied to the coil 36, the arrangement of pistons 42 with fixed disks 48, 38, 50 is initially held on the core 32 by the action of the permanent magnet 38. Only a current application of the coil 36 generates a magnetic field which counteracts the field of the permanent magnet 38, this displaced or deflected into the discs 48, 50 and thus leads to a repulsion; As a result, supported by the force of the coil spring 40 (which as such is unable to overcome the pure adhesive force of the permanent magnet 38), the piston in the illustration of FIG. 1 is driven out to the right from the sleeve section 46 of the housing and thus fulfills it its intended switching or positioning function.
  • a retraction of the piston or a reversal of the setting process can then take place in that by reversing the applied coil current on the permanent magnet 38 and the associated discs 48, 50 attracting field acts, whereby the piston - against the force of the spring 40th - Is brought back into the starting position shown in FIG. Additionally or alternatively, this movement can be triggered by an external thrust force on the piston 42 in the direction of the rest position shown in Fig. 1, to the extent that the permanent magnet can then cause the further return by its magnetic force.
  • Such a movement can be done, for example, by a control partner cooperating with the adjusting device, for example a correspondingly designed engagement groove.
  • a particularly useful and effective practical application finds the present invention in the context of the control of internal combustion engines, in particular the (variable) cam timing for a camshaft.
  • a suitable groove for the engagement portion 44 of the piston 42 would limit not only by their appropriately sized groove bottom a maximum stroke of the piston 42 (so that the disc 50 does not advance to the stop formed by an inner surface of the sleeve portion 46), could also this groove bottom in suitably generate the release or return pulse for the above-described return of the piston to the initial position shown in FIG.
  • the present invention is not limited to the specific embodiment described as well as the application example of internal combustion engine control. Thus, it is in particular encompassed by the present invention to implement other than the illustrated translatory movements according to FIG. 1, FIG. 2 as an adjusting device; in particular, it is conceivable that an embodiment of the invention (not shown in the figures) performs a rotational movement.
  • the structural arrangement of the individual units within the adjusting device is not fixed; Not only can the coil spring 40 shown in Fig. 1 be formed elsewhere (also, for example, as a tension spring), or the coil portion may be disposed opposite to the piston.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stellvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in Form von Stellvorrichtungen mit Elektrohaftmagneten hinlänglich bekannt und wird für vielfältige Einsatzzwecke benutzt. Das Grundprinzip besteht darin, dass ein Kolben als Stellelement, der endseitig einen Eingriffsbereich für die vorgesehene Stellaufgabe aufweist, in einem Gehäuse geführt ist und typischerweise mittels eines im Gehäuse vorgesehenen Elektromagneten gegen die Kraft einer Rückstellfeder aus dem Gehäuse heraus bewegt werden kann. Auch die Patentschriften US 5 546 063 , DE 19722013 und DE 3423469 offenbaren solche Stellvorrichtungen.
  • Die Fig. 3 verdeutlicht in der seitlichen Schnittansicht eine solche bekannte Stellvorrichtung: Ein Kolbenelement 10, geführt in einem Gehäuse 12 und vorgespannt gegen die Kraft einer Rückstellfeder 14, weist einenends einen Eingriffsbereich 16 auf, der aus dem Gehäuse 12 herausragt, und anderenends einen angepressten hohlzylindrischen Anker 18, der entlang einer zylindrischen Lauffläche in einem Jochelement 20 eines (mit Spule 22 im Spulengehäuse 24 realisierten) Elektromagneten um einen vorbestimmten Hub bewegbar ist, wodurch der Eingriffsbereich 16 (die Fig. 3 zeigt den zurückgezogenen bzw. eingeschobenen Betriebszustand) aus dem eingriffsseitigen Gehäuseende heraustritt.
  • Wie die Fig. 3 bereits erkennen lässt, ist die konstruktive Realisierung einer derartigen Vorrichtung aufwendig und, insbesondere im Hinblick auf Passungen und Toleranzen, nicht unkritisch: So gilt es bei Herstellung und Montage, Toleranzen der beteiligten Lager (etwa auch Lager 26) sowie der Laufflächen kontrolliert auszubilden, und auch der mechanische Aufbau, etwa im Hinblick auf den an die Magnetisierungskennlinie angepassten konischen Bereich 28, ist nicht unproblematisch. Da zudem die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung zum Stellen, d. h. Ausschieben des Eingriffsbereichs 16 aus dem Gehäuse, eine permanente Signalbeaufschlagung des Elektromagneten benötigt, entstehen weitere steuerungs- und elektrotechnische Probleme. So gilt es insbesondere unterschiedliche Schalt- und Halteströme zu kontrollieren, und generell ergibt sich das Problem eines permanenten (und je nach Anwendungsfall auch nicht unbeträchtlichen) Stromverbrauchs bei ausgefahrenem Kolben, da dieser permanent gegen die Kraft der Rückstellfeder 14 in ausgefahrener Position gehalten werden muss. Insbesondere bei energiekritischen Anwendungen, bei welchen etwa nur portable Stromversorgungsmittel zur Verfügung stehen, besteht daher auch in dieser Richtung Verbesserungsbedarf.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gattungsbildende und lediglich exemplarisch in Fig. 3 gezeigte elektromagnetische Stellvorrichtung sowohl in mechanischer als auch in elektrotechnischer Richtung zu verbessern, dabei insbesondere die Montage- und Passungseigenschaften der beweglichen Relative zu den fixen Teilen zu vereinfachen und die Stromaufnahme einer solchen Vorrichtung, insbesondere auch in einem ausgefahrenen (Stell-) Zustand, herabzusetzen.
  • Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise werden Permanentmagnetmittel, typischerweise realisiert als scheibenförmiger Permanentmagnet entsprechend einer zylindrischen Außenform der Stellvorrichtung, eingesetzt und die Eigenschaften eines derartigen Permanentmagneten in mehrfacher Hinsicht ausgenutzt: Zum einen dient der Permanentmagnet dazu, das Stellelement in einem (eingefahrenen) Ruhezustand durch Zusammenwirken mit dem Kernbereich sicher im Gehäuse zu halten. Zum anderen bewirkt der Permanentmagnet dann, wenn die erfindungsgemäße Spuleneinrichtung zum Erzeugen eines elektromagnetischen Gegenfeldes erregt wird, einen Abstoßungseffekt und damit ein Heraustreiben des Stellelements aus einem zugehörigen Gehäuse, da erfindungsgemäß das elektromagnetisch erzeugte Gegenfeld mit der Gegenkraft abstoßend auf den Permanentmagneten wirkt und daraufhin den Vorschub des Stellelements erzeugt. Schließlich bietet der Permanentmagnet noch die Möglichkeit, bei deaktiviertem elektromagnetischen Gegenfeld (d. h. Abschalten des Spulenstroms) das Stellelement wieder in seine Ruhelage am Kernbereich zurückzuführen.
  • Im Ergebnis entsteht so auf äußerst einfache und gleichwohl wirksame Weise eine bistabile Stellvorrichtung, welche zum Verlassen der Ruheposition und Herausführen des Stellelements lediglich eine einmalige impulsförmige Strombeaufschlagung der Spuleneinrichtung benötigt und, sobald durch die beschriebene Abstoßungswirkung das Stellelement ausgefahren ist und der Permanentmagnet einen hinreichend großen Abstand zum Kernbereich aufweist, auch im stromlosen Zustand der Spulenmittel einen stabilen Ausfahrzustand sicherstellt. Ein erneutes Eineinführen der Stellmittel in den Ruhezustand kann dann entweder durch externes Betätigen des Stellelements (über den Eingriffsbereich) erfolgen, ergänzend oder alternativ durch geeignet umgepolte Ansteuerung der Spuleneinrichtung, entsprechend unterstützt durch eine ab einem vorbestimmten Abstand zum Kernbereich wirksame Anziehungskraft des Permanentmagneten.
  • Darüber hinaus zeigt sich, dass eine derartige Anordnung in konstruktiv relativ einfacher Weise und unter weitgehender Vermeidung kritischer Toleranzen und Passungen herstellbar ist, so dass, über die steuerungstechnischen und energetischen Vorteile hinaus, die Stellvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auch deutliche Vereinfachungen und Kostenvorteile in der Herstellung ermöglicht.
  • Besonders bevorzugt ist es, die erfindungsgemäße Stellvorrichtung mit einem als Feder ausgebildeten Kraftspeicher zu realisieren, wobei jedoch, im Gegensatz zum als gattungsbildend herangezogenen Stand der Technik, hier die Federkraft bevorzugt in Ausschubrichtung des Stellelements und damit der Magnetkraft des Permanentmagneten entgegenwirkt. Über die dadurch erreichte Stabilisierung der Stellelement- bzw. Kolbenbewegung hinaus lässt sich damit insbesondere auch ein schnelles und zuverlässiges Ausführen des Kolbens aus dem Gehäuse erreichen, sobald erfindungsgemäß mittels der Spuleneinrichtung die Haltekraft des Permanentmagneten überwunden worden ist. Je nach konstruktiver Realisierung kann dieser Kraftspeicher entweder als Druck- oder als Zugfeder realisiert sein.
  • Konstruktiv besonders bevorzugt ist es zudem, die stationären Elemente, d. h. Kernbereich und Spuleneinrichtung, ringförmig bzw. zylindrisch auszubilden und in einem zylindrischen Gehäuse aufzunehmen, bei einer solchen Realisierung bietet es sich dann an, die Permanentmagnetmittel als scheibenförmigen, an eine Wirkflache des Kernbereichs annähernd angepassten Permanentmagnetkörper zu realisieren.
  • Als besonders bevorzugt hat es sich zudem herausgestellt, zur Verbesserung des magnetischen Flusses des Permanentmagneten diesem magnetisch leitende Elemente, weiter bevorzugt in Form von zwei beidseits einer Permanentmagnetscheibe benachbarten Scheiben, zuzuordnen, wobei eine bevorzugte Ausführungsform (best mode) vorsieht, dass diese Scheibenelemente durch einen Klebefilm verklebt sind, der zum Aufnehmen von mechanischen, möglicherweise schädlichen Impulsen auf das (spröde) Permanentmagnetmaterial ausgebildet ist. Zum zusätzlichen randseitigen Schutz des Permanentmagneten und der Gesamtanordnung, insbesondere auch gegen Absplittern des Magnetmaterials, ist bevorzugt randseitig ein Schutzring vorgesehen, welcher weiterbildungsgemäß aus einem nicht-leitendem Material, etwa Kunststoff, gebildet ist und eine beabsichtigte Einfassungs- bzw. Kapselungswirkung besitzt.
  • Als besonders geeignet hat es sich herausgestellt, die erfindungsgemäße Stellvorrichtung im Kraftfahrzeugbereich, und dort insbesondere zur Motorsteuerung, zu verwenden. Durch Eingreifen des Eingriffsbereichs in einen geeigneten Stellabschnitt einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors lässt sich so in steuerungstechnisch günstiger Weise etwa eine variable Nockenwellensteuerung realisieren, wobei die vorliegende Erfindung sich dabei durch exzellente mechanische Stelleigenschaften, eingeschlossen kurze Stellzeiten und zuverlässige Stellbewegungen, bei vereinfachtem elektronischen Steuerungsbedarf auszeichnet. Insbesondere der Einsatz im Zusammenhang mit einer Nockenwellensteuerung bietet darüber hinaus die konstruktiv besonders elegante Lösung, nicht nur durch einen Nutengrund eines entsprechenden Stellpartners an der Nockenwelle (oder einem anderen Element) einen wirksamen Hub des Stellelements zu begrenzen, sondern zudem, zur Einleitung des Hereinführbetriebes, eine initiale Hubbewegung des Stellelements zurück in Richtung auf den Kernbereich auszuführen.
  • Im Ergebnis entsteht so durch die vorliegende Erfindung die Möglichkeit, eine elektromagnetische Stellvorrichtung für einen leistungsarmen Stell- bzw. Schaltbetrieb, keinesfalls beschränkt auf den zwar bevorzugten, jedoch nicht ausschließlich vorgesehenen translatorischen Stellbetrieb, mit zuverlässigen mechanischen Betriebseigenschaften und einfachem Aufbau und einfacher Justierung zu kombinieren. Während der Betrieb im Zusammenhang mit einer Nockenwellensteuerung eine bevorzugte Verwendung der vorliegenden Erfindung ist, scheinen die Anwendungsmöglichkeiten darüber hinaus nahezu unbegrenzt, insbesondere im Hinblick auf die Möglichkeit, einen bistabilen Stell- und Schaltbetrieb leistungsarm zu ermöglichen.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in
    • Fig. 1:
    einen Längsschnitt durch eine elektromagnetische Stellvorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 2:
    eine perspektivische Ansicht der Gesamtvorrichtung gemäß Fig. 2 und
    Fig. 3:
    eine Ansicht im Längsschnitt analog Fig. 1 einer gattungsbildenden Stellvorrichtung, wie aus dem Stand der Technik bekannt.
  • Wie in Fig. 1 gezeigt, nimmt ein zylindrischer Gehäuseabschnitt 30 einen Kern 32 aus magnetischem Material auf, der von einer auf einem Spulenkörper 34 gewickelten Spule 36 umschlossen ist.
  • Innenseitig bildet der Kern 32 eine i. w. plane Flachseite zum Zusammenwirken mit einem scheibenförmigen Permanentmagneten 38 aus, und zentrisch im Kern 32 ist eine als Druckfeder ausgebildete Spiralfeder 40 gehalten.
  • Diese wirkt gegen einen Kolben 42 als Stellelement so, dass durch die Federkraft ein endseitiger Eingriffsbereich 44 des Kolbens 42 aus einem im Durchmesser verringerten länglichen Hülsenabschnitt 46 des Gehäuses geführt wird.
  • Wie zudem aus der Fig. 1 erkennbar ist, sind beidseits des scheibenförmigen Permanentmagneten (aus gängigem Magnetmaterial, z. B. Nd-Fe) Scheiben 48, 50 aus magnetisch leitendem Material (z. B. Eisen) vorgesehen, wobei das Gefüge aus erster Scheibe 48, Permanentmagnetscheibe 38 und zweiter Scheibe 50 mittels dünnem Klebefilm miteinander verbunden ist und dadurch eine gewisse impulsdämpfende Wirkung aufweist. Wie zudem in der Fig. 1 erkennbar ist, ist die Anordnung von einem Kunststoffring 52 umgeben, der insbesondere die Aufgabe hat, das Abplatzen von Material aus der (spröden) Permanentmagnetscheibe zu verhindern bzw. das Eindringen von Splittern oder Schmutzkörpern in den Lauf- bzw. Bewegungsbereich der gezeigten Stellvorrichtung zu verhindern; wie aus der Fig. 1 erkennbar ist, bilden die jeweiligen Ränder des Permanentmagneten (bzw. des diesen umfassenden Kunststoffrings) sowie der Scheiben 48, 50 eine Kolbenumfangsfläche für eine im Inneren des Gehäuseabschnitts 30 ausgebildete Lauffläche aus.
  • Auf die gezeigte Weise entsteht so ein zweiteiliges Gehäuse als Doppelzylinder, vgl. Fig. 2, wobei der Gehäuseabschnitt 30 einen einstückig ansetzenden Befestigungsflansch 54 aufweist und der Hülsenabschnitt 46 als separates Gehäuseteil bevorzugt aus nicht-magnetischem Stahl gefertigt und in den Gehäuseabschnitt 30 eingepasst ist. Die Fig. 2 verdeutlicht zusätzlich schematisch Kabelenden 56 für eine Stromversorgung der Spule 36.
  • In Betrieb der Anordnung gemäß Fig. 1, Fig. 2 ohne Strombeaufschlagung der Spule 36 wird zunächst die Anordnung aus Kolben 42 mit fest ansetzenden Scheiben 48, 38, 50 durch Wirkung des Permanentmagneten 38 am Kern 32 gehalten. Erst eine Strombeaufschlagung der Spule 36 erzeugt ein Magnetfeld, welches dem Feld des Permanentmagneten 38 entgegenwirkt, dieses in die Scheiben 48, 50 verdrängt bzw. lenkt und damit zu einem Abstoßen führt; hierdurch wird, unterstützt von der Kraft der Spiralfeder 40 (die als solche nicht in der Lage ist, die reine Haftkraft des Permanentmagneten 38 zu überwinden) der Kolben in der Darstellung der Fig. 1 nach rechts aus dem Hülsenabschnitt 46 des Gehäuses herausgetrieben und erfüllt damit seine bestimmungsgemäße Schalt- oder Stellfunktion. Sobald die Federkraft der Feder 40 stärker ist als eine Anziehungs- bzw. Rückhaltekraft des Permanentmagneten 38, kann zudem eine Strombeaufschlagung der Spule 36 entfallen und die Anordnung wird -- bistabil -- im ausgezogenen (ausgefahrenen) Zustand des Eingriffsbereich 44 gehalten, ohne dass es weiterer Energiezufuhr zur Anordnung bedarf.
  • Ein Hineinfahren des Kolbens bzw. eine Umkehrung des Stellvorgangs kann dann dadurch erfolgen, dass durch Umpolen des anzulegenden Spulenstroms ein auf dem Permanentmagneten 38 bzw. die zugeordneten Scheiben 48, 50 anziehendes Feld wirkt, wodurch dann der Kolben -- gegen die Kraft der Feder 40 -- wieder in die Ausgangslage gemäß Fig. 1 gebracht wird. Zusätzlich oder alternativ kann diese Bewegung ausgelöst werden durch eine externe Schubkraft auf den Kolben 42 in Richtung auf die in Fig. 1 gezeigte Ruheposition, soweit, bis der Permanentmagnet selbst dann das weitere Zurückführen durch seine Magnetkraft bewirken kann. Ein derartiges Bewegen kann beispielsweise durch einen mit der Stellvorrichtung zusammenwirkenden Stellpartner, etwa eine entsprechend ausgebildete Eingriffsnut, geschehen.
  • Eine besonders sinnvolle und wirksame praktische Anwendung findet die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit der Steuerung von Verbrennungsmaschinen, insbesondere der (variablen) Nockeneinstellung für eine Nockenwelle. Hier würde eine geeignete Nut für den Eingriffsbereich 44 des Kolbens 42 nicht nur durch ihren entsprechend bemessenen Nutengrund einen Maximalhub des Kolbens 42 begrenzen (so dass die Scheibe 50 nicht bis zum durch eine Innenfläche des Hülsenabschnitts 46 gebildeten Anschlag vorfährt), auch könnte dieser Nutengrund in geeigneter Weise den Löse- bzw. Rückimpuls für das oben beschriebene Zurückführen des Kolbens bis in die Ausgangslage gemäß Fig. 1 erzeugen.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die konkret beschriebene Ausführungsform sowie das Anwendungsbeispiel Verbrennungsmotorsteuerung beschränkt. So ist es insbesondere von der vorliegenden Erfindung umfasst, andere als die gezeigten translatorischen Bewegungen gemäß Fig. 1, Fig. 2 als Stellvorrichtung zu realisieren; so ist es insbesondere vorstellbar, dass eine (in den Figuren nicht gezeigte) Ausführungsform der Erfindung eine rotatorische Bewegung ausführt.
  • Ferner ist auch die konstruktive Anordnung der einzelnen Aggregate innerhalb der Stellvorrichtung nicht festgelegt; nicht nur kann die in der Fig. 1 gezeigte Spiralfeder 40 an anderer Stelle (auch z. B. als Zugfeder) ausgebildet sein, oder aber der Spulenbereich kann, bezogen auf den Kolben, entgegengesetzt angeordnet sein.
  • Im Ergebnis entstehen somit durch die vorliegende Erfindung vielfältige Möglichkeiten, eine mechanisch mit geringstem Aufwand und äußerst zuverlässig wirkende Stellvorrichtung mit vereinfachter elektrotechnischer Ansteuerung und insbesondere auch leistungsarmem bistabilen Betrieb zu kombinieren.

Claims (5)

  1. Elektromagnetische Stellvorrichtung mit einem endseitig einen Eingriffsbereich (44) ausbildenden und bewegbaren Stellelement (42) und einer relativ zum Stellelement stationär vorgesehenen und zum Ausüben einer Kraft auf dieses ausgebildeten Spuleneinrichtung (34, 36), welches Stellelement (42) Permanentmagnetmittel (38) aufweist, die als an einem dem Eingriffsbereich (44) entgegengesetzten Endbereich des Stellelements (42) vorgesehene permanentmagnetische Scheibe (38) ausgebildet sind und mit einem stationären Kernbereich (32) der Spuleneinrichtung (34, 36) zusammenwirken und über die das Stellelement (42) im unbestromten Zustand der Spuleneinrichtung (34, 36) an der Spuleneinrichtung (34, 36) gehalten ist, wobei bei Strombeaufschlagung der Spuleneinrichtung (34, 36) das Stellelement (42) von der Spuleneinrichtung (34, 36) unter Überwindung einer Haltekraft der Permanentmagnetmittel gelöst und aus einem zugehörigen Gehäuse der Stellvorrichtung mit einem die Spuleneinrichtung (34, 36) und den Kernbereich (32) umschließenden Gehäuseabschnitt (30) herausgetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das als langgestreckter Kolben ausgebildete Stellelement (42) in einem rohrförmigen Hülsenabschnitt (46) des Gehäuses geführt ist, welcher Hülsenabschnitt (46) als separates Gehäuseteil in den einen einstückig ansetzenden Befestigungsflansch (54) aufweisenden Gehäuseabschnitt (30) eingepasst ist, so dass ein zweiteiliges Gehäuse als Doppelzylinder entsteht, wobei der Eingriffsbereich (44) mit einem entsprechenden, als Eingriffsnut ausgebildeten Stellpartner einer Nockenwelle einer Verbrennungsmaschine mit variabler Nockeneinstellung zusammenwirkt derart, dass ein Nutengrund der Eingriffsnut zum Erzeugen einer Rückführungskraft in einer Richtung der Haltekraft der Permanentmagnetmittel und damit zum Bewirken einer Hubbewegung des Stellelements (42) um einen vorbestimmten Längshub ausgebildet ist, wobei der Längshub so eingestellt ist, dass ein so bewegtes Stellelement durch die Permanentmagnetmittel (38) in Richtung auf den Kernbereich (32) bewegt werden kann.
  2. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement ein den scheibenförmig ausgebildeten Permanentmagnetmitteln (38) in Richtung auf den Kernbereich (32) benachbart vorgesehenes Scheibenelement (48) aus magnetisch leitfähigem Material wie Eisen aufweist.
  3. Stellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Scheibenelement (50) aus magnetisch leitfähigem Material wie Eisen den Permanentmagnetmitteln (38) anderenends benachbart vorgesehen ist.
  4. Stellvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Scheibenelement mit den Permanentmagnetmitteln (38) durch einen bevorzugt mit einer vorbestimmten Elastizität ausgebildeten Klebefilm verbunden ist.
  5. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnetmittel (38) und bevorzugt mindestens ein Scheibenelement randseitig durch ein Hülsen- oder Kapselelement (52) aus nicht-magnetischem Material, bevorzugt durch einen Kunststoffring, umschlossen sind.
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