EP2828864B1 - Elektromagnetische stellvorrichtung - Google Patents

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EP2828864B1
EP2828864B1 EP14720053.9A EP14720053A EP2828864B1 EP 2828864 B1 EP2828864 B1 EP 2828864B1 EP 14720053 A EP14720053 A EP 14720053A EP 2828864 B1 EP2828864 B1 EP 2828864B1
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EP
European Patent Office
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connection
housing
connection contact
connecting means
end section
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP14720053.9A
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English (en)
French (fr)
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EP2828864A1 (de
Inventor
Thomas Golz
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ETO Magnetic GmbH
Original Assignee
ETO Magnetic GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by ETO Magnetic GmbH filed Critical ETO Magnetic GmbH
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Publication of EP2828864B1 publication Critical patent/EP2828864B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H—ELECTRICITY
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    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0036—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
    • F01L2013/0052—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction with cams provided on an axially slidable sleeve
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F2007/062—Details of terminals or connectors for electromagnets

Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic actuator according to the preamble of the main claim.
  • electromagnetic actuators which - generic - about in the DE 102 40 774 A1
  • the applicant is described, are used for a variety of applications, in particular, the use as an actuator for a camshaft adjusting device of an automotive engine is a preferred application.
  • Here acts approximately (typically plunger-like design) anchor unit with an end-side engaging portion with an associated adjusting groove or the like. Stellpartner the internal combustion engine together.
  • the geometrical dimensions of generic electromagnetic actuators can not be minimized as a matter of principle, for example, the electromagnetic actuation forces of such a device to be achieved determine predetermined dynamic properties (positioning times) or the like. Boundary conditions necessary minimum dimensions of the participating electromagnetic components.
  • connection contacts assigned to them project radially (ie transversely to a respective axial direction of movement of the anchor units) with the production-related purpose, a respective winding associated terminal contacts with connecting structures (connecting means) in the respective housing electrically and mechanically connect, so that then can be done via this connection means a coupling to a typically provided on the edge side of the housing connector portion.
  • this connector portion (which may be multi-pole depending on the purpose, bush-like or otherwise suitable manner) is then carried out the coupling by means of conventional control wires to a suitable control electronics.
  • a corresponding welding gun or the like Element of an automatic welding machine overlaps for this purpose the partners to be connected and produces in a known manner a welded joint.
  • a disadvantage of this (otherwise proven and effective) method is that an effective diameter of the adjusting device is increased by the lateral (radial) protruding of the connection contact together with the associated connection partner of the electrical connection means; so yes, from the radial direction, there must be sufficient space for engaging the welding device for producing the welded joint.
  • This in turn is disadvantageous for the described Kompaktheitersberichtisse, in particular concerning a very close and compact density of adjacent or adjacent to be provided adjusting devices.
  • a minimum diameter i.e., a housing extension transverse to the axial direction of movement of the armature unit
  • the coil carrier associated terminal contact (which in turn is electrically and mechanically connected to the coil wire of the winding) formed in an extension direction which is parallel to the axial direction of movement of the armature.
  • Parallel to this terminal contact (and preferably aligned flat on this) a flat end portion of the metallic connecting means is provided so that by a radial or lateral attack of welding means or the like. Connecting units then between these conductive sections a permanent mechanical and electrical connection can be made.
  • this connection point does not cause any radial or cross-section Expansion of the electromagnetic actuator or its diameter.
  • this connection point between the terminal contact and the flat end section of the connecting means remains within the maximum diameter determined by the (typically hollow-cylindrical) housing and the coil carrier accommodated therein. Only in the region of the rear housing end wall does the adjusting device be extended, which however is less problematic in a compact space conditions, as an enlarged diameter.
  • connection thus provided for example by means of soldering or welding, is additionally space-saving to be treated after the connection process by bending or bending, in such a way that the connection pair, which extends axially parallel before and during the connection process, after the connection the bending or bending is brought into a preferably parallel and to the associated housing end wall approximate or adjacent position.
  • connection pair which extends axially parallel before and during the connection process
  • the bending or bending is brought into a preferably parallel and to the associated housing end wall approximate or adjacent position.
  • the terminal contact additionally or alternatively also at least the end portion of the metallic connecting means (again more preferably also the entire metallic connecting means within the actuator housing) realized as a stamped part. Not only allow such stampings a simple and reproducible manufacturability, also an automated welding or the like. Connection process simplified.
  • connection partners with a suitable bending relief (such as a specific material allowance, a shaped arc area or the like .) Mistake. Accordingly, an advantageous kinking would then no material crack or the like. possible impairment in finishing.
  • connection partners While it is also preferred within the scope of the invention to leave the connection partners, terminal contact and end section of the metallic connection means, before or during the connection process (welding or soldering) axially parallel out of the housing, it is nevertheless encompassed by the present invention, to provide such an arrangement also within the housing and then access via a welding gun or the like. through a corresponding end opening, recess or the like. to enable.
  • the tab-like or tongue-like formed contact preferably realized as a stamped part, integrated on or in the bobbin; typically by injecting the metallic contact material into a plastic used for the bobbin.
  • This can then be in manufacturing technology favorable way already set the position of the terminal contact according to the invention, namely such that, based on a coil carrier extending coaxially to the armature, the connection contact so mounted projecting not radially but end parallel to the axis of this bobbin.
  • Corresponding mechanical loads would then be transmitted from the terminal contact to the coil carrier, a winding wire suitably connected to the connection contact would nevertheless remain mechanically unloaded in any state, so that from this point of view a highly reliable and faultless mounting of the present invention is made possible.
  • the associated housing end region by a lid, a cap or the like. to cover;
  • this also has a correspondingly low axial dimensions and does not affect a radial diameter of the device.
  • the present invention provides, in a surprisingly simple and constructively elegant way, the possibility of making a radial diameter of generic electromagnetic actuators as compact as possible, and in particular previously required shell-radially provided electrical connection points for coupling the winding to the housing plug portion for further external Shift contact from the effective diameter side area.
  • the seemingly necessary additional effort of a bending or bending process which is provided according to the training and preferred, however, more than weighs the achieved dimensional advantages in practical use.
  • the inventive electromagnetic actuator as a camshaft adjusting device for an internal combustion engine or, in general, as an adjustment for an internal combustion engine functionality, especially in one Motor vehicle context, is used, the advantages of the invention come into play, in particular, that a plurality of such inventive electromagnetic actuators adjacent to each other, more preferably, each coat side touching, mounted.
  • a camshaft which is made possible by a pair of known camshaft adjusting devices, along an axial direction even smaller in space by means of the compact radial dimensions made possible according to the invention, or even better in a tight installation space.
  • the Fig. 1 illustrates in the schematic side view of the electromagnetic actuator according to a first preferred embodiment.
  • a slightly flared, radially symmetrically about a symmetry and movement axis 10 extending housing 12 is a (only shown with an end-side tappet portion 14) armature unit movably guided along the longitudinal movement axis 10.
  • the ram unit 14 is formed with the end-side engaging portion shown for cooperating with a positioning partner (not shown).
  • This adjusting partner (not part of the invention) is in the illustrated embodiment, an adjusting groove of a (not shown) device for adjusting the camshaft of an internal combustion engine for automotive technology.
  • a contact or plug section 18 is formed on the opposite end face 16, typically by injection molding onto the front side (from a front side) Plastic material existing) housing shell, which then cooperates in otherwise known manner, this connector portion 18 with appropriately adapted, not shown connection cables for connection to upstream control devices.
  • a coil unit is provided for moving the armature unit 14, which has a coil 22 formed on a coil support 20 and is held stationary in the housing 12.
  • housing sections shown hatched are connected to the bobbin 20 by overmoulding or similar mass-production-suitable production methods.
  • the (at least one) winding 22 is realized by a winding wire 24 (FIG. Fig. 2 ), which is guided on the front side of the hollow cylindrical bobbin 20 and is permanently connected to a coil terminal contact 26, which (flat and tab-like) is made of a suitably punched metal material and (again by injection or encapsulation or by shooting in an existing molded article) in the in Fig. 2 shown manner protrudes from an end-side flange portion 28 of the bobbin 20.
  • the coil terminal contact 26 thus extends parallel to the longitudinal axis 10 and protrudes, like the Fig. 2 reveals in the still unconnected (unwelded) state, from the front 16 back out.
  • the coil terminal contact 26 a flat end portion 30 associated with a turn made as a stamped part metallic connector, which (contacted by not shown in detail wiring) an electrical terminal contact 32 in the connector portion 18 contacted.
  • Fig. 2 Like the longitudinal section view of Fig. 2 illustrates, are in the unwelded state, the contacts 26, 30 with their flat sides facing each other opposite each other and project rearwardly out of the end face 16 of the housing 12; Accordingly, in a subsequent joining step of these ends (shown here is a schematic weld bead or a weld boss 34) by lateral (transverse or radial) attacking by means of welding tongs or the like welding unit along the direction of the double arrow 36 welding the assemblies 26, 30, with the aim of producing an insoluble, mechanically stable and electrically conductive connection.
  • a schematic weld bead or a weld boss 34 by lateral (transverse or radial) attacking by means of welding tongs or the like welding unit along the direction of the double arrow 36 welding the assemblies 26, 30, with the aim of producing an insoluble, mechanically stable and electrically conductive connection.
  • Fig. 2 advantageously frontally and thus without the requirement of a radial expansion made welded joint between the connection partners 26, 30 by bending (bending or buckling) in the direction of the rear housing end face 16 to deform.
  • a correspondingly deformed state is shown in the sectional view of the Fig. 3 which in this respect the section III in Fig.
  • the present invention is not limited to the specific embodiment shown; neither is the concrete flat form of realization of the contact partners necessary, nor does it have to be in the in Fig. 2 shown direction of the arrow (or at all) a kinking or bending after a successful connection are performed. Also, the skilled artisan will suitably design other elements and assemblies of the invention according to a particular application requirement.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stellvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Derartige elektromagnetische Stellvorrichtungen, welche - generisch - etwa in der DE 102 40 774 A1 der Anmelderin beschrieben sind, werden für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, wobei insbesondere die Verwendung als Aktor für eine Nockenwellenverstellvorrichtung eines Kraftfahrzeugmotors ein bevorzugtes Einsatzgebiet darstellt. Hier wirkt etwa (die typischerweise stößelartig ausgebildete) Ankereinheit mit einem endseitigen Eingriffsbereich mit einer zugehörigen Stellnut o.dgl. Stellpartner des Verbrennungsmotors zusammen.
  • Nicht zuletzt aufgrund der bauraumbedingten Besonderheiten an einem solchen Einsatzort ist häufig die Einbaugeometrie einer bekannten elektromagnetischen Stellvorrichtung der gattungsgemäßen Art wichtig; etwa beim exemplarischen Anwendungsfall der Nockenwellenverstellung und einer Mehrzahl von nebeneinander (und typischerweise mit parallel zueinander ausgerichteten Stößeln) vorgesehenen Aktoren kommt es dabei insbesondere auf möglichst kompakte radiale (d.h. quer zu einer Bewegungsrichtung verlaufende) Abmessungen an, um etwa benachbarte Aktoren möglichst nah aneinander setzen zu können; eine derartige Konfiguration ermöglicht dann etwa das Durchführen mehrerer verschiedener Stelloperationen am Stellpartner, etwa das Eingreifen in bzw. Zusammenwirken mit einer Mehrzahl benachbart voneinander vorgesehenen Stellnuten.
  • Die geometrischen Abmessungen gattungsgemäßer elektromagnetischer Stellvorrichtungen lassen sich jedoch - prinzipbedingt - nicht beliebig minimieren, so bestimmen etwa zu erreichende elektromagnetische Stellkräfte einer derartigen Vorrichtung, vorgegebene Dynamikeigenschaften (Stellzeiten) o.dgl. Randbedingungen notwendige Mindestabmessungen der beteiligten elektromagnetischen Komponenten.
  • Entsprechend ist es wichtig, dass sonstige Baugruppen, etwa ein umgebenes Gehäuse o.dgl. keinen signifikanten (etwa radialen) Dimensionszuwachs bringen, um die Kompaktheit einer gewünschten Anordnung auf elektromagnetischen Stellvorrichtungen, etwa eine Mehrzahl von benachbart zueinander unter Ausbildung eines Mindestabstandes vorzusehender Aktoren, nicht nachteilig zu beeinflussen.
  • Die DE 10 2007 028 600 A1 der Anmelderin verdeutlicht einen derartigen Anwendungsfall einer Mehrzahl von (hier parallel zueinander) bewegbaren Ankereinheiten; die hier beschriebene Lösung ist jedoch speziell, verursacht hohen Montage- und Justageaufwand und ist nicht generell auf Einbausituationen, welche kompakte Einbaumaße der zu verwendenden elektromagnetischen Stellvorrichtungen benötigen, übertragbar.
  • Auch weisen die in diesem Stand der Technik, insoweit gattungsgemäß, beschriebenen Spuleneinheiten den Nachteil auf, dass die diesen zugeordneten (nicht näher im Detail gezeigten) Anschlusskontakte radial (d.h. quer zu einer jeweiligen axialen Bewegungsrichtung der Ankereinheiten) hervorstehen, mit dem fertigungstechnisch bedingten Zweck, einer jeweiligen Wicklung zugeordnete Anschlusskontakte mit Verbindungsstrukturen (Verbindungsmitteln) im jeweiligen Gehäuse elektrisch und mechanisch zu verbinden, so dass dann über diese Verbindungsmittel eine Ankopplung an einen typischerweise randseitig am Gehäuse vorgesehenen Steckerabschnitt erfolgen kann. Über diesen Steckerabschnitt (welcher je nach Einsatzzweck mehrpolig, buchsenartig oder auf andere geeignete Weise ausgeführt sein kann) erfolgt dann die Ankopplung mittels üblicher Steuerdrähte an eine geeignete Steuerelektronik.
  • In der aktuell vorherrschenden Großserien-Fertigungstechnologie erfolgt dabei die beschriebene Verbindung zwischen Anschlusskontakt (der Wicklung), welcher in der Regel radial von dem (typischerweise aus Kunststoff gefertigten) Spulenträger hervorsteht, und dem den Verbindungsmitteln durch eine Schweißverbindung.
  • Eine entsprechende Schweißzange o.dgl. Element eines Schweißautomaten übergreift zu diesem Zweck die zu verbindenden Partner und stellt in ansonsten bekannter Weise eine Schweißverbindung her.
  • Nachteilig bei diesem (ansonsten bewährten und effektiven) Verfahren ist, dass durch das seitliche (radiale) Hervorstehen des Anschlusskontakts samt zugehörigem Verbindungspartner der elektrischen Verbindungsmittel ein wirksamer Durchmesser der Stellvorrichtung vergrößert wird; so muss ja, aus der radialen Richtung, hinreichend Platz für das Angreifen der Schweißvorrichtung zum Herstellen der Schweißverbindung bestehen. Dies wiederum ist nachteilig für die beschriebenen Kompaktheitserfordernisse, insbesondere betreffend eine möglichst enge und kompakte Baudichte aneinander benachbarter bzw. benachbart vorzusehender Stellvorrichtungen.
  • Entsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen (notwendigen) Mindestdurchmesser (d.h. eine Gehäuseerstreckung quer zu der axialen Bewegungsrichtung der Ankereinheit) zu minimieren, mit dem Ziel, eine möglichst kompakte Anordnung einander benachbart vorzusehender Anordnungen zu ermöglichen.
  • Die Aufgabe wird durch die elektromagnetische Stellvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Zusätzlicher und unabhängiger Schutz im Rahmen der Erfindung wird ferner beansprucht für ein Herstellungsverfahren zum Herstellen der elektromagnetischen Stellvorrichtung gemäß Hauptanspruch, mit denjenigen Montage- und Verbindungsschritten, welche aus den vorliegenden Anmeldungsunterlagen ersichtlich sind und als zur Erfindung gehörig offenbart gelten sollen. Im Rahmen der Erfindung wird ferner Schutz beansprucht für eine Verwendung der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stellvorrichtung in einem Kraftfahrzeug- bzw. Verbrennungsmotor-Einbaukontext, wobei sich die vorliegende Erfindung als besonders geeignet erwiesen hat, zur Verstellung eines Motoraggregats, etwa einer Nockenwelle (bzw. einer Nockenwellen-Verstelleinheit) eingesetzt und montiert zu werden.
  • In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise wird, in Abkehr vom gattungsbildenden Stand der Technik, der dem Spulenträger zugeordnete Anschlusskontakt (welcher selbst wiederum elektrisch und mechanisch mit dem Spulendraht der Wicklung verbunden ist) in einer Erstreckungsrichtung ausgebildet, welche parallel zu der axialen Bewegungsrichtung des Ankers verläuft. Parallel zu diesem Anschlusskontakt (und bevorzugt flächig auf diesen ausgerichtet) ist ein flacher Endabschnitt der metallischen Verbindungsmittel vorgesehen, so dass durch einen radialen bzw. seitlichen Angriff von Schweißmitteln o.dgl. Verbindungsaggregaten dann zwischen diesen leitenden Abschnitten eine dauerhafte mechanische und elektrische Verbindung hergestellt werden kann.
  • Dadurch, dass erfindungsgemäß dieses Paar von Verbindungspartnern sich vor bzw. während des Verbindungsvorgangs parallel zu der axialen Richtung und nicht quer bzw. radial erstreckt, damit erfindungsgemäß im Bereich des vom Ankeraustritt entgegengesetzt vorgesehenen Gehäuse-Stirnbereichs befindet, bewirkt diese Verbindungsstelle keinerlei radiale bzw. querschnittliche Aufweitung der elektromagnetischen Stellvorrichtung bzw. deren Durchmesser. Vielmehr verbleibt erfindungsgemäß diese Verbindungsstelle zwischen dem Anschlusskontakt und dem flachen Endabschnitt der Verbindungsmittel innerhalb des von dem (typischerweise hohlzylindrischen) Gehäuse und des darin aufgenommenen Spulenträgers bestimmten maximalen Durchmessers, lediglich im Bereich der rückwärtigen Gehäuse-Stirnwand erfolgt eine Verlängerung der Stellvorrichtung, was jedoch im Hinblick auf kompakter Bauraumbedingungen deutlich weniger problematisch ist, als ein vergrößerter Durchmesser.
  • Erfindungsgemäß vorteilhaft ist zusätzlich die so vorgesehene, etwa typischerweise mittels Löten oder Schweißen dauerhaft herzustellende Verbindung nach dem Verbindungsvorgang durch Abknicken bzw. Abwinkeln zusätzlich platzsparend zu behandeln, dergestalt, dass das Verbindungspaar, welches sich vor und während des Verbindungsvorgangs achsparallel erstreckt, nach erfolgter Verbindung durch das Abknicken bzw. Umbiegen in eine bevorzugt parallel und an die zugehörige Gehäuse-Stirnwand annähernde bzw. anliegende Position gebracht wird. Dies führt dann zu einer lediglich marginalen axialen Verlängerung des Aggregats, so dass erfindungsgemäß vorteilhaft die vorliegende Erfindung maßgeblich zur Kompaktheit und damit Flexibilität im Einsatz gattungsgemäßer elektromagnetischer Stellvorrichtungen beiträgt.
  • In herstellungstechnisch besonders bevorzugter Weise ist dabei der Anschlusskontakt, ergänzend oder alternativ auch zumindest der Endabschnitt der metallischen Verbindungsmittel (wiederum weiter bevorzugt auch die gesamten metallischen Verbindungsmittel innerhalb des Aktorgehäuses) als Stanzteil realisiert. Nicht nur ermöglichen derartige Stanzteile eine einfache und reproduzierbare Herstellbarkeit, auch wird dadurch ein automatisiertes Schweißen o.dgl. Verbindungsvorgang vereinfacht.
  • Weiterbildungsgemäß vorteilhaft und mit dem Zweck, ein möglichst einfaches, materialschonendes und verbindungssicheres Abwinkeln (Abknicken) der hergestellten unlösbaren Verbindung in eine Querrichtung hinein zu erreichen, ist zumindest einer der Verbindungspartner mit einer geeigneten Biegeentlastung (etwa einer gezielten Materialzugabe, einem ausgeformten Bogenbereich o.dgl.) versehen. Entsprechend würde dann ein vorteilhaftes Abknicken zu keinem Materialriss o.dgl. möglicher Beeinträchtigung im Fertigen führen.
  • Während es zudem im Rahmen der Erfindung bevorzugt ist, die Verbindungspartner, Anschlusskontakt und Endabschnitt der metallischen Verbindungsmittel, vor bzw. während des Verbindungsvorgang (Schweißen bzw. Löten) achsparallel aus dem Gehäuse heraus stehen zu lassen, ist es gleichwohl von der vorliegenden Erfindung umfasst, eine solche Anordnung auch innerhalb des Gehäuses vorzusehen und dann einen Zugriff über eine Schweißzange o.dgl. durch eine entsprechende stirnseitige Öffnung, Aussparung o.dgl. zu ermöglichen.
  • In besonders bevorzugter Weise ist der laschen- bzw. zungenartig ausgebildete Anschusskontakt, bevorzugt als Stanzteil realisiert, an bzw. in den Spulenträger integriert; typischerweise durch Einschießen des metallischen Kontaktmaterials in einen für den Spulenträger verwendeten Kunststoff. Damit lässt sich dann in fertigungstechnisch günstiger Weise bereits die erfindungsgemäße Position des Anschlusskontaktes festlegen, nämlich dergestalt, dass, bezogen auf einen sich koaxial zum Anker erstreckenden Spulenträger, der so befestigte Anschlusskontakt nicht radial, sondern endseitig-achsparallel von diesem Spulenträger vorsteht. Entsprechende mechanische Belastungen würden dann vom Anschlusskontakt auf den Spulenträger übertragen, ein mit dem Anschlusskontakt geeignet verbundener Wicklungsdraht würde gleichwohl in jedem Zustand mechanisch unbelastet bleiben, so dass auch aus dieser Sicht eine hochgradig betriebssichere und fehlerarme Montage der vorliegenden Erfindung ermöglicht ist.
  • Um dann nach erfolgter Montage bzw. dem vorteilhaften Abwinkeln nach erfolgter unlösbarer Verbindung einen zusätzlichen Schutz sicherzustellen, ist es weiterbildungsgemäß bevorzugt, den zugehörigen Gehäuse-Stirnbereich durch einen Deckel, eine Kappe o.dgl. zu bedecken; auch diese hat jedoch ein entsprechend geringes axiales Baumaß und wirkt sich nicht auf einen radialen Durchmesser der Vorrichtung aus.
  • Im Ergebnis wird durch die vorliegende Erfindung in überraschen einfacher und konstruktiv eleganter Weise die Möglichkeit geschaffen, einen radialen Durchmesser gattungsgemäßer elektromagnetischer Stellvorrichtungen bestmöglich kompakt zu gestalten und insbesondere bisher notwendige mantelseitig-radial vorgesehene elektrische Verbindungsstellen zur Ankopplung der Wicklung an den Gehäuse-Steckerabschnitt zur weiteren externen Kontaktierung aus dem durchmesserwirksamen Seitenbereich zu verlagern. Der scheinbar notwendige zusätzliche Aufwand eines Umbiege- bzw. Abknickvorgangs, welcher weiterbildungsgemäß und bevorzugt vorgesehen ist, wiegt jedoch im praktischen Einsatz die erreichten Dimensionsvorteile mehr als auf.
  • Wenn dann, wie vorteilhaft im Rahmen der Erfindung beansprucht, die erfindungsgemäß elektromagnetische Stellvorrichtung als Nockenwellen-Verstellvorrichtung für einen Verbrennungsmotor oder, verallgemeinert, als Verstelleinheit für eine Verbrennungsmotorfunktionalität, insbesondere in einem Kraftfahrzeugkontext, Verwendung findet, kommen die erfindungsgemäßen Vorteile insbesondere dadurch zum Tragen, dass eine Mehrzahl derartiger erfindungsgemäßer elektromagnetischer Stellvorrichtungen einander benachbart, weiter bevorzugt einander mantelseitig berührend, montiert wird. So ist es etwa dadurch ermöglicht, ein durch ein Paar von bekannten Nockenwellen-Verstellvorrichtungen ermöglichtes Hin- bzw. Herbewegen einer Nockenwelle entlang einer axialen Richtung durch die erfindungsgemäß ermöglichten kompakten Radialabmessungen noch platzsparender zu gestalten bzw. noch besser in einem knappen Einbauraum einzurichten.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen;
  • Diese zeigen in:
    • Fig. 1
    eine schematische Seitenansicht der elektromagnetischen Stellvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei im Bereich des Steckerabschnitts ein Ausschnitt aus der Gehäusewand zu Illustrationszwecken geöffnet ist.
    Fig. 2
    eine Längsschnitt-Detailansicht des Verbindungsbereichs zwischen dem Anschlusskontakt der Spulenwicklung und dem flachen Endabschnitt der Verbindungsmittel vor einem Verschweißen und im nicht-abgewinkelten Zustand;
    Fig. 3
    eine Seitenansicht analog Fig. 2 und als vergrößerte Darstellung der Fig. 1, wobei nach einem Verbinden die Verbindungspartner in Richtung auf den Gehäuse-Stirnbereich abgewinkelt sind, und
    Fig. 4
    eine schematische und als Ausschnittsvergrößerung dargestellte Abbildung des Verbindungsbereichs bei als gattungsbildend heranzuziehendem Stand der Technik.
  • Die Fig. 1 verdeutlicht in der schematischen Seitenansicht die elektromagnetische Stellvorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform. In einem sich leicht konisch erweiternden, sich radialsymmetrisch um eine Symmetrie- und Bewegungslängsachse 10 erstreckenden Gehäuse 12 ist eine (nur mit einem endseitigen Stößelabschnitt 14 gezeigte) Ankereinheit bewegbar entlang der Bewegungslängsachse 10 geführt. Die Stößeleinheit 14 ist mit dem gezeigten endseitigen Eingriffsabschnitt zum Zusammenwirken mit einem (nicht gezeigten) Stellpartner ausgebildet. Dieser Stellpartner (nicht Teil der Erfindung) ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Stellnut einer (nicht gezeigten) Vorrichtung zur Nockenwellenverstellung eines Verbrennungsmotors für die Kraftfahrzeugtechnologie.
  • Während das Stößelende 14 der Ankereinheit einends stirnseitig aus dem (eine Mehrzahl von sich entlang der Längsachse 10 erstreckenden Abschnitten aufweisendem) Gehäuse heraustritt, ist an der gegenüberliegenden Stirnseite 16 ein Kontakt- bzw. Steckerabschnitt 18 ausgebildet, typischerweise durch Anspritzen an die stirnseitige (aus einem Kunststoffmaterial bestehende) Gehäuseschale, wobei dann in ansonsten bekannter Weise dieser Steckerabschnitt 18 mit entsprechend angepassten, nicht gezeigten Anschlusskabeln zur Verbindung mit vorgeschalteten Steuergeräten zusammenwirkt.
  • Im Inneren des Gehäuses 10 ist zur Bewegung der Ankereinheit 14 eine Spuleneinheit vorgesehen, welche eine auf einem Spulenträger 20 gebildete Wicklung 22 aufweist und stationär im Gehäuse 12 gehalten ist. In der Fig. 2 schraffiert gezeigte Gehäuseabschnitte sind durch Umspritzen oder dergleichen großserientaugliche Fertigungsverfahren mit in dem Spulenkörper 20 verbunden.
  • Die (mindestens eine) Wicklung 22 ist realisiert durch einen Wicklungsdraht 24 (Fig. 2), welcher stirnseitig des hohlzylindrischen Spulenträgers 20 geführt ist und unlösbar mit einem Spulen-Anschlusskontakt 26 verbunden ist, welcher (flach und laschenartig) aus einem geeignet gestanzten Metallmaterial hergestellt ist und (wiederum durch An- bzw. Umspritzen bzw. durch Einschießen in einen existierenden Formkörper) in der in Fig. 2 gezeigten Weise von einem endseitigen Flanschabschnitt 28 des Spulenträgers 20 abragt. Bei der radialsymmetrischen Ausgestaltung des vorliegenden Ausführungsbeispiels erstreckt sich so der Spulen-Anschlusskontakt 26 parallel zur Längsachse 10 und ragt, wie die Fig. 2 im noch unverbundenen (unverschweißten) Zustand erkennen lässt, aus der Stirnseite 16 rückwärtig heraus.
  • In diesem Montagezustand ist, wie die Fig. 2 zeigt, dem Spulen-Anschlusskontakt 26 ein flacher Endabschnitt 30 eines wiederum als Stanzteil ausgefertigten metallischen Verbinders zugeordnet, welcher (durch nicht näher im Detail gezeigte Leitungsführung) einen elektrischen Anschlusskontakt 32 im Steckerabschnitt 18 kontaktiert.
  • Wie die Längsschnittansicht der Fig. 2 verdeutlicht, stehen in dem unverschweißten Zustand die Kontakte 26, 30 mit ihren Flachseiten aufeinander gerichtet einander gegenüber und ragen rückwärtig aus der Stirnseite 16 des Gehäuses 12 hinaus; entsprechend kann in einem nachfolgenden Verbindungsschritt dieser Enden (gezeigt ist hier eine schematische Schweißperle bzw. ein Schweißbuckel 34) durch seitliches (quer- bzw. radial verlaufendes) Angreifen mittels einer Schweißzange oder dergleichen Schweißaggregat entlang der Richtung des Doppelpfeils 36 ein Verschweißen der Baugruppen 26, 30 erfolgen, mit dem Ziel, eine unlösbare, mechanisch stabile und elektrisch leitende Verbindung herzustellen.
  • Im Gegensatz zum in Fig. 4 zum Vergleich dargestellten Schaubild wird deutlich, dass der für eine effiziente Serienfertigung kritische Schritt des Verschweißens (entlang Pfeilrichtung 36) deutlich vereinfacht ist: Beim als gattungsbildend herangezogenen Stand der Technik, insoweit entspricht die Darstellung der Fig. 4 in etwa der Ausschnittsdarstellung in Fig. 2, erstreckt sich nämlich sowohl der Spulen-Anschlusskontakt 26' als auch der Endabschnitt 30' der zugehörigen Verbindungsmittel als Verbindungspartner in einer horizontalen Richtung mantelseitig am Gehäuse. Entsprechend muss hier der Angriff zum Verschweißen entlang der Pfeilrichtung 36' erfolgen, was bedingt, dass, verdeutlicht durch den schematischen Flächenbereich 37 in Fig. 4, radial auswärts ein entsprechender Raum für diesen Verbindungsvorgang vorgehalten werden muss. Entsprechend erhöht sich der (für gewünschte kompakte Abmessungen) kritische radiale Durchmesser des Gehäuses 12', so dass insbesondere der eingangs geschilderte Nachteil auftritt, dass die Vorrichtung gemäß Fig. 4 nicht im Hinblick auf kompakte Querschnittsabmessungen optimiert ist und sich insoweit nur begrenzt für die Verwendung in entsprechend beengten Einbauräumen eignet. Die weiteren, in Fig. 4 erkennbaren Baugruppen entsprechen insoweit den Fig. 1 bis 3 und sind bezüglich ihrer Äquivalenz mit analogen Bezugszeichen bzw. zugesetztem "'" versehen.
  • Das gezeigte Ausführungsbeispiel im Rahmen der Erfindung ermöglicht es nunmehr, die in der Fig. 2 vorteilhaft stirnseitig und damit ohne das Erfordernis einer radialen Aufweitung hergestellte Schweißverbindung zwischen dem Verbindungspartner 26, 30 durch Abwinkeln (Verbiegen bzw. Umknicken) in Richtung auf die rückwärtige Gehäusestirnfläche 16 zu deformieren. Einen entsprechend deformierten Zustand zeigt die Ausschnittsansicht der Fig. 3, welche insoweit dem Ausschnitt III in Fig. 1 entspricht: Über einen dem Anschlusskontakt 26 benachbart vorgesehenen inneren Gehäuseabsatz 38 gebogen, entsteht ein querschnittlich gerundeter Verlauf der fest miteinander verbundenen Partner 26, 30, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel ein an der Baugruppe 30 vorgesehener Biegeentlastungsbereich 40, ausgebildet als Materialzugabe, diesen Biege- bzw. Abknickvorgang erleichtert und insbesondere verhindert, dass durch das Abknicken das Material des Endabschnitts 30 (als flaches Stanzteil) reißt oder auf andere Weise beschädigt wird.
  • Der mögliche Endabschnitt der Fig. 3 erreicht damit dann auch in axialer Richtung im Bereich der rückwärtigen Stirnseite 16 kompakte Abmessungen des Gehäuses, wobei ergänzend und zusätzlich vorteilhaft nach dem Verbiegen ein rückwärtiger Gehäusedeckel 42 aufgesetzt werden kann, mit dem Vorteil, Schutz gegen Eindringen der Verschmutzung oder Beeinträchtigungen am Einsatzort zu schaffen und eine vollständige plane Rückfläche des Gehäuses auszubilden.
  • Damit erreicht eine maximale Umfangsdimension der so realisierten elektromagnetischen Stellvorrichtung (etwa am Maximaldurchmesser des Gehäuseabschnitts) 12m, eine Durchmesserersparnis von ca. 10% gegenüber dem Stand der Technik der Fig. 4, was neue Einsatzmöglichkeiten der Erfindung ermöglicht.
  • Dabei ist die vorliegende Erfindung nicht auf das konkret gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt; weder ist die konkrete flache Realisierungsform der Kontaktpartner notwendig, noch muss etwa in der in Fig. 2 gezeigten Pfeilrichtung (oder überhaupt) ein Abknicken bzw. Verbiegen nach erfolgtem Verbinden durchgeführt werden. Auch wird der Fachmann, entsprechend einem jeweiligen Einsatzerfordernis, andere Elemente und Baugruppen der Erfindung jeweils geeignet ausgestalten.

Claims (12)

  1. Elektromagnetische Stellvorrichtung mit
    einer als Reaktion auf eine Bestromung einer stationären Spuleneinheit entlang einer axialen Richtung (10) bewegbaren, zum Zusammenwirken mit einem Stellpartner ausgebildeten Ankereinheit (14),
    wobei die Spuleneinheit eine auf einem Spulenträger (20) vorgesehene und mittels eines Anschlusskontakts (26) kontaktierbare Wicklung (22) aufweist und in einem bevorzugt hohlzylindrischen, die Spuleneinheit zumindest abschnittsweise mantelseitig umgebenden Gehäuse (12) aufgenommen ist,
    welchem elektrisch leitende metallische Verbindungsmittel (30) für eine Verbindung des Anschlusskontakts mit einem am Gehäuse vorgesehenen Steckerabschnitt (18,20) zugeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der laschen- und/oder zungenartig ausgebildete Anschlusskontakt (26) sich zusammen mit einem insbesondere parallel darauf ausgerichteten und zum unlösbaren Verbinden mit dem Anschlusskontakt ausgebildeten oder unlösbar mit dem Anschlusskontakt verbundenen flachen Endabschnitt der metallischen Verbindungsmittel (30) zumindest abschnittsweise in einer Richtung parallel zu der axialen Richtung (10) an oder in einem Gehäuse-Stirnbereich (16) erstreckt oder aus einer solchen Erstreckungsposition nach dem Verbinden abgewinkelt ist,
    wobei der Gehäuse-Stirnbereich einem Gehäuseaustritt für die Ankereinheit (14) axial entgegengesetzt ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusskontakt und/oder der flache Endabschnitt der Verbindungsmittel als metallisches Stanzteil realisiert ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das unlösbare Verbinden eine Schweiß- oder Lötverbindung (34), insbesondere einen Schweißbuckel, zwischen aufeinander gerichteten Endflächen des Anschlusskontakts bzw. des Endabschnitts der Verbindungsmittel aufweist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusskontakt und/oder der flache Endabschnitt der Verbindungsmittel einen vorbestimmten Biege- oder Biegeentlastungsbereich (40) außerhalb einer Verbindungsstelle aufweist, der ein Abwinkeln der unlösbaren Verbindung, insbesondere ein Abwinkeln der Verbindung um bis zu 100°, gestattet.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zum unlösbaren Verbinden mit dem Endbereich (30) der Verbindungsmittel auf diesen ausgerichtete und sich zu diesem bevorzugt parallel erstreckende Anschlusskontakt zumindest in einem nicht abgewinkelten Zustand aus dem Stirnbereich (16) des Gehäuses so heraustritt oder in dem Stirnbereich freigelegt ist, dass aus einer quer zur axialen Richtung verlaufenden Angriffsrichtung (36) eine Schweißvorrichtung zur Herstellung der unlösbaren Verbindung angreifen kann.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wicklungsdraht (24) der Spuleneinheit so mit dem Anschlusskontakt (26) elektrisch und mechanisch verbunden ist, dass weder das unlösbare Verbinden mit dem Endabschnitt der Verbindungsmittel, noch ein darauf folgendes Abwinkeln eine mechanische Belastung auf den Wicklungsdraht, insbesondere eine Zugspannung, ausübt.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger einen insbesondere zylindrischen, sich entlang der axialen Richtung und koaxial zur Ankereinheit erstreckenden Wicklungsabschnitt (22) aufweist,
    welcher an einem axialen und/oder radialen Endabschnitt (28) mit dem Anschlusskontakt mechanisch und/oder elektrisch verbunden ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spuleneinheit keinen sich mantelseitig und/oder radial erstreckenden Anschlusskontakt aufweist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusskontakt und der darauf ausgerichtete Endabschnitt der Verbindungsmittel in einem radialen Randbereich des Gehäuse-Stirnbereichs vorgesehen und so ausgebildet ist, dass ein Abwinkeln in dem unlösbar verbundenen Zustand mit den freien Enden in Richtung auf eine radiale Mitte des Stirnbereichs erfolgen kann.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuse-Stirnbereich zum Verschließen und/oder Bedecken durch einen Gehäusedeckel (42) ausgebildet ist, der nach dem Abwinkeln bzw. in dem abgewinkelten Zustand von Anschlusskontakt und Endabschnitt auf den Gehäuse-Stirnbereich aufbringbar ist.
  11. Verwendung der elektromagnetischen Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10 in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs und/oder als Aggregat oder Anbau eines Verbrennungsmotors, zur Verstellung einer Kraftfahrzeug-Motorkomponente, insbesondere einer Nockenwelle, als Stellpartner.
  12. Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl der elektromagnetischen Stellvorrichtungen einander benachbart und bevorzugt zum Zusammenwirken mit demselben Stellpartner vorgesehen ist.
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