WO2008132004A1 - Nockenwellenverstellsystem - Google Patents

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WO2008132004A1
WO2008132004A1 PCT/EP2008/053839 EP2008053839W WO2008132004A1 WO 2008132004 A1 WO2008132004 A1 WO 2008132004A1 EP 2008053839 W EP2008053839 W EP 2008053839W WO 2008132004 A1 WO2008132004 A1 WO 2008132004A1
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sensor
central
camshaft
housing
adjusting system
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PCT/EP2008/053839
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Inventor
Jens Hoppe
Stefan Konias
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Schaeffler Kg
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    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F01L2820/04—Sensors
    • F01L2820/041—Camshafts position or phase sensors

Definitions

  • the invention relates to a camshaft adjustment system with a camshaft adjuster and with an actuator for controlling a central valve.
  • Such a camshaft adjustment system usually serves for the rotation angle adjustment and locking of a camshaft of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, with respect to a crankshaft.
  • This is coupled via a toothed belt or a timing chain with a camshaft adjuster, which in turn is coupled to the camshaft via pressure chambers between a crank-side drive part and a camshaft-side driven part.
  • a camshaft adjuster For adjusting the rotational angle is a central valve, via which the pressure chambers of the camshaft adjuster targeted with a pressure medium, usually with hydraulic oil, are applied.
  • the mode of operation and the structure of such a camshaft adjuster is described, for example, in DE 10 2004 038 160 A1.
  • the control of the central valve via a known per se, for example, from DE 102 11 467 A1, there referred to as a proportional solenoid, the magnet armature via a plunger (push rod) axially displaces a control piston of the central valve.
  • two sensor units and two actuator units are mounted on a common carrier unit.
  • An additional supply unit comprises an interface formed as a central plug, with which the individual plugs of the sensor units on the one hand and those of the actuator units on the other hand can be connected. Due to the provision of the support unit for preassembly of the sensor units and the actuator units on the other hand and as a result of providing an additional plate-shaped supply unit with a central plug as an interface for the individual plugs of the sensor and actuator units, an undesirably high space requirement is required in addition to a considerable installation effort.
  • the object of the invention is to provide a space-saving camshaft adjustment system which is as space-saving as possible.
  • a camshaft adjusting system with a camshaft adjuster and with a sensor which is at least partially integral structural part of the central housing of a central magnet as an actuator for controlling the central valve.
  • the sensor is thus a structural component of the central housing of the central magnet, d. H.
  • a trigger wheel serves as a signal transmitter for the sensor for speed, angle of rotation and / or position detection of the camshaft.
  • the invention is based on the idea that the various components, which are determined by the functions of the valve control on the one hand and those of the position detection on the other hand, in a component such that it is particularly space-saving with high functionality at the same time.
  • a common structural housing is created for the functionalities of both the central magnet and the sensor.
  • This can be a central housing with integrated sensor structure correspondingly enlarged to accommodate the sensor functionality, or a comparatively small central housing with a separate sensor structure, i. H. the sensor is a separate or integral structural part of the central housing of the central magnet.
  • the integration of the sensor into the central magnet also allows a considerable reduction of the installation space for the sensor compared with the camshaft adjusting system known from DE 101 48 059 A1, in which the actuators and the sensors are mounted on a common carrier plate.
  • the direct structural assignment of the sensor to the central magnet allows the saving of an additional connector for the Sensor, since its supply and signal connections are preferably integrated in the already existing electrical connection of the central magnet.
  • a HaII sensor for detecting the position of the camshaft.
  • the local strength of a magnetic field can be determined.
  • the charge carriers of an electric current in a conductor strip are deflected by the magnetic field transversely to the current direction and to the magnetic field, since a Lorentz force acting on moving charge carriers in a magnetic field, which is proportional to the speed of the charge carriers and the acting magnetic flux density.
  • the inhomogeneity of the charge distribution resulting from the deflection of the charge carriers counteracts the so-called Hall voltage until an equilibrium is restored.
  • the generated Hall voltage is proportional to the magnetic flux density. Therefore, if a variable magnetic field is specified as a function of the angle of rotation of the camshaft, it is possible to deduce the rotational angle as well as the rotational speed and / or the position of the camshaft from the determined Hall voltage.
  • the senor comprises a Hall element or HaII-IC and a permanent magnet for providing a temporally homogeneous magnetic flux density, which is exposed to the Hall element.
  • the rotation angle-dependent change in the magnetic field is based on an influence of the field by local elements of the trigger wheel.
  • the trigger wheel is preferably designed with local teeth or tooth spaces for influencing the magnetic flux density of the permanent magnet in dependence on the rotational position.
  • the magnetic field provided by the permanent magnet of the sensor in the region of the Hall element is periodically changed by scattering at the teeth as a function of the angle of rotation. For example, by defining a reference or starting point, the position of the camshaft can thus be determined with sufficient accuracy depending on the application.
  • the teeth of the trigger wheel are expediently arranged axially relative to the central rotational or longitudinal axis in such a way that the teeth enclose the structural housing.
  • the central housing of the central magnet with integrated sensor concentrically surround at least on a portion of the housing.
  • the teeth may also be formed within the plane of rotation of the trigger wheel.
  • the Hall sensor is always designed and arranged such that the Hall element lies substantially between the teeth of the trigger wheel and the permanent magnet, since in this area the change in the magnetic field of the permanent magnet is stronger than in marginal areas.
  • the common contact connection for the central magnet and for the sensor is expediently limited to a number of connection pins or connection plugs or sockets necessary for the functionality of the central magnet and the functionality of the sensor. This allows a particularly simple and time-saving connection of these functionalities in a camshaft adjusting system by means of a single connector.
  • an already existing for connecting the central magnet Zuyogllstülle for the common contact connection is particularly suitable.
  • This feed nozzle is advantageously arranged on the side facing away from the trigger wheel flange side of a connecting flange of the central magnet and forms the negative fit of a male or female terminal comprising the contacts for both the central magnet and the sensor.
  • Fig. 1 in a longitudinal section a camshaft adjusting system with a
  • FIG. 2 shows the camshaft adjusting system of FIG. 1 in perspective
  • Fig. 5 shows the camshaft adjusting system of FIG. 4 in perspective
  • FIG. 6 shows a camshaft adjusting system according to FIG. 1 with the sensor as a partially separate structural component of the central housing and with a radially oriented trigger wheel, FIG.
  • FIG. 7 shows the camshaft adjusting system according to FIG. 6 in a side view
  • FIG. 8 shows a camshaft adjusting system according to FIG. 6 with sensor structure integrated in the central housing
  • FIG. 7 shows the camshaft adjusting system according to FIG. 6 in a side view
  • FIG. 8 shows a camshaft adjusting system according to FIG. 6 with sensor structure integrated in the central housing
  • FIG. 8 shows a camshaft adjusting system according to FIG. 6 with sensor structure integrated in the central housing
  • FIG. 9 the camshaft adjusting system of FIG. 8 in perspective
  • the camshaft adjusting system 1 shown in the figures comprises a camshaft adjuster 3, which is connected to a camshaft 2, and an electric central magnet 4.
  • the camshaft adjuster 3 acts in a manner not illustrated via its drive-side drive part or sprocket 6 provided with an external toothing 5 and a drive chain with one Crankshaft of a motor vehicle together and is used to adjust and fix the phase angle or the angle of rotation of the camshaft 2 relative to the crankshaft.
  • the camshaft adjuster 3 with the No 2 shaft rotatably connected via an output member 7, which is coupled to the drive part or wheel 6.
  • the central magnet 4 acting as a lifting magnet has, within a central housing 8, a coil winding 9 and an axially movable magnet armature 10 which, as a result of a control of the central magnet 4 with a corresponding energization of the coil winding 9 via a plunger 11, a control piston 12 of a central valve 13 in FIG Direction of the longitudinal axis 14 against the return force of a compression spring 15 moves axially.
  • a trigger wheel 18 camshaft mounted which serves as a signal generator for a sensor 19.
  • the trigger wheel 18 has a number of circumferentially distributed teeth 22.
  • the magnetic field sensitive, d. H. magneto-sensitive or magnetoresistive sensor 19 is expediently a Hall sensor with a Hall element or HaII-IC 20 and with a permanent magnets 21 whose time-homogeneous field passes through the Hall element 20.
  • the teeth 22 of the trigger wheel 18 extend axially relative to the longitudinal axis 14 and enclose the central magnet 4 on the outside of the housing.
  • the inner diameter of the trigger wheel 18 between two diametrically opposed teeth 22 is selected such that the trigger wheel 18 coaxially surrounds the sensor 19 and the concentrically arranged central housing 8 of the central magnet 4 with radial play.
  • the remaining teeth 22 of the trigger wheel 18 have the same shape and are at the periphery of the trigger wheel 18 evenly spaced from each other.
  • the senor 19 is designed and arranged for a radial tapping, in that the Hall element 20 of the sensor 19, which likewise extends axially in the longitudinal direction 14, is positioned between the teeth 22 and the permanent magnet 21. In this area the change of the magnetic field is maximal.
  • the teeth 22 of the trigger wheel 18 extend radially with respect to the longitudinal axis 14.
  • the sensor 19 is designed and arranged for an axial tap by the Hall element 20 of the likewise axially extending in the longitudinal direction 14 sensor 19 on the trigger wheel 18 facing the front side of the sensor 19 and in turn between the permanent magnet 21 and the trigger wheel 18th is arranged.
  • the change in the magnetic field detectable by the sensor 19 is again maximal.
  • a magnetic flux density and Hall voltage proportional to the current are generated for this purpose. If during a rotation of the camshaft 2 and herewith synchronously during a rotary movement of the trigger wheel 18, the teeth 22 of the sensor 19 move past, resulting from the change in the magnetic flux density in particular a digital sensor signal to the number of teeth 22 - or the intervening ( unspecified) slots or gaps - proportional pulse trains in the form of alternating high and low levels.
  • the position or the angle of rotation of the trigger wheel 19 and thus the position or the angle of rotation of the camshaft 2 can therefore be determined from the temporal profile profile of the measurable Hall voltage.
  • the sensor 19 can both in its formation for a radial tap according to Figures 1, 2, 4 and 5 and in its formation for a axial tap according to Figures 6 to 9 partially separate structural part - as is comparatively clear from Figure 3 can be seen - or completely integral structural part of the central housing 8 of the central magnet 4 his.
  • the sensor 19 is attached to the central housing 8 as a structural part, forming a narrow axial gap with respect to a cylindrical housing section 8a of the central magnet 4 facing the trigger wheel 18, while in the embodiments according to Figures 4, 5, 8 and 9, the sensor 19 is integrated as a structural part in the central housing 8 of the central magnet 4.
  • the senor 19 is guided with its side facing away from the trigger 18 terminal side 23 through a connecting flange 8b of the central magnet 4 through to a connection sleeve 24.
  • This connection side 23 of the sensor 19 is connected as a one-piece, molded housing part with the central housing 8a, so that the sensor 19 is a fixed part of the housing of the central magnet 4 and its central housing 8a. While - with respect to the longitudinal direction 14 - the sensor 19 extends axially along the central housing 8a of the central magnet 4, the housing-fixed connection sleeve 24 extends radially.
  • the connecting sleeve 24 is designed for a common electrical contact connection of both the central magnet 4 and the sensor 19 and contains a number of connection pins or pins 25, for example a connecting pin for the coil winding 9 of the central magnet 4 and two or three further connecting pins for the Supply voltage and the signal tap of the sensor 19. List of reference numbers

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Nockenwellenverstellsystem (1 ) mit einem Nockenwellenversteller (3) und mit einem Zentralmagneten (4) als Aktor zur Ansteuerung eines Zentralventils (13), wobei ein Triggerrad (18) als Signalgeber für einen Sensor (19) zur Erfassung der Position der Nockenwelle (2) vorgesehen ist, und wobei der Sensor (19) zumindest teilweise integrales Strukturteil eines Zentralgehäuses (8a) des Zentralmagneten (4) ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Nockenwellenverstellsystem
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Nockenwellenverstellsystem mit einem Nockenwellen- versteller und mit einem Aktor zur Ansteuerung eines Zentralventils.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiges Nockenwellenverstellsystem dient üblicherweise zur Drehwin- kelverstellung und Verriegelung einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gegenüber einer Kurbelwelle. Diese ist über einen Zahnriemen oder eine Steuerkette mit einem Nockenwellenverstel- ler gekoppelt, der seinerseits über Druckkammern zwischen einem kurbelseiti- gen Antriebsteil und einem nockenwellenseitigen Abtriebsteil mit der Nocken- welle gekoppelt ist. Zur Drehwinkelverstellung dient ein Zentralventil, über welches die Druckkammern des Nockenwellenverstellers gezielt mit einem Druckmittel, üblicherweise mit Hydrauliköl, beaufschlagt werden. Die Funktionsweise und der Aufbau eines derartigen Nockenwellenverstellers ist beispielsweise in der DE 10 2004 038 160 A1 beschrieben.
Die Ansteuerung des Zentralventils erfolgt über einen an sich beispielsweise aus der DE 102 11 467 A1 bekannten, dort als Proportionalmagnet bezeichneten Elektromagnet, dessen Magnetanker über einen Stößel (Stößelstange) einen Steuerkolben des Zentralventils axial verschiebt.
Um die Lage der Nockenwelle zu erfassen, ist es aus der DE 101 48 059 A1 bekannt, bei einer Nockenwellenverstellvorrichtung einen Sensor und einen Aktuator in Form eines Hubmagneten zur Verstellung der Nockenwelle vorzu- sehen. Bei dieser bekannten Nockenwellenverstellvorrichtung sind die Sensoreinheit und die Aktuatoreinheit auf einer gemeinsamen Trägereinheit vormontiert und das derart zusammengefasste Modul kann an einer Brennkraftmaschine montiert werden. Die oder jede Sensoreinheit sowie die oder jede Ak- tuatoreinheit sind dabei als getrennte Bauteile mit separaten Steckern ausgeführt, über die diese einzelnen Funktionseinheiten mit einer Steuereinheit der Brennkraftmaschine verbindbar sind. Die Trägereinheit dient insbesondere als Deckel der Brennkraftmaschine und verschließt hierzu einen Innenraum an einer Durchgangsöffnung nach außen.
Bei einer speziellen Ausführungsform der bekannten Nockenwellenverstellvor- richtung sind zwei Sensoreinheiten und zwei Aktuatoreinheiten auf einer gemeinsamen Trägereinheit befestigt. Eine zusätzliche Versorgungseinheit um- fasst eine als Zentralstecker ausgebildete Schnittstelle, mit der die einzelnen Stecker der Sensoreinheiten einerseits und diejenigen der Aktuatoreinheiten andererseits verbindbar sind. Aufgrund der Bereitstellung der Trägereinheit zur Vormontage der Sensoreinheiten und der Aktuatoreinheiten andererseits sowie infolge der Bereitstellung einer zusätzlichen plattenförmigen Versorgungseinheit mit einem Zentralstecker als Schnittstelle für die Einzelstecker der Sensor- und Aktuatoreinheiten sind zusätzlich zu einem nicht unerheblichen Montageaufwand ein unerwünscht hoher Raumbedarf erforderlich.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein möglichst raumsparendes No- ckenwellenverstellsystem anzugeben.
Lösung der Aufgabe Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der hierauf rückbezogenen Unteransprüche.
Demnach ist ein Nockenwellenverstellsystem mit einem Nockenwellenversteller und mit einem Sensor vorgesehen, der zumindest teilweise integrales Strukturteil des Zentralgehäuses eines Zentralmagneten als Aktor zur Ansteuerung des Zentralventils ist. Der Sensor ist somit struktureller Bestandteil des Zentralgehäuses des Zentralmagneten, d. h. vorzugsweise derart vollständig oder teil- weise in das Zentralgehäuse integriert und mit diesem gehäusefest verbunden, dass der Sensor praktisch nicht zerstörungsfrei vom Zentralmagneten bzw. dessen Gehäuse demontierbar ist. Ein Triggerrad dient als Signalgeber für den Sensor zur Drehzahl-, Drehwinkel- und/oder Positionserfassung der Nockenwelle.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, die verschiedenen Komponenten, die durch die Funktionen der Ventilsteuerung einerseits und diejenigen der Positionserfassung andererseits bestimmt sind, in einem Bauteil derart zusammenzufassen, dass dieses bei gleichzeitig hoher Funktionalität besonders platzsparend ist. Hierzu ist erfindungsgemäß für die Funktionalitäten sowohl des Zentralmagneten als auch des Sensors ein gemeinsames Strukturgehäuse geschaffen. Dieses wiederum kann ein zur Aufnahme der Sensorfunktionalität entsprechend vergrößertes Zentralgehäuse mit integrierter Sensorstruktur oder ein vergleichsweise kleines Zentralgehäuse mit separater Sensorstruktur sein, d. h. der Sensor ist separates oder integrales Strukturteil des Zentralgehäuses des Zentralmagneten.
Die Integration des Sensors in den Zentralmagneten ermöglicht auch gegenüber dem aus der DE 101 48 059 A1 bekannten Nockenwellenverstellsystem, bei dem die Aktuatoren und die Sensoren an einer gemeinsamen Trägerplatte montiert sind, eine erhebliche Reduzierung des Bauraumes für den Sensor. Zudem ermöglicht die unmittelbare strukturelle Zuordnung des Sensors zum Zentralmagneten die Einsparung eines zusätzlichen Anschlusssteckers für den Sensor, da dessen Versorgungs- und Signalanschlüsse bevorzugt in den bereits vorhandenen elektrischen Anschluss des Zentralmagneten integriert sind.
Vorteilhafterweise ist zur Erfassung der Position der Nockenwelle ein HaII- Sensor vorgesehen. Mittels eines Hall-Sensors kann die lokale Stärke eines Magnetfeldes ermittelt werden. Hierzu werden die Ladungsträger eines elektrischen Stroms in einem Leiterband durch das Magnetfeld transversal zur Stromrichtung und zu dem Magnetfeld abgelenkt, da auf bewegte Ladungsträger in einem Magnetfeld eine Lorentzkraft einwirkt, die proportional zur Geschwindig- keit der Ladungsträger und zur einwirkenden magnetischen Flußdichte ist. Der durch die Ablenkung der Ladungsträger entstehenden Inhomogenität der Ladungsverteilung wirkt die sogenannte Hall-Spannung entgegen, bis ein Gleichgewicht wieder hergestellt ist. Die erzeugte Hall-Spannung ist proportional zu der magnetischen Flußdichte. Wird daher in Abhängigkeit des Drehwinkels der Nockenwelle ein variables Magnetfeld vorgegeben, so kann aus der ermittelten Hall-Spannung auf den Drehwinkel sowie auf die Drehzahl und/oder die Position der Nockenwelle geschlossen werden.
Vorteilsmäßigerweise umfasst der Sensor ein Hall-Element oder HaII-IC sowie einen Permanentmagneten zur Bereitstellung einer zeitlich homogenen magnetischen Flußdichte, der das Hall-Element ausgesetzt ist. Die drehwinkelabhän- gige Veränderung des Magnetfeldes beruht dabei auf einer Beeinflussung des Feldes durch lokale Elemente des Triggerrades. Bevorzugterweise ist das Triggerrad hierzu mit lokalen Zähnen bzw. Zahnlücken zur drehpositionsabhängi- gen Beeinflussung der magnetischen Flußdichte des Permanentmagneten ausgebildet. Hierbei wird das von dem Permanentmagneten des Sensors bereitgestellte Magnetfeld im Bereich des Hall-Elementes durch Streuung an den Zähnen drehwinkelabhängig periodisch verändert. Beispielsweise durch die Definition eines Referenz- oder Startpunktes kann somit die Lage der Nockenwelle anwendungsabhängig hinreichend genau ermittelt werden.
Zweckmäßigerweise sind die Zähne des Triggerrades derart zur zentralen Dreh- oder Längsachse axial angeordnet, dass die Zähne das Strukturgehäu- se, d. h. das Zentralgehäuse des Zentralmagneten mit integriertem Sensor zumindest auf einem Teilabschnitt des Gehäuses konzentrisch umgreifen. Alternativ können die Zähne auch innerhalb der Rotationsebene des Triggerrades ausgebildet sein. Stets ist der Hall-Sensor dabei derart ausgebildet und angeordnet, dass das Hall-Element im Wesentlichen zwischen den Zähnen des Triggerrades und dem Permanentmagneten liegt, da in diesem Bereich die Veränderung des Magnetfeldes des Permanentmagneten stärker ist als in marginalen Bereichen.
Der für den Zentralmagneten und für den Sensor gemeinsame Kontaktan- schluss ist zweckmäßigerweise auf eine für die Funktionalität des Zentralmagneten und die Funktionalität des Sensors notwendige Anzahl von Anschlusspins oder Anschlusssteckern bzw. -buchsen begrenzt. Dadurch ist ein besonders einfacher und zeitsparender Anschluss dieser Funktionalitäten in einem Nockenwellenverstellsystem mittels einer einzelnen Steckverbindung ermöglicht. Hierzu ist eine bereits zum Anschluss des Zentralmagneten vorhandene Zuführungstülle für den gemeinsamen Kontaktanschluss besonders geeignet. Diese Zuführungstülle ist vorteilhafterweise auf der dem Triggerrad abgewandten Flanschseite eines Anschlussflansches des Zentralmagneten angeordnet und bildet die negative Passform eines Stecker- oder Buchseanschlusses, der die Kontakte sowohl für den Zentralmagneten als auch für den Sensor umfasst.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Nachfolgend werden Anwendungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 in einem Längsschnitt ein Nockenwellenverstellsystem mit einem
Zentralmagneten und mit einem magnetfeldsensitiven Sensor als teilweise separate Strukturkomponente eines Zentralgehäuses des Zentralmagneten sowie mit einem axial orientierten Triggerrad als Signalgeber, Fig. 2 das Nockenwellenverstellsystem gemäß Fig. 1 in perspektivischer
Darstellung,
Fig. 3 in perspektivischer Darstellung den Zentralmagneten mit dem
Sensor als Strukturkomponente, Fig. 4 in einem Längsschnitt ein Nockenwellenverstellsystem gemäß
Fig. 1 mit in das Zentralgehäuse vollständig integrierter Sensorstruktur,
Fig. 5 das Nockenwellenverstellsystem gemäß Fig. 4 in perspektivischer
Darstellung, Fig. 6 ein Nockenwellenverstellsystem gemäß Fig. 1 mit dem Sensor als teilweise separate Strukturkomponente des Zentralgehäuses und mit radial orientiertem Triggerrad,
Fig. 7 das Nockenwellenverstellsystem gemäß Fig. 6 in einer Seitenansicht, Fig. 8 ein Nockenwellenverstellsystem gemäß Fig. 6 mit in das Zentralgehäuse integrierter Sensorstruktur, und
Fig. 9 das Nockenwellenverstellsystem gemäß Fig. 8 in perspektivischer
Darstellung.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Das in den Figuren dargestellte Nockenwellenverstellsystem 1 umfasst einen mit einer Nockenwelle 2 verbundenen Nockenwellenversteller 3 sowie einen elektrischen Zentralmagnet 4. Der Nockenwellenversteller 3 wirkt in nicht näher dargestellter Art und Weise über dessen mit einer Außenverzahnung 5 versehenes antriebsseitiges Antriebsteil oder Kettenrad 6 und eine Antriebskette mit einer Kurbelwelle eine Kraftfahrzeugs zusammen und dient zur Verstellung und Fixierung der Phasenlage oder des Drehwinkels der Nockenwelle 2 gegenüber der Kurbelwelle. Abtriebsseitig ist der Nockenwellenversteller 3 mit der No- ckenwelle 2 über ein Abtriebsteil 7 drehfest verbunden, das mit dem Antriebsteil oder -rad 6 gekoppelt ist.
Der als Hubmagnet wirksame Zentralmagnet 4 weist innerhalb eines Zentral- gehäuses 8 eine Spulenwicklung 9 und einen axial beweglichen Magnetanker 10 auf, der in Folge einer Ansteuerung des Zentralmagneten 4 mit einer entsprechenden Bestromung dessen Spulenwicklung 9 über einen Stößel 11 einen Steuerkolben 12 eines Zentralventils 13 in Richtung der Längsachse 14 gegen die Rückstell kraft einer Druckfeder 15 axial verschiebt. Über entsprechend gesteuert miteinander kommunizierende Radialöffnungen 16 zwischen dem Steuerkolben 12 und einem Ventilgehäuse 17 des Zentralventils 13 kann ein fluides Druckmittel, insbesondere Hydrauliköl, in zwischen dem Abtriebssteil 7 und dem Antriebsteil 6 gebildete Druckkammern des Nockenwellenverstellers 3 gezielt eingebracht und die gewünschte Drehwinkeleinstellung und damit Relativerstellung zwischen der Nockenwelle 2 und der Kurbelwelle vorgenommen werden.
Zwischen dem Zentralmagnet 4 und dem Nockenversteller 3 ist auf die Nockenwelle 2 - oder auf einen dieser zugeordneten Verlängerungsabschnitt - ein Triggerrad 18 nockenwellenfest aufgesetzt, das als Signalgeber für einen Sensor 19 dient. Hierzu weist das Triggerrad 18 eine Anzahl von umfangsseitig verteilt angeordneten Zähnen 22 auf. Der magnetfeldsensitive, d. h. magnetosensitive oder magnetoresistive Sensor 19 ist zweckmäßigerweise ein Hall- Sensor mit einem Hall-Element oder HaII-IC 20 und mit einem Permanentmag- neten 21 , dessen zeithomogenes Feld das Hall-Element 20 durchsetzt.
Bei den Ausführungsvarianten nach den Figuren 1 und 2 sowie 4 und 5 erstrecken sich die Zähne 22 des Triggerrades 18 bezogen auf die Längsachse 14 axial und umgreifen den Zentralmagneten 4 gehäuseaußenseitig. Der Innen- durchmesser des Triggerrades 18 zwischen zwei sich diametral gegenüberliegenden Zähnen 22 ist dabei derart gewählt, dass das Triggerrad 18 den Sensor 19 und das konzentrisch angeordnete Zentralgehäuse 8 des Zentralmagneten 4 mit radialem Spiel koaxial umgibt. Mit Ausnahme eines Referenzzahnes 22' (Fig. 9) für eine definierte Ausgangs- oder Referenzposition des Triggerrades 18 weisen die übrigen Zähne 22 des Triggerrades 18 die gleiche Formgebung auf und sind an der Peripherie des Triggerrades 18 gleichmäßig zueinander beabstandet. Der Sensor 19 ist hierbei für einen radialen Abgriff ausge- bildet und angeordnet, indem das Hall-Element 20 des sich ebenfalls axial in Längsrichtung 14 erstreckenden Sensors 19 zwischen den Zähnen 22 und dem Permanentmagneten 21 positioniert ist. In diesem Bereich ist die Veränderung des Magnetfeldes maximal.
Bei den Ausführungsvarianten nach den Figuren 6 bis 9 erstrecken sich die Zähne 22 des Triggerrades 18 bezogen auf die Längsachse 14 radial. Der Sensor 19 ist hierbei für einen axialen Abgriff ausgebildet und angeordnet, indem das Hall-Element 20 des sich ebenfalls axial in Längsrichtung 14 erstreckenden Sensors 19 an der dem Triggerrad 18 zugewandten Stirnseite des Sensors 19 und dabei wiederum zwischen dem Permanentmagneten 21 und dem Triggerrad 18 angeordnet ist. Durch diese Anordnung des Hall-Elementes 20 ist die vom Sensor 19 detektierbare Veränderung des Magnetfeldes wiederum maximal.
Im stromdurchflossenen Hall-Element 20 wird eine zur dieses durchsetzenden magnetischen Flußdichte und zur Stromstärke proportionale Hall-Spannung erzeugt. Wenn bei einer Rotation der Nockenwelle 2 und hiermit synchron bei einer Drehbewegung des Triggerrades 18 sich dessen Zähne 22 am Sensor 19 vorbei bewegen, resultiert aus der Änderung der magnetischen Flußdichte ein insbesondere digitales Sensorsignal mit zur Anzahl der Zähne 22 - bzw. der dazwischen liegenden (nicht näher bezeichneten) Nuten oder Lücken - proportionalen Pulsfolgen in Form von alternierenden High- und Low-Pegeln. Aus dem zeitlichen Profilverlauf der meßbaren Hall-Spannung lässt sich daher die Position oder der Drehwinkel des Triggerrades 19 und somit die Position bzw. der Drehwinkel der Nockenwelle 2 bestimmen.
Der Sensor 19 kann sowohl bei dessen Ausbildung für einen radialen Abgriff gemäß den Figuren 1 , 2, 4 und 5 als auch bei dessen Ausbildung für einen axialen Abgriff gemäß den Figuren 6 bis 9 teilweise separates Strukturteil - wie vergleichsweise deutlich aus Figur 3 ersichtlich ist - oder vollständig integrales Strukturteil des Zentralgehäuses 8 des Zentralmagneten 4 sein. So ist bei den Ausführungsformen nach den Figuren 1 , 2, 6 und 7 der Sensor 19 als Struktur- teil unter Ausbildung eines schmalen Axialspaltes zu einem zylinderförmigen, dem Triggerrad 18 zugewandten Gehäuseabschnitt 8a des Zentralmagneten 4 an das Zentralgehäuse 8 angesetzt, während bei den Ausführungsformen nach den Figuren 4, 5, 8 und 9 der Sensor 19 als Strukturteil in das Zentralgehäuse 8 des Zentralmagneten 4 integriert ist.
Bei allen Ausführungsformen ist der Sensor 19 mit dessen dem Triggerad 18 abgewandten Anschlussseite 23 durch einen Anschlussflansch 8b des Zentralmagneten 4 hindurch an eine Anschlusstülle 24 geführt. Diese Anschlussseite 23 des Sensors 19 ist als einteiliges, angeformtes Gehäuseteil mit dem Zentralgehäuse 8a verbunden, so dass der Sensor 19 gehäusefester Bestandteil des Zentralmagneten 4 bzw. dessen Zentralgehäuses 8a ist. Während sich - bezogen auf die Längsrichtung 14 - der Sensor 19 axial entlang des Zentralgehäuses 8a des Zentralmagneten 4 erstreckt, verläuft die ebenfalls gehäusefeste Anschlusstülle 24 radial.
Die Anschlusstülle 24 ist für einen gemeinsamen elektrischen Kontaktan- schluss sowohl des Zentralmagneten 4 als auch des Sensors 19 eingerichtet und enthält eine Anzahl von Anschlusspins oder -stiften 25, beispielsweise einen Anschlussstift für die Spulenwicklung 9 des Zentralmagneten 4 und zwei oder drei weitere Anschlussstifte für die Versorgungsspannung und den Signalabgriff des Sensors 19. Liste der Bezugszahlen
1 Nockenwellenverstellsystem
2 Nockenwelle
3 Nockenwel len verstel I er
4 Zentralmagnet
5 Außenverzahnung
6 Antriebsrad
7 Abtreibsteil
8 Zentralgehäuse
8a Gehäuseabschnitt
8b Anschlussflansch
9 Spulenwicklung
10 Magnetanker
11 Stößel
12 Steuerkolben
13 Zentralventil
14 Längsrichtung
15 Druckfeder
16 Radialöffnung
17 Ventilgehäuse
18 Triggerrad
19 Sensor
20 Hall-Element/ -IC
21 Permanentmagnet
22 Zahn
221 Referenzzahn
23 Anschlussseite
24 Anschlusstülle
25 Anschlusspin/ -stift

Claims

Patentansprüche
1. Nockenwellenverstellsystem (1 ) mit einem Nockenwellenversteller (3) und mit einem Zentralmagneten (4) als Aktor zur Ansteuerung eines Zentralven- tils (13), wobei ein Triggerrad (18) als Signalgeber für einen Sensor (19) zur Erfassung der Position der Nockenwelle (2) vorgesehen ist, und wobei der Sensor (19) zumindest teilweise integrales Strukturteil eines Zentralgehäuses (8a) des Zentralmagneten (4) ist.
2. Nockenwellenverstellsystem (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der Sensor (19) gehäusefester Bestandteil des Zentralgehäuses (8a) des Zentralmagneten (4) ist.
3. Nockenwellenverstellsystem (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Sensor (19) ein Hall-Element (20) sowie einen Permanentmagneten (21 ) zur Bereitstellung einer zeitlich homogenen magnetischen Flußdichte umfasst, der das Hall-Element (20) ausgesetzt ist.
4. Nockenwellenverstellsystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Sensor (19) mit dessen dem Triggerrad (18) abgewandten Anschlussseite (23) in eine Anschlusstülle (24) mit Anschlussstiften (25) sowohl für den Zentralmagnet (4) als auch für den Sensor (19) geführt ist.
5. Nockenwellenverstellsystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Zentralgehäuse (8a) des Zentralmagneten (4) einen Anschlussflansch (8b) und einen sich daran auf der dem Triggerrad (18) zugewandten Flanschseite anschließenden, vorzugsweise zylindrischen, Gehäuseabschnitt (8a) aufweist, an bzw. in dem der Sensor (19) angeordnet ist.
6. Nockenwellenverstellsystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Sensor (19) eine an das Zentralgehäuse (8a) des Zentralmagneten (4) angeformte Anschlussseite (23) aufweist.
7. Nockenwellenverstellsystem (1 ) nach Anspruch 6, wobei sich die gehäusefeste Anschlussseite (23) des Sensors (19) durch den Anschlussflansch (8b) hindurch in die auf der dem Gehäuseabschnitt (8a) abgewandeten Flanschseite des Anschlussflansches (8b) angeordnete Anschlusstülle (24) erstreckt.
8. Nockenwellenverstellsystem (1 ) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei dem sich - bezogen auf die Längsrichtung (14) - der Sensor (19) axial entlang des Zentralgehäuses (8a) und die Anschlusstülle (24) radial erstrecken.
9. Nockenwellenverstellsystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Triggerrad (18) eine Anzahl von sich radial oder axial erstreckenden Zähnen (22, 22') aufweist.
10. Nockenwellenverstellsystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Sensor (19) für einen axialen bzw. radialen Abgriff am Triggerrad (18) ausgebildet ist.
11. Nockenwellenverstellsystem (1 ) nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Hall- Element (20) zwischen dem Permanentmagnet (21 ) des Sensors (19) und den Zähnen (22, 22') des Triggerrades (18) angeordnet ist.
12. Nockenwellenverstellsystem (1 ) nach Anspruch 9 bis 11 , wobei die Zähne (22, 22') des Triggerrades (18) derart zur zentralen Längsachse (14) ausgerichtet sind, dass die Zähne (22, 22') das Zentralgehäuse (8) mit dem Sensor (19) zumindest teilweise konzentrisch umgreifen.
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