WO2005104339A1 - Hysteresebremse mit einer hystereseeirichtung, insbesondere für eine ventilsteuervorrichtung einer brennkraftmaschine - Google Patents

Hysteresebremse mit einer hystereseeirichtung, insbesondere für eine ventilsteuervorrichtung einer brennkraftmaschine Download PDF

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WO2005104339A1
WO2005104339A1 PCT/EP2005/003809 EP2005003809W WO2005104339A1 WO 2005104339 A1 WO2005104339 A1 WO 2005104339A1 EP 2005003809 W EP2005003809 W EP 2005003809W WO 2005104339 A1 WO2005104339 A1 WO 2005104339A1
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hysteresis
stator
brake according
hysteresis brake
hysteresis device
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PCT/EP2005/003809
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Inventor
Andreas Eichenberg
Matthias Gregor
Jens Meintschel
Original Assignee
Daimlerchrysler Ag
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/06—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the synchronous type
    • H02K49/065—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the synchronous type hysteresis type

Definitions

  • Hysteresis brake with a hysteresis device in particular for a valve control device of an internal combustion engine
  • the invention relates to a hysteresis brake with a hysteresis device, in particular a valve control device hysteresis brake of an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.
  • a hysteresis brake for a valve control device for an internal combustion engine is disclosed in published patent application DE 103 24 45 A1, which has a hysteresis element rotating in the circumferential direction within a stator.
  • the stator is formed from two concentrically arranged stator parts, which have opposing rows of pole teeth, pole teeth of one stator part each pointing in gaps between pole teeth of the other stator part.
  • the hysteresis band rotates between the rows of pole teeth of the two stator parts and is braked by magnetic reversal.
  • a problem with such hysteresis brakes is their size and their high weight, which is particularly disadvantageous in the case of usually very limited space in vehicles.
  • the invention is based on the object of specifying a hysteresis brake which is compact when the torque is improved and which is particularly suitable as a valve control device hysteresis brake.
  • a hysteresis brake according to the invention in particular a valve control device hysteresis brake of an internal combustion engine, comprises a hysteresis device which has at least two magnetic field action areas spaced apart in the axial and / or radial direction.
  • a magnetic field effect area is an area of the hysteresis device that is exposed to magnetic poles of the stator or of stator parts with magnetic flux or through which magnetic flux flows.
  • the hysteresis device can be formed in one part with one hysteresis element or in several parts with several hysteresis elements.
  • the magnetic flux in the magnetic circuit is independent of the number in it located hysteresis elements, with the same excitation, ie with the same electrical power consumption of a coil that generates the magnetic field, approximately constant or increases only slightly.
  • Two or more hysteresis elements designed as strips or disks can rotate in the common magnetic circuit of the stator magnetically excited by the electrical coil.
  • a pole structure is preferably provided in the stator, which in each case creates a magnetic field action area in the hysteresis element.
  • the magnetic flux is constant in the magnetic circuit and a braking torque is exerted on each rotating hysteresis element of the hysteresis device due to the remagnetization.
  • a comparable effect occurs when multiple magnetic flooding of only one hysteresis element designed as a band or a disk is provided.
  • the magnetic field effects are preferably caused by the pole structure of a common, multi-part stator. This enables an advantageously compact design.
  • An electrical coil for magnetic excitation of the stator or the hysteresis element can be integrated into the stator in a space-saving manner.
  • the stator can be constructed from concentrically arranged stator parts or also from coaxially arranged stator parts.
  • the hysteresis device comprises a band-shaped magnetic body
  • the hysteresis device can be magnetically flooded in the radial direction or in the circumferential direction, depending on the pole structure used. Are the poles of the stator parts against each other the flow is offset in the circumferential direction, if they face each other, the flow is radial.
  • the hysteresis device has a belt which can be rotated in the circumferential direction within the stator.
  • the hysteresis device rotates about an axis of rotation, which is also the axis of symmetry of the stator.
  • the hysteresis device has two bands which are axially offset with respect to their axis of rotation and rotatable in the circumferential direction within the stator.
  • the hysteresis device has two belts which are radially offset with respect to their axis of rotation and rotatable in the circumferential direction within the stator.
  • the tape is or the tapes are magnetically flooded in the radial direction with respect to their axis of rotation.
  • the hysteresis device comprises a disk-shaped magnetic body.
  • the hysteresis device has at least one disk that can be rotated within the stator.
  • the hysteresis device has two axially offset within the stator rotatable discs.
  • the mechanical moment of inertia is lower than with a radial arrangement, the utilization of the magnetic flux is also improved and the braking torque is improved with the same electrical power consumption.
  • the number of hysteresis elements in the hysteresis device in the form of bands or disks can be increased to three or any number.
  • a combination of all or some of the configurations described in a single magnetic circuit is also conceivable.
  • FIG. 1 a, b, c a simplified representation of a magnetic circuit of a preferred hysteresis brake according to the invention (a) and a conventional hysteresis brake (b and c), as well as a detail of a flux line distribution of the conventional hysteresis brake,
  • FIG. 4 a, b a simplified representation of a magnetic circuit with a multi-part hysteresis device (a) and a sectional representation of a preferred embodiment with axially spaced cup-shaped hysteresis elements (b),
  • FIG. 5 shows a sectional illustration with a multi-part hysteresis device flooded with a radial direction and with axially spaced hysteresis elements
  • FIG. 7 shows a sectional illustration of a preferred hysteresis brake with two disks of a hysteresis device flooded in the circumferential direction.
  • Figure 1 shows a simplified representation of a magnetic circuit of a preferred hysteresis brake according to the invention ( Figure la) and a conventional hysteresis brake (Figure 1b), and a flux line distribution of the magnetic flux.
  • conventional hysteresis Brake as is known from DE 103 24 45 AI, is a magnetically semi-hard material in the form of a hysteresis device 25 'formed as a band in a magnetic circuit between two concentrically arranged stator parts 12', 13 '.
  • the magnetic circuit is electrically excited by a coil 26 '.
  • the hysteresis device 25 ' is magnetized accordingly, and a magnetic action area is formed in the area of action of the poles in the hysteresis device 25'.
  • the hysteresis device 25 ' is connected to a camshaft, not shown, in particular via an actuating gear for adjusting a phase position of the camshaft relative to a crankshaft of an internal combustion engine which drives it.
  • the coil 26 is activated accordingly in order to cause a desired braking torque. Details of this are not shown, but are familiar to the person skilled in the art.
  • the directions of the two partial flows originating from a single pole ideally differ by 180 ° (FIG. 1c). If the tape now continues to rotate, the pole structure, for example in the case of a twist by one tooth, for example from the north pole N to the south pole S, is penetrated by the magnetic flux exactly in the opposite direction in the opposite direction. This will magnetize the tape in the opposite direction.
  • the work done corresponds to the area of the hysteresis loop in the BH diagram and is called magnetic reversal work.
  • the hysteresis device 25, which is designed differently in the figures, is numbered with the same reference number, but is additionally identified with an attached letter to differentiate the individual exemplary embodiments.
  • FIG. 1 a shows a stator 10, which is arranged in two parts and in which a hysteresis device 25 a, which can be designed as a disk or as a band, can be moved between the two pole structures formed by the division.
  • the hysteresis device 25a is magnetically flooded twice and, based on the upper and lower pole structure shown in the figure, forms two mutually spaced magnetic field action regions 31, 32.
  • the magnetic field effect areas 31, 32 are each caused by the pole structure 33 or by the pole structures 33 of a common, multi-part stator 11.
  • FIG. 2 a, b show a preferred arrangement with coaxially arranged stator parts 12, 13 (FIG. 2 a) and a sectional view with flooding in the circumferential direction (FIG. 2 b), with a stator part 12, 13 configured as a disk between the stator parts 12, 13 arranged offset with respect to their pole teeth
  • Hysteresis device 25b rotates about an axis of rotation 30.
  • a coil 26 for magnetic excitation of the arrangement is arranged in the inner stator part 13.
  • Solid yokes, magnetically conductive rods or laminated cores can be used as stator parts 14, 15.
  • the hysteresis device 25b which is designed as a disk, is flooded twice by the magnetic flux in different directions in magnetic field action regions 31, 32 in the circumferential direction.
  • the flow takes place on different radii of the hysteresis device 25b designed as a disk.
  • the magnetic flux used twice and the braking effect increased.
  • the hysteresis brake builds smaller with the same braking torque.
  • FIG. 3a, b A preferred embodiment of a hysteresis brake 10 with concentrically arranged stator parts of a common stator 11 is shown in FIG. 3a, b as a schematic view (FIG. 3a) and as a sectional illustration (FIG. 3b).
  • An inner and an outer stator part 14, 15 are arranged concentrically to one another.
  • a coil 26 is arranged in the inner stator part 15.
  • the stator parts 14, 15 have the pole structure described.
  • An arrangement with separate, magnetic rods or, preferably, laminated cores, which can replace massive yokes with the pole structure 33, is also conceivable. Due to the double flow, the magnetic flux is better used. It is also possible to divide the band into two bands such that a separate band of the hysteresis device 25c rotates in each pole structure 33.
  • the hysteresis brake 10 builds smaller with the same braking torque.
  • FIG. 4a, b show a simplified illustration of a magnetic circuit with a multi-part hysteresis device 25d (FIG. 4a) and a sectional illustration of a preferred embodiment with cup-shaped hysteresis elements of the hysteresis device 25d axially spaced with respect to the axis of rotation 30 (FIG. 4b).
  • FIG. 4a shows a simplified illustration of a magnetic circuit with a multi-part hysteresis device 25d
  • FIG. 4b shows a simplified illustration of a magnetic circuit with a multi-part hysteresis device 25d
  • FIG. 4b shows a simplified illustration of a magnetic circuit with a multi-part hysteresis device 25d
  • FIG. 4b shows a simplified illustration of a magnetic circuit with a multi-part hysteresis device 25d
  • FIG. 4b shows a simplified illustration of a magnetic circuit with a multi-part hysteresis
  • the stator 11 consists of two stator parts 16, 17, into which the post structure 33 described above is incorporated.
  • the hysteresis elements are pot-shaped, their pot edge forming bands of the hysteresis device 25d rotating about the axis of rotation 30d with corresponding magnetic field effect areas 31, 32 assigned to the multiple pole structure 33 formed in front and behind the image plane.
  • a north pole N, each with a south pole S and a south pole S, each with a north pole N, is adjacent in front of and behind the image plane, which continues around the axis of rotation 33, which also forms the axis of symmetry of the rotor, and forms the corresponding pole structure 33.
  • the hysteresis device 25d is therefore flooded radially once from the inside to the outside with one pole and from the outside to the inside with the next pole. Since both hysteresis elements are remagnetized on the same radius, they generate the same braking torque compared to each other.
  • FIG. 5 shows a sectional illustration with a multi-part hysteresis device 25e flooded with a radial direction with hysteresis elements axially spaced with respect to an axis of rotation 30.
  • An inner stator part 18 is surrounded concentrically by an outer stator part 19 which is shorter along the axis of rotation 30 and forms with the outer stator part 19 a pole structure 33 which form two magnetic field action regions 31, 32 in the hysteresis device 25e.
  • the hysteresis device 25e is designed in the form of two bands which rotate between the stator parts 18, 19 about the axis of rotation 30. Since they are on the same radius lie, both deliver the same braking torque.
  • the two belts can be arranged on one or on separate rotating supports, not shown. It is also conceivable to connect both bands of the hysteresis device 25e.
  • FIG. 6 shows a sectional illustration with a multi-part hysteresis device 25f which is flooded with a radial direction and with radially spaced, band-shaped hysteresis elements which rotate on different radii about a rotation axis 30.
  • the two hysteresis elements are attached to a rotating support 28.
  • Stator parts 20, 21 of a multi-part stator surround a coil 26.
  • the magnetic flux of the multi-part stator is used twice in the hysteresis elements. More band-shaped hysteresis elements can also be provided in order to make better use of the magnetic flux.
  • FIG. 7 A further preferred hysteresis brake is shown in FIG. 7 as a sectional illustration with a hysteresis device 25g flooded in the circumferential direction, which comprises two disks axially spaced with respect to their axis of rotation 30.
  • a first stator part 23 is pot-shaped and contains a coil 26.
  • a second, lid-like stator part 22 is placed over the pot opening, which overlaps the edge of the first stator part 21 facing the stator part 22 for a short distance.
  • the disks of the hysteresis device 25g each rotate in this overlapping area. The magnetic flux flows through the two disks with respect to the axis of rotation 30 in the circumferential direction and is therefore used twice.
  • the mechanical moment of inertia is lower than with a radial arrangement.
  • the use of the hysteresis properties of the hysteresis device 25g can be better designed. It is also conceivable an arrangement in which the hysteresis device 25g has more than two disks.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hysteresebremse (10) mit einer Hystereseeinrichtung (25), insbesondere für eine Ventilsteuervorrichtung einer Brennkraftmaschine, wobei die Hystereseeinrichtung um eine Rotationsachse (30) rotierbar und entlang einer Polstruktur (33) eines Elektromagneten beweglich ist und in der Hystereseeinrichtung (25) entlang der Polstruktur (33) wenigstens ein Magnetfeldwirkungsbereich (31) ausbildbar ist. Eine kompakte und leistungsfähige Anordnung lässt sich erreichen, wenn die Hystereseeinrichtung (25) in axialer und/oder radialer Richtung versetzt mindestens zwei Magnetfeldwirkungsbereiche (31, 32) aufweist.

Description

Hysteresebremse mit einer Hystereseeinrichtung, insbesondere für eine Ventilsteuervorrichtung einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Hysteresebremse mit einer Hystereseeinrichtung, insbesondere eine Ventilsteuer- vorrichtungs-Hysteresebremse einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Phasenlage einer Nockenwelle kann durch passive, d.h. antriebslose, Nockenwellensteller verändert werden. Es ist bekannt, hierzu berührungslos und verschließfrei arbeitende Hysteresebremsen einzusetzen. In einer derartigen Hysteresebremse wird ein in einer PolStruktur eines Elektromagneten bewegte, magnetisch halbhartes Hystereseelement durch ständige Ummagnetisierung gebremst. Unter magnetisch halbhart ist zu verstehen, dass das Material eine ausgeprägte Hystereseschleife im Induktions-Magnetfeld- (B-H) -Diagramm aufweist .
Aus der Offenlegungsschrift DE 103 24 45 AI ist eine Hysteresebremse für eine Ventilsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine offenbart, die ein in Umfangsrichtung innerhalb eines Stators rotierendes Hystereseelements aufweist. Der Stator ist aus zwei konzentrisch angeordneten Statorteilen gebildet, welche einander gegenüberliegende Polzahnreihen aufweisen, wobei Polzähne des einen Statorteils jeweils in Lücken zwischen Polzähnen des anderen Statorteils weisen. Das Hystereseband rotiert zwischen den Polzahnreihen der beiden Statorteile und wird durch Ummagnetisierung gebremst. Ein Problem derartiger Hysteresebremsen ist deren Größe und ihr hohes Gewicht, was besonders bei üblicherweise sehr knappen Platzverhältnissen in Fahrzeugen ungünstig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hysteresebremse anzugeben, welche bei verbessertem Moment kompakt baut, und die insbesondere als Ventilsteuervorrichtungs- Hysteresebremse geeignet ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst .
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind der Beschreibung sowie den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.
Eine erfindungsgemäße Hysteresebremse, insbesondere eine Ventilsteuervorrichtungs-Hysteresebremse einer Brennkraftmaschine, umfasst eine Hystereseeinrichtung, die mindestens zwei in axialer und/oder radialer Richtung beabstandete Magnetfeldwirkungsbereiche aufweist . Ein Magnetfeldwirkungsbereich ist dabei ein von magnetischen Polen des Stators oder von Statorteilen mit magnetischem Fluss beaufschlagter bzw. von magnetischem Fluss durchfluteter Bereich der Hystereseeinrichtung. Durch eine derartige mehrfache Nutzung des magnetischen Flusses im Stator wird bei gleicher Baugröße verglichen mit einer konventionellen Hysteresebremse ein verbessertes Bremsmoment erzielt. Entsprechend ist durch die mehrfache Durchflutung der Hystereseeinrichtung im gleichen Magnetkreis alternativ eine Verringerung von Baugröße und Gewicht möglich, so dass bei gleichem Bremsmoment Baugröße und Gewicht verkleinerbar sind. Die Hystereseeinrichtung kann einteilig mit einem Hystereseelement oder auch mehrteilig mit mehreren Hystereseelementen ausgebildet sein. Der magnetische Fluss im Magnetkreis ist, unabhängig von der Zahl der sich darin befindlichen Hystereseelemente, bei gleicher Erregung, d.h. bei gleicher elektrischer Leistungsaufnahme einer Spule, die das Magnetfeld erzeugt, näherungsweise konstant oder steigt nur in geringem Maße an. Im gemeinsamen magnetischen Kreis des durch die elektrische Spule magnetisch erregten Stators können zwei oder mehr als Bänder oder Scheiben ausgebildete Hystereseelemente rotieren. Für jedes Hystereseelement ist vorzugsweise eine Polstruktur im Stator vorgesehen, welche jeweils einen Magnetfeldwirkungsbereich im Hystereseelement hervorruft. Der magnetische Fluss ist im Magnetkreis konstant und auf jedes rotierende Hystereseelement der Hystereseeinrichtung wird durch die erfolgende Ummagnetisierung ein Bremsmoment ausgeübt. Ein vergleichbarer Effekt tritt auf, wenn eine mehrfache magnetische Durchflutung nur eines als Band oder einer Scheibe ausgebildeten Hystereseelements vorgesehen ist.
Bevorzugt sind die Magnetfeldwirkungsbereiche jeweils durch die Polstruktur eines gemeinsamen, mehrteiligen Stators verursacht. Dies ermöglicht eine vorteilhaft kompakte Bauweise. Eine elektrische Spule zur magnetischen Erregung des Stators bzw. des Hystereseelements kann platz sparend in den Stator integriert sein. Es können jedoch auch Anordnungen mit mehreren Statoren und Hystereseeinrichtungen denkbar sein. Der Stator kann aus konzentrisch angeordneten Statorteilen oder auch aus koaxial angeordneten Statorteilen aufgebaut sein.
Umfasst die Hystereseeinrichtung einen bandförmigen magnetischen Körper, kann eine magnetische Durchflutung der Hystereseeinrichtung in radialer Richtung oder auch in Umfangsrichtung erfolgen, abhängig von der verwendeten Polstruktur. Sind die Pole der Statorteile gegeneinander versetzt, ist die Durchflutung in Umfangsrichtung, stehen sie sich gegenüber, ist die Durchflutung radial ausgebildet.
Im allgemein bekannten Stand der Technik weist die Hystereseeinrichtung ein in Umfangsrichtung innerhalb des Stators rotierbares Band auf. Die Hystereseeinrichtung rotiert dabei um eine Rotationsachse, die auch die Symmetrieachse des Stators ist.
In einer ersten günstigen Ausgestaltung weist die Hystereseeinrichtung zwei in Bezug auf deren Rotationsachse axial versetzte, in Umfangsrichtung innerhalb des Stators rotierbare Bänder auf.
In einer weiteren günstigen Ausgestaltung weist die Hystereseeinrichtung zwei in Bezug auf deren Rotationsachse radial versetzte, in Umfangsrichtung innerhalb des Stators rotierbare Bänder auf.
Das Band ist oder die Bänder sind bezogen auf deren Rotationsachse in radialer Richtung magnetisch durchflutet.
Sind mehrere Bänder vorgesehen, können diese auf einem gemeinsamen rotierbaren Träger angeordnet sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Bänder jeweils auf einem separaten Träger angeordnet sind.
In einer vorteilhaften alternativen Ausgestaltung umfasst die Hystereseeinrichtung einen scheibenförmigen magnetischen Körper. Dabei weist die Hystereseeinrichtung zumindest eine innerhalb des Stators rotierbare Scheibe auf .
In einer günstigen Weiterbildung weist die Hystereseeinrichtung zwei axial versetzte, innerhalb des Stators rotierbare Scheiben auf. Bei dieser Anordnung ist das mechanische Trägheitsmoment geringer als bei einer radialen Anordnung, ebenso ist die Ausnutzung des magnetischen Flusses verbessert und das Bremsmoment bei gleicher elektrischer Leistungsaufnahme verbessert.
Die Scheibe ist oder die Scheiben sind bezogen auf deren Rotationsachse vorzugsweise in Umfangsrichtung magnetisch durchflutet .
Die Anzahl der Hystereseelemente in der Hystereseeinrichtung in Form von Bändern oder Scheiben lässt sich auf drei oder auch beliebige Anzahlen erhöhen. Denkbar ist außerdem eine Kombination aller oder einzelner der beschriebenen Ausgestaltungen in einem einzigen Magnetkreis.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination, die der Fachmann zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen wird.
Dabei zeigen schematisch:
Fig. 1 a, b, c eine vereinfachte Darstellung eines Magnetkreises einer bevorzugten Hysteresebremse nach der Erfindung (a) und einer konventionellen Hysteresebremse (b und c) , sowie ein Detail einer Flusslinienverteilung der konventionellen Hysteresebremse,
Fig. 2 a, b eine bevorzugte Anordnung mit koaxial angeordneten Statorteilen (a) und eine Schnittdarstellung mit Durchflutung in Umfangsrichtung (b) ,
Fig. 3 a, b eine bevorzugte Anordnung mit konzentrisch angeordneten Statorteilen (a) und eine Schnittdarstellung mit radialer Durchflutung (b) ,
Fig. 4 a, b einen vereinfachte Darstellung eines Magnetkreises mit einer mehrteiligen Hystereseeinrichtung (a) und eine Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausgestaltung mit axial beabstandeten topfförmigen Hystereseelementen (b) ,
Fig. 5 eine Schnittdarstellung mit einer radialer Richtung durchfluteten mehrteiligen Hystereseeinrichtung mit axial beabstandeten Hystereseelementen,
Fig. 6 eine Schnittdarstellung mit einer radialer Richtung durchfluteten mehrteiligen Hystereseeinrichtung mit radial beabstandeten Hystereseelementen, und
Fig. 7 eine Schnittdarstellung einer bevorzugten Hysteresebremse mit zwei in Umfangsrichtung durchfluteten Scheiben einer Hystereseeinrichtung.
In den Figuren sind im Wesentlichen gleich bleibende oder sich entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen beziffert.
Figur 1 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Magnetkreises einer bevorzugten Hysteresebremse nach der Erfindung (Figur la) und einer konventionellen Hysteresebremse (Figur 1b) , sowie eine Flusslinienverteilung des magnetischen Flusses. Bei der konventionellen Hysterese- bremse, wie sie aus der DE 103 24 45 AI bekannt ist, ist ein magnetisch halbhartes Material in Form einer als Band ausgebildeten Hystereseeinrichtung 25' in einem Magnetkreis zwischen zwei konzentrisch angeordneten Statorteilen 12', 13' angeordnet. Der Magnetkreis wird durch eine Spule 26' elektrisch erregt. Durch die jeweils gegeneinander versetzten Pole N, S der beiden Statorteile 12', 13' teilt sich der durch jeden Pol fließende magnetische Fluss in zwei Teile und muss auf dem Weg vom äußeren Statorteil 12' zum inneren Statorteil 13' das zwischen den Polen liegende Band in Umfangsrichtung tangential durchqueren. Dabei wird die Hystereseeinrichtung 25' entsprechend aufmagnetisiert , und es bildet sich im Wirkungsbereich der Pole in der Hystereseeinrichtung 25' ein Magnetwirkungsbereich aus. Die Hystereseeinrichtung 25' ist mit einer nicht dargestellten Nockenwelle verbunden, insbesondere über ein Stellgetriebe zum Verstellen einer Phasenlage der Nockenwelle gegenüber einer diese antreibenden Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine. Zur Steuerung der Verstellung wird die Spule 26 entsprechend angesteuert, um ein gewünschtes Bremsmoment zu verursachen. Details hierzu sind nicht dargestellt, dem Fachmann jedoch geläufig.
Die Richtungen der beiden von einem einzigen Pol ausgehenden Teilflüsse sind im Idealfall um 180° verschieden (Figur lc) . Dreht sich nun das Band weiter, wird z.B. bei einer Verdrehung um einen Zahn, beispielsweise vom Nordpol N zum Südpol S, der Polstruktur die eben noch durchflossene Stelle genau in die entgegengesetzte Richtung vom magnetischen Fluss durchsetzt. Hierdurch wird das Band in die entgegengesetzte Richtung magnetisiert . Die dabei verrichtete Arbeit entspricht der Fläche der Hystereseschleife in dem B-H- Diagramm und wird Ummagnetisierungsarbeit genannt. Die in den Figuren unterschiedlich ausgebildete Hystereseeinrichtung 25 ist mit demselben Bezugszeichen beziffert, zur Unterscheidung der einzelnen Ausführungsbeispiele jedoch zusätzlich mit einem angehängten Buchstaben gekennzeichnet.
Die in Figur la gezeigt bevorzugte Ausgestaltung zeigt einen Stator 10, der zweigeteilt angeordnet ist, und bei dem zwischen durch die Aufteilung entstandenen zwei PolStrukturen eine Hystereseeinrichtung 25a bewegbar ist, die als Scheibe oder als Band ausgebildet sein kann. Die Hystereseeinrichtung 25a ist in diesem Fall zweifach magnetisch durchflutet und bildet bezogen auf die in der Figur gezeigte obere und untere Polstruktur zwei voneinander beabstandete Magnetfeldwirkungsbereiche 31, 32 aus. Die Magnetfeldwirkungsbereiche 31, 32 sind jeweils durch die Polstruktur 33 bzw. durch die Polstrukturen 33 eines gemeinsamen, mehrteiligen Stators 11 verursacht .
Figur 2 a, b zeigt eine bevorzugte Anordnung mit koaxial angeordneten Statorteilen 12, 13 (Figur 2a) und eine Schnitt- darstellung mit Durchflutung in Umfangsrichtung (Figur 2b) , wobei zwischen den bezüglich ihrer Polzähne versetzt angeordneten Statorteilen 12, 13 eine als Scheibe ausgebildete Hystereseeinrichtung 25b um eine Rotationsachse 30 rotiert. Im inneren Statorteil 13 ist eine Spule 26 zur magnetischen Erregung der Anordnung angeordnet. Als Statorteile 14, 15 sind massive Joche, magnetisch leitfähige Stäbe oder auch Blechpakete einsetzbar. Die als Scheibe ausgebildete Hystereseeinrichtung 25b wird vom magnetischen Fluss zweimal in verschiedenen Richtungen in Magnetfeldwirkungsbereichen 31, 32 in Umfangsrichtung durchflutet. Die Durchflutung findet auf unterschiedlichen Radien der als Scheibe ausgebildeten Hystereseeinrichtung 25b statt. Infolge der doppelten Durchflutung wird der magnetische Fluss zweifach genutzt und die Bremswirkung erhöht . Die Hysteresebremse baut bei gleichem Bremsmoment kleiner.
Eine bevorzugte Ausbildung einer Hysteresebremse 10 mit konzentrisch angeordneten Statorteilen eines gemeinsamen Stators 11 ist in Figur 3 a, b als schematische Ansicht (Figur 3a) und als Schnittdarstellung dargestellt (Figur 3b) . Ein inneres und ein äußeres Statorteil 14, 15 sind konzentrisch zueinander angeordnet. Im inneren Statorteil 15 ist eine Spule 26 angeordnet. Zwischen den beiden, bezogen auf deren Polzahne in Umfangsrichtung versetzt angeordneten Statorteilen 14, 15 rotiert ein als Band ausgebildetes Hystereseelement einer Hystereseeinrichtung 25c um eine Rotationsachse 30, wobei die Hystereseeinrichtung 25c einmal von außen nach innen und einmal von innen nach außen magnetisch radial durchflutet ist. In Richtung des Bandes besitzen die Statorteile 14, 15 die beschriebene Polstruktur. Denkbar ist auch eine Anordnung mit separaten, magnetischen Stäben oder vorzugsweise Blechpakete, welche massive Joche mit der Polstruktur 33 ersetzen können. Durch die doppelte Durchflutung wird der magnetische Fluss besser ausgenutzt. Möglich ist auch, das Band in zwei Bänder so aufzuteilen, dass in jeder Polstruktur 33 ein eigenes Band der Hystereseeinrichtung 25c rotiert. Die Hysteresebremse 10 baut bei gleichem Bremsmoment kleiner.
Figur 4 a, b zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Magnetkreises mit einer mehrteiligen Hystereseeinrichtung 25d (Figur 4a) und eine Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausgestaltung mit bezogen auf die Rotationsachse 30 axial beabstandeten topfförmigen Hystereseelementen der Hystereseeinrichtung 25d (Figur 4b) . Zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen wird bei einzelnen, nicht beschriebenen Elementen auf die vorstehenden Figurenbeschreibungen verwiesen und im Wesentlichen nur die Unterschiede näher eingegangen. Der magnetische Fluss kann besser ausgenutzt werden. Die Teile der mehrteiligen Hystereseeinrichtung 25d können an einem oder an mehreren Rotoren angeordnet sein. Die vorstehend beschriebene Polstruktur 33 bleibt erhalten. Der Stator 11 besteht aus zwei Statorteilen 16, 17, in die die oben beschriebene Postruktur 33 eingearbeitet ist. Die Hystereseelemente sind topfförmig ausgebildet, wobei deren Topfrand um die Rotationsachse 30 rotierende Bänder der Hystereseeinrichtung 25d mit entsprechenden, der mehrfachen, vor und hinter der Bildebene ausgebildeten Polstruktur 33 zugeordneten Magnetfeldwirkungsbereichen 31, 32 bilden. Vor und hinter der Bildebene ist ein Nordpol N mit jeweils einem Südpol S und ein Südpol S jeweils mit einem Nordpol N benachbart, was sich um die Rotationsachse 33, die auch die Symmetrieachse des Rotors bildet, fortsetzt, und bildet die entsprechende Polstruktur 33 aus. Die Hystereseeinrichtung 25d wird daher bei der Rotation bei einem Pol einmal von innen nach außen und beim nächsten Pol von außen nach innen radial durchflutet. Da beide Hystereseelemente auf dem gleichen Radius ummagnetisiert werden, erzeugen sie im Vergleich zueinander das gleiche Bremsmoment .
Figur 5 eine Schnittdarstellung mit einer radialer Richtung durchfluteten mehrteiligen Hystereseeinrichtung 25e mit bezogen auf eine Rotationsachse 30 axial beabstandeten Hystereseelementen. Ein inneres Statorteil 18 ist von einem entlang der Rotationsachse 30 kürzeren äußeren Statorteil 19 konzentrisch umgeben und bildet mit dem äußeren Statorteil 19 eine Polstruktur 33, welche zwei Magnetfeldwirkungsbereichen 31, 32 in der Hystereseeinrichtung 25e ausbilden. Die Hystereseeinrichtung 25e ist in form von zwei Bändern ausgebildet, die zwischen den Statorteilen 18, 19 um die Rotationsachse 30 rotieren. Da sie auf demselben Radius liegen, liefern beide ein gleiches Bremsmoment. Die beiden Bänder können an einem oder auch an getrennten rotierenden, nicht dargestellten Trägern angeordnet sein. Denkbar ist auch, beide Bänder der Hystereseeinrichtung 25e zu verbinden.
Figur 6 zeigt eine Schnittdarstellung mit einer radialer Richtung durchfluteten mehrteiligen Hystereseeinrichtung 25f mit radial beabstandeten, bandförmigen Hystereseelementen, die auf verschiedenen Radien um eine Rotationsachse 30 rotieren. Die beiden Hystereseelemente sind an einem rotierenden Träger 28 befestigt. Statorteile 20, 21 eines mehrteiligen Stators umgeben eine Spule 26. Der magnetische Fluss des mehrteiligen Stators wird in den Hystereseelementen doppelt genutzt. Es können auch mehr bandförmige Hystereseelemente vorgesehen sein, um den magnetischen Fluss stärker auszunutzen.
Eine weitere bevorzugten Hysteresebremse zeigt in Figur 7 als Schnittdarstellung mit einer in Umfangsrichtung durchfluteten Hystereseeinrichtung 25g, welche zwei bezüglich ihrer Rotationsachse 30 axial beabstandete Scheiben umfasst. Ein erstes Statorteil 23 ist topfartig ausgebildet und enthält eine Spule 26. Über die Topföffnung ist ein zweites, deckelartiges Statorteil 22 gestülpt, welches den dem Statorteil 22 zugewandten Rand des ersten Statorteils 21 ein kurzes Stück übergreift. In diesem Übergriffsbereich rotieren jeweils die Scheiben der Hystereseeinrichtung 25g. Der magnetische Fluss durchflutet die beiden Scheiben bezogen auf die Rotationsachse 30 in Umfangsrichtung und wird somit doppelt genutzt. Durch diese Anordnung ist das mechanische Trägheitsmoment geringer als bei einer radialen Anordnung. Ebenso ist die Ausnutzung der Hystereseeigenschaften der Hystereseeinrichtung 25g besser gestaltbar. Denkbar ist auch eine Anordnung, bei der die Hystereseeinrichtung 25g mehr als zwei Scheiben aufweist.

Claims

Patentansprüche
Hysteresebremse (10) mit einer Hystereseeinrichtung (25) , insbesondere für eine Ventilsteuervorrichtung einer Brennkraftmaschine, wobei die Hystereseeinrichtung um eine Rotationsachse (30) rotierbar und entlang einer Polstruktur (33) eines Elektromagneten beweglich ist und in der Hystereseeinrichtung (25) entlang der Polstruktur (33) wenigstens ein Magnetfeldwirkungsbereich (31) ausbildbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hystereseeinrichtung (25) in axialer und/oder radialer Richtung versetzt mindestens zwei Magnetfeldwirkungsbereiche (31, 32) aufweist.
Hysteresebremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldwirkungsbereiche (31, 32) jeweils durch die Polstruktur (33) eines gemeinsamen Stators (11) verursacht ist.
Hysteresebremse nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (11) aus koaxialen Statorteilen (12, 13;
22, 23) gebildet ist.
4. Hysteresebremse nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (11) aus konzentrischen Statorteilen (14, 15; 16, 17; 18, 19; 20, 21) gebildet ist.
5. Hysteresebremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hystereseeinrichtung (25) einen bandförmigen magnetischen Körper umfasst.
6. Hysteresebremse nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hystereseeinrichtung (25) ein in Umfangsrichtung innerhalb des Stators (11) rotierbares Band aufweist.
7. Hysteresebremse nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hystereseeinrichtung (25) zwei axial versetzte, in Umfangsrichtung innerhalb des Stators (11) rotierbare Bänder aufweist.
8. Hysteresebremse nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hystereseeinrichtung (25) zwei radial versetzte, in Umfangsrichtung innerhalb des Stators (11) rotierbare Bänder aufweist .
9. Hysteresebremse nach einem der Ansprüche 6 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, dass das Band oder die Bänder bezogen auf die Rotationsachse (30) in radialer Richtung durchflutet sind.
10. Hysteresebremse nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder auf einem gemeinsamen Träger (26, 27, 28) angeordnet sind.
11. Hysteresebremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hystereseeinrichtung (25) einen scheibenförmigen magnetischen Körper umfasst.
12. Hysteresebremse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hystereseeinrichtung (25) eine innerhalb des Stators (11) rotierbare Scheibe aufweist.
13. Hysteresebremse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hystereseeinrichtung (25) zwei axial versetzte, innerhalb des Stators (11) rotierbare Scheiben aufweist.
14. Hysteresebremse nach Anspruch 12 oder 13 , dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe oder die Scheiben bezogen auf die Rotationsachse (30) in Umfangsrichtung axialer Richtung durchflutet sind.
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