WO2019110338A1 - Electromagnetic actuator device, actuator system and use of an actuator device or an actuator system - Google Patents

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WO2019110338A1
WO2019110338A1 PCT/EP2018/082472 EP2018082472W WO2019110338A1 WO 2019110338 A1 WO2019110338 A1 WO 2019110338A1 EP 2018082472 W EP2018082472 W EP 2018082472W WO 2019110338 A1 WO2019110338 A1 WO 2019110338A1
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flux
actuator
housing
conducting
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PCT/EP2018/082472
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Dirk FÜLLGRABE
Anthony Laval
Michael Spielmann
Jörg BÜRSSNER
Benedikt Fendrich
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Eto Magnetic Gmbh
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    • 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
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Definitions

  • Electromagnetic actuator device
  • the present invention relates to an electromagnetic
  • Actuator device according to the preamble of the main claim. Further, the present invention relates to an actuator system having an electromagnetic actuator device, and the present invention relates to use of an electromagnetic device
  • Actuator device and an electromagnetic actuator system are provided.
  • An electromagnetic actuator device Relative to stationary coil means and in response to energization of these coil means in such an apparatus in an actuator housing, an armature unit (armature means) is movably supported in an axial direction (axial longitudinal direction and movement direction), wherein, when energizing the coil means, provided on the armature unit Permanent magnet means, such as in the form of a permanent magnet disc, repulsive act against stationary core means in the actuator housing.
  • a housing shell enclosing the coil means of the actuator housing realized from magnetically flow-conducting material, ensures the magnetic inference in such, as generic and generally known presumed electromagnetic actuator, wherein a working air gap of the anchor means (in DE 102 40 774 A1 by means of one of the permanent magnet adjacent Flußleitin) to the surrounding and in particular the armature space radially bounding housing shell is formed.
  • Such a device according to the preamble of the main claim is used for a variety of control applications and has both in terms of their magnetic and operating characteristics, as well as in In view of a low-priced and mass-produced manufacturability advantages.
  • preferred fields of application of this known technology are also (but not exclusively) in the field of motor vehicle technology, whereby, for example, the actuator device known from DE 102 40 774 A1 is used for the camshaft adjustment of an internal combustion engine.
  • Coil means and the magnetic flux-conducting have.
  • an available installation space at a place of use, in particular at a parking position of a (motor) internal combustion engine is scarce and cramped, so that there is a need for more compact, nevertheless with respect to force and dynamic positioning improved or optimized electromagnetic actuator technology.
  • Actuator device compact design Here, a stationary core means (including coil means) or the armature unit enclosing and thus caring for an electromagnetic return housing replaced by a longitudinally U-shaped bracket assembly, which then shows the desired electromagnetic behavior with appropriate dimensioning.
  • a stationary core means including coil means
  • the armature unit enclosing and thus caring for an electromagnetic return housing replaced by a longitudinally U-shaped bracket assembly, which then shows the desired electromagnetic behavior with appropriate dimensioning.
  • an object of the present invention to optimize an electromagnetic actuator according to the preamble of the main claim in terms of their installation-relevant dimensions, without such a more compact design of the device, in particular of the actuator, to a deterioration of Stellkraft- or dynamic properties and mechanical stability the actuator device leads.
  • the electromagnetic actuator device makes use of the installation context at an installation location, namely in that the housing shell according to the invention is designed and dimensioned such that in a mounted state at an installation location, this housing shell can cooperate with a flux-conducting partner, which in an energized state the coil means in addition to the magnetic flux inference (via the housing shell) contributes, so that in this operating state, the housing shell on the one hand and a corresponding magnetic flux conductively connected Flußleitpartner on the other hand divide a magnetic flux or jointly conduct this total magnetic flux.
  • the actual housing shell of the electromagnetic actuator device can be made narrower or reduced with respect to a housing shell cross section or a housing shell thickness effective for a magnetic flux, which in turn advantageously leads to an overall diameter of the actuator housing and thus of the invention Actuator smaller and thus can be made cheaper for installation in confined space conditions.
  • the flow-effective cross-sectional area or wall thickness of the housing shell according to the invention is designed so that when energized the coil means with a predetermined working coil current mechanically isolated provided (ie not operated in the assembled state) device no armature movement performs, while, when energized with the same predetermined working coil current and in the assembled state, namely the flux-conducting interaction according to the invention with (flux side or radially outward attacking) Flußleitpartner by its contribution to the magnetic flux line in the housing area, the armature movement is possible.
  • this predetermined working coil current according to the invention is above zero and, according to the invention, preferably at least 20%, more preferably typically at least 30%, of a maximum current entered or entered in the coil means for armature movement (alternatively: one of the coil design corresponding rated current).
  • a maximum current entered or entered in the coil means for armature movement alternatively: one of the coil design corresponding rated current.
  • the actuator device is used for valve and / or camshaft adjustment of an internal combustion engine, wherein the further education associated with the anchor means
  • Tappet means on a corresponding end-side engagement portion can cause the valve or camshaft adjustment in otherwise known manner.
  • the electromagnetic actuator device according to the invention bistable, namely the fact that on axially opposite the core means housing end portion (in the case of an armature side provided plunger then at the outlet end of this plunger) a is provided magnetically conductive housing portion, which then not only implements a corresponding tappet guide, but also, by means of permanent magnetic adhesive effect of the armature permanent magnet means in the extended or stop state for a permanent magnetic adherence ensures that this extended position is kept de-energized (as well as the retracted and by permanent magnetic adhesion to the core means enabled anchor position).
  • the actuator device according to the invention can be dimensioned in a structurally and production-technically simple manner. While in the context of the present invention the use in a motor vehicle context, and there in particular on or in an internal combustion engine unit, is preferred, the present invention is nevertheless not limited to this use.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal sectional view of the electromagnetic actuator device according to the invention in accordance with a first exemplary embodiment of the invention in cooperation with a flux guide (shown schematically and generically in the form of a sleeve);
  • Fig. 4 is a schematic longitudinal sectional view similar to Fig. 1 with a concrete installation context in a rocker shaft of a motor vehicle internal combustion engine as Flußleitpartner.
  • Fig. 1 illustrates in the schematic longitudinal sectional view, first, an electromagnetic actuator device according to a first embodiment of the invention, designed to effect a Stellfunktion gleich with a camshaft of an internal combustion engine (not shown) formed adjusting partner, wherein an engagement-side end 10 of an armature plunger 12 of the device shown in Fig. 1 in an extended, ie in the plane of FIG. 1 to the right moved state of an armature unit 14, this Engaging end drives in a camshaft adjustment causing adjustment groove.
  • Fig. 1 illustrates in addition, sits for the realization of the armature unit 14 (anchor means) on the plunger 12 a diameter in relation to a maximum ram diameter widened permanent magnet disc 16, which, axially magnetized, at both ends of a pair of a magnetically conductive material realized flow guide disks 18 and 20 is enclosed.
  • the armature unit 14 bears with its axially end-side flux guide disk 20 against a core unit 24 which is provided stationarily in an actuator housing 22.
  • this core unit 24 (core means) is enclosed by a coil unit 26 for which a coil winding 28 (which can be energized by electrical contacts, not shown) is seated on a coil carrier 30 (typically non-magnetically conductive).
  • a housing shell section 32 defining the cylindrical outer jacket of the housing 22 not only surrounds the coil unit 26 together with the core unit 24 recessed therein, but also forms a working air gap 34 with its (hollow cylindrical) inner wall for the flux guide disk 18 of the armature unit 14 (larger in diameter) out as soon as the coil unit 26 is energized.
  • the housing shell 24 acts as a magnetically conductive and an electromagnetic conclusion enabling assembly in the magnetic circuit of the arrangement shown.
  • a wall thickness of the housing shell 32 (and insofar a magnetically flow-effective material cross section of this assembly made of a magnetically conductive steel material) compared to the prior art reduced, and to the extent that at a predetermined, an armature movement enabling energizing the coil winding 28, the magnetic force would not be sufficient to the anchor unit (which permanently magnetically adheres to the core 24 by means of the permanent magnet disc 16) and then by repelling in an extended ( in the figure plane of Fig. 1 axially to the right) to drive.
  • a magnetic flow resistance of the - thin - housing shell 32 is too large (up to a possible saturation in a registered in the coil winding 28 coil current).
  • FIG. 1 generically and schematically in the form of a sleeve 22 enclosing shell side enclosing Flussleitpartner 40 that this additional (and typically provided directly to a mounting location) assembly makes a contribution to the flow conduction of the housing shell 32, namely thereby, that a further or partial magnetic flux flows in the current state along or through the partner 40, in addition to the magnetic flux through the housing shell 32nd
  • the Flußleitpartner is in the form of a (in the analogous to FIG. 1 designed and corresponding to FIG. 1 and its functional components reference numerals 4 illustrates as a disk-shaped or annular unit 40 ', in which a breakthrough adapted to a cylindrical outer diameter d of the housing shell 32 is introduced so that the actuator device of FIG. 4 is held in the manner of a press fit and in particular a magnetic flux conduction between the magnetically conductive housing shell 32 and the flux-conducting partner 40 'enclosing it in the form of the (static) rocker arm axis.
  • Fig. 4 as far as slightly different from the schematic diagram of Fig. 4 varies, nor a two-piece plunger 12, 12 ', in which a first, the assembly 12 in Fig. 2 equivalent
  • End section and housing end stop 38 slightly different, without this being significant to the magnetic and
  • This functionality according to the invention clarifies the juxtaposition of sub-figures 2 (a) and (b) with a flow distribution generated by simulation in a representation analogous to the embodiment of FIG. 4 (and axially limited to an upper half of the overall view of FIG. To simplify the illustration, equivalent components or components have been provided with reference numerals corresponding to FIGS. 1 and 4 respectively.
  • this motion and force curve is substantially flatter than the simulated in the drawing of Fig. 2 (b) mounting state of the actuator 22 in a Flussleitpartner, in which case the Flußleitpartner 40 ', with a circular arc contour, in the sectional view shown a pivot axis range of a combustion engine Rocker arm corresponds, in which, by a suitable, to a shell Outer diameter of the housing 22 adapted (and preferably designed to allow a press fit) bore of these flux-conducting 40 'is flux-conductively coupled.
  • this representation corresponds to the non-isolated state according to the invention, that is to say a magnetically flux-conducting interaction with a flux guide partner, which is in any case stationary at an assembly or installation location.
  • Actuator device according to characteristic V02 in Fig. 2 is already the armature movement causing (here in the graph negatively oriented) force contribution, while yes, as stated above, the same current (insofar according to the "predetermined working coil current” according to the invention) still causes no armature movement would have. Also, the further course of the force curve V02 shows that up to a nominal or maximum current of the current supply, here 1.5 A (in a typical actuator device according to simulation, which covers a stroke of 4.5 mm with respect to a total length of 50 mm, and where the Permanent magnet disk has a disk thickness in the range between 1 and 5 mm), which shows a significantly improved force behavior according to the invention cooperating with a Flußleitpartner device.
  • a nominal or maximum current of the current supply here 1.5 A (in a typical actuator device according to simulation, which covers a stroke of 4.5 mm with respect to a total length of 50 mm, and where the Permanent magnet disk has a disk thickness in the range between 1 and 5 mm), which shows
  • the present invention is not limited to the embodiment shown, and in particular, the bearing or axle region of an internal combustion engine rocker arm, which is used to implement the Flußleitpartners 40 'application, although preferred solution within a motor vehicle context, but not exhaustive and the invention limiting to understand. Rather, the present invention is suitable for interacting with a nearly arbitrarily ausgestalt- or selectable magnetically conductive or contributing to the electromagnetic flux line Flussleitpartner which contact the housing shell in a suitable manner and possibly also additionally optimized for a mechanical stop according to the invention in the diameter or. reduced actuator device can provide.

Abstract

The invention relates to an electromagnetic actuator device having armature means (14), which are mounted in an actuator housing (22) so as to be able to move in an axial direction relative to static coil means (26) as a reaction to the application of a current to the same and which have permanent magnet means (16) for a repelling interaction with core means (24) enclosed at least in sections by the coil means, wherein the coil means and an armature movement space located between the armature means and the core means are enclosed at least in sections by a magnetic flux-conducting housing shell (32) of the actuator housing (22), wherein a cross-section area and/or wall thickness of the housing shell (32) is configured and dimensioned such that a magnetic flux resistance of the housing shell in a mechanically isolating operating condition effective when a current is applied with a predetermined working coil current does not permit armature movement, and the housing shell is designed for interaction with a magnetic flux-conducting flux conductor partner (40, 40') that is or can be separately and detachably provided on the jacket side and/or engaging radial outwards such that the armature is moved in a non-isolating contact, connecting and/or interactive state of the housing shell with the flux conductor partner, which state permits a partial magnetic flux via the flux conducting partner when current at the predetermined working coil current is applied.

Description

Elektromagnetische Aktuatorvorrichtung,  Electromagnetic actuator device,
Aktuatorsystem und Verwendung einer Aktuatorvorrichtung bzw. eines Aktuatorsystems  Actuator system and use of an actuator device or an actuator system
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetischeThe present invention relates to an electromagnetic
Aktuatorvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein eine elektromagnetische Aktuatorvorrichtung aufweisendes Aktuatorsystem, und die vorliegende Erfindung betrifft eine Verwendung einer elektromagnetischenActuator device according to the preamble of the main claim. Further, the present invention relates to an actuator system having an electromagnetic actuator device, and the present invention relates to use of an electromagnetic device
Aktuatorvorrichtung sowie eines elektromagnetischen Aktuatorsystems. Actuator device and an electromagnetic actuator system.
Eine elektromagnetische Aktuatorvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs ist aus der DE 102 40 774 A1 der Anmelderin bekannt. Relativ zu stationären Spulenmitteln und als Reaktion auf eine Bestromung dieser Spulenmittel ist bei einer solchen Vorrichtung in einem Aktuatorgehäuse eine Ankereinheit (Ankermittel) in einer Axialrichtung (axiale Längs- und Bewegungsrichtung) bewegbar gelagert, wobei, bei der Bestromung der Spulenmittel, an der Ankereinheit vorgesehene Permanentmagnetmittel, etwa in Form einer Permanentmagnetscheibe, abstoßend gegen stationäre Kernmittel im Aktuatorgehäuse wirken. Eine die Spulenmittel umschließende Gehäuseschale des Aktuatorgehäuses, realisiert aus magnetisch flussleitendem Material, sorgt für den magnetischen Rückschluss in einer derartigen, als generisch und allgemein bekannt vorausgesetzten elektromagnetischen Aktuatorvorrichtung, wobei ein Arbeitsluftspalt von den Ankermitteln (in der DE 102 40 774 A1 mittels einer der Permanentmagnetscheibe benachbarten Flussleitscheibe) zur umgebenden und insbesondere auch den Ankerraum radial begrenzenden Gehäuseschale ausgebildet wird. An electromagnetic actuator device according to the preamble of the main claim is known from DE 102 40 774 A1 of the Applicant. Relative to stationary coil means and in response to energization of these coil means in such an apparatus in an actuator housing, an armature unit (armature means) is movably supported in an axial direction (axial longitudinal direction and movement direction), wherein, when energizing the coil means, provided on the armature unit Permanent magnet means, such as in the form of a permanent magnet disc, repulsive act against stationary core means in the actuator housing. A housing shell enclosing the coil means of the actuator housing, realized from magnetically flow-conducting material, ensures the magnetic inference in such, as generic and generally known presumed electromagnetic actuator, wherein a working air gap of the anchor means (in DE 102 40 774 A1 by means of one of the permanent magnet adjacent Flußleitscheibe) to the surrounding and in particular the armature space radially bounding housing shell is formed.
Eine derartige Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs wird für eine Vielzahl von Stellanwendungen eingesetzt und weist sowohl im Hinblick auf ihre magnetischen und Betriebseigenschaften, als auch im Hinblick auf eine preisgünstige und großserientaugliche Fertigbarkeit Vorteile auf. Damit liegen bevorzugte Einsatzgebiete dieser bekannten Technologie auch (jedoch nicht ausschließlich) auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnologie, wobei etwa die aus der DE 102 40 774 A1 bekannte Aktuatorvorrichtung zur Nockenwellenverstellung eines Verbrennungsmotors eingesetzt wird. Such a device according to the preamble of the main claim is used for a variety of control applications and has both in terms of their magnetic and operating characteristics, as well as in In view of a low-priced and mass-produced manufacturability advantages. Thus, preferred fields of application of this known technology are also (but not exclusively) in the field of motor vehicle technology, whereby, for example, the actuator device known from DE 102 40 774 A1 is used for the camshaft adjustment of an internal combustion engine.
Insbesondere ein räumlich beengter Einsatzbereich in einem Kraftfahrzeugkontext stellt besondere Erfordernisse an derartige gattungsgemäße elektromagnetische Aktuatorvorrichtungen. So besteht in der Regel Optimierungsbedarf zwischen notwendigen Erfordernissen an eine Stellkraft und eine Beschleunigung bzw. Geschwindigkeit einer gattungsgemäßen elektromagnetischen Aktuatorvorrichtung, wobei jeweilige Erhöhungen üblicherweise eine größere Bauform einer derartigen Aktuatorvorrichtung, insbesondere auch betreffend dieIn particular, a space-constrained area of use in a motor vehicle context places special requirements on such generic electromagnetic actuator devices. Thus, there is usually a need for optimization between necessary requirements for a force and an acceleration or speed of a generic electromagnetic actuator device, wherein respective increases usually a larger design of such actuator device, in particular also concerning the
Spulenmittel sowie die magnetischen Flussleitkomponenten, aufweisen. Gleichzeitig ist ein zur Verfügung stehender Einbauraum an einem Einsatzort, insbesondere an einer Stellposition eines (Kraftfahrzeug- )Verbrennungsmotors knapp und beengt, sodass das Bedürfnis nach kompakterer, gleichwohl im Hinblick auf Stellkraft und Stelldynamik verbesserter bzw. optimierter elektromagnetischer Aktuatortechnologie besteht. Coil means and the magnetic flux-conducting, have. At the same time an available installation space at a place of use, in particular at a parking position of a (motor) internal combustion engine is scarce and cramped, so that there is a need for more compact, nevertheless with respect to force and dynamic positioning improved or optimized electromagnetic actuator technology.
Aus der WO 2010/012498 A1 der Anmelderin ist eine elektromagnetische Aktuatorvorrichtung bekannt, welche einen Weg aufzeigt, eineFrom the applicant's WO 2010/012498 A1 an electromagnetic actuator device is known, which shows a way, a
Aktuatorvorrichtung kompakt zu gestalten. Hier wird ein die stationären Kernmittel (samt Spulenmitteln) bzw. die Ankereinheit umschließendes und damit für einen elektromagnetischen Rückschluss sorgendes Gehäuse ersetzt durch eine längsschnittlich U-förmige Bügelanordnung, welche bei entsprechender Dimensionierung dann auch das gewünschte elektromagnetische Verhalten zeigt. Allerdings ist eine derartige bauraumreduzierte Gehäuseausbildung nicht für jeglichen (knapp bemessenen) Einbauraum geeignet, da sich eine nicht-runde Querschnittskontur ergibt und insoweit dann eine konkrete Platzersparnis von einer Winkelposition des eingesetzten Gehäuses abhängt. Auch ist die mechanische Stütz- sowie Schutzwirkung des in dieser Druckschrift offenbarten Gehäuses beschränkt, insbesondere als durch die Bügelform außerhalb der Schenkel liegende Aktuatorabschnitte unverkapselt bleiben und Verschmutzung oder anderen Negativeffekten ausgesetzt sind. Entsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektromagnetische Aktuatorvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs im Hinblick auf ihre einbaurelevanten Abmessungen zu optimieren, ohne dass eine derartige kompaktere Ausgestaltung der Vorrichtung, insbesondere des Aktuatorgehäuses, zu einer Verschlechterung von Stellkraft- bzw. Dynamikeigenschaften sowie mechanischer Stabilität der Aktuatorvorrichtung führt. Actuator device compact design. Here, a stationary core means (including coil means) or the armature unit enclosing and thus caring for an electromagnetic return housing replaced by a longitudinally U-shaped bracket assembly, which then shows the desired electromagnetic behavior with appropriate dimensioning. However, such is one Space-saving housing design not suitable for any (tightly dimensioned) installation space, since there is a non-round cross-sectional contour and insofar as a concrete space saving then depends on an angular position of the housing used. Also, the mechanical support and protective effect of the disclosed in this document housing is limited, in particular as lying through the bracket shape outside the leg actuator sections remain unencapsulated and pollution or other negative effects are exposed. Accordingly, it is an object of the present invention to optimize an electromagnetic actuator according to the preamble of the main claim in terms of their installation-relevant dimensions, without such a more compact design of the device, in particular of the actuator, to a deterioration of Stellkraft- or dynamic properties and mechanical stability the actuator device leads.
Die Aufgabe wird durch die elektromagnetische Aktuatorvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Ferner wird Schutz im Rahmen der Erfindung beansprucht für ein elektromagnetisches Aktuatorsystem, aufweisend die erfindungsgemäße elektromagnetische Aktuatorvorrichtung sowie einen damit magnetisch flussleitend in Eingriff stehenden bzw. bringbaren Flussleitpartner, welcher bevorzugt als metallische und stationär vorgesehene bzw. vorsehbare Kraftfahrzeug- Flussleitbaugruppe, weiter bevorzugt an einem Verbrennungsmotor, ausgebildet ist. Ferner wird Schutz im Rahmen der vorliegenden Erfindung beansprucht für eine Verwendung der erfindungsgemäßen Aktuatorvorrichtung und/oder des erfindungsgemäßen elektromagnetischen Aktuatorsystems zur Realisierung einer Ventil- und/oder Nockenwellenverstellung eines Verbrennungsmotors. Die erfindungsgemäße Aktuatorvorrichtung weiterbildenden abhängigen Ansprüche gelten, soweit technisch sinnvoll, als gleichermaßen das erfindungsgemäße System bzw. die erfindungsgemäße Verwendung weiterbildend. The object is achieved by the electromagnetic actuator device having the features of the main claim; advantageous developments of the invention are described in the subclaims. Furthermore, protection is claimed within the scope of the invention for an electromagnetic actuator system comprising the electromagnetic actuator device according to the invention as well as a flux conducting magnet which is in magnetic flux conduction and which is preferably provided as a metallic and stationary motor vehicle flux guide assembly, more preferably on an internal combustion engine , is trained. Furthermore, protection is claimed in the context of the present invention for use of the actuator device according to the invention and / or the electromagnetic actuator system according to the invention for realizing a valve and / or camshaft adjustment of an internal combustion engine. The According to the actuator device according to the invention further education dependent claims apply, as far as technically feasible, as equally the system according to the invention or the use according to the invention further education.
In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise macht sich die elektromagnetische Aktuatorvorrichtung den Einbaukontext an einem Einbauort zu nutze, nämlich dadurch, dass die erfindungsgemäße Gehäuseschale so ausgestaltet und dimensioniert ist, dass in einem montierten Zustand an einem Einbauort diese Gehäuseschale mit einem Flussleitpartner Zusammenwirken kann, welcher in einem Bestromungszustand der Spulenmittel zusätzlich zum Magnetfluss- Rückschluss (über die Gehäuseschale) beiträgt, sodass in diesem Betriebszustand die Gehäuseschale einerseits und ein entsprechend damit magnetisch flussleitend verbundener Flussleitpartner andererseits einen magnetischen Fluss aufteilen bzw. diesen magnetischen Gesamtfluss gemeinsam leiten. Dies führt zu der vorteilhaften Wirkung, dass die eigentliche Gehäuseschale der elektromagnetischen Aktuatorvorrichtung im Hinblick auf einen für einen Magnetfluss wirksamen Gehäuseschalenquerschnitt bzw. eine Gehäuseschalendicke schmaler bzw. reduziert ausgestaltet werden kann, was wiederum vorteilhaft dazu führt, dass ein Gesamtdurchmesser des Aktuatorgehäuses und damit der erfindungsgemäßen Aktuatorvorrichtung kleiner und damit für einen Einbau unter beengten Bauraumbedingungen günstiger gestaltet werden kann. In an advantageous manner according to the invention, the electromagnetic actuator device makes use of the installation context at an installation location, namely in that the housing shell according to the invention is designed and dimensioned such that in a mounted state at an installation location, this housing shell can cooperate with a flux-conducting partner, which in an energized state the coil means in addition to the magnetic flux inference (via the housing shell) contributes, so that in this operating state, the housing shell on the one hand and a corresponding magnetic flux conductively connected Flußleitpartner on the other hand divide a magnetic flux or jointly conduct this total magnetic flux. This leads to the advantageous effect that the actual housing shell of the electromagnetic actuator device can be made narrower or reduced with respect to a housing shell cross section or a housing shell thickness effective for a magnetic flux, which in turn advantageously leads to an overall diameter of the actuator housing and thus of the invention Actuator smaller and thus can be made cheaper for installation in confined space conditions.
Dabei und zu diesem Zweck ist die flusswirksame Querschnittsfläche bzw. Wanddicke der Gehäuseschale erfindungsgemäß so ausgestaltet, dass bei der Bestromung der Spulenmittel mit einem vorbestimmten Arbeits- Spulenstrom die mechanisch isoliert vorgesehene (also nicht im Montagezustand betriebene) Vorrichtung keine Ankerbewegung durchführt, während, bei Bestromung mit demselben vorbestimmten Arbeits-Spulenstrom und im Montagezustand, nämlich dem erfindungsgemäßen flussleitenden Zusammenwirken mit dem (mantelseitig bzw. radial außen angreifenden) Flussleitpartner durch dessen Beitrag zur magnetischen Flussleitung im Gehäusebereich die Ankerbewegung ermöglicht ist. In this case and for this purpose, the flow-effective cross-sectional area or wall thickness of the housing shell according to the invention is designed so that when energized the coil means with a predetermined working coil current mechanically isolated provided (ie not operated in the assembled state) device no armature movement performs, while, when energized with the same predetermined working coil current and in the assembled state, namely the flux-conducting interaction according to the invention with (flux side or radially outward attacking) Flußleitpartner by its contribution to the magnetic flux line in the housing area, the armature movement is possible.
Dabei liegt dieser erfindungsgemäße vorbestimmter Arbeits-Spulenstrom oberhalb von Null und beträgt, erfindungsgemäß weiterbildend bzw. vorteilhaft, typischerweise mindestens 20%, weiter bevorzugt typischerweise mindestens 30%, eines in die Spulenmittel zur Ankerbewegung eingetragenen bzw. eintragbaren Maximalstroms (alternativ: Eines der Spulenauslegung entsprechenden Nennstroms). In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise gestattet damit die Erfindung das Reduzieren der weiterbildungsgemäß zylindrischen (bzw. zumindest abschnittsweise zylindrischen) Gehäuseschale soweit, dass eine kompakte Aktuatorvorrichtung auch in beengte Einbauräume eingesetzt werden kann. Dabei hat es sich als besonders bevorzugte Verwendung der Erfindung herausgestellt, diesen für die ergänzende bzw. zusätzliche Flussleitung benutzten Flussleitpartner in Form eines Achsenabschnitts eines (Ventil-)Kipphebels eines Verbrennungsmotors auszugestalten - es hat sich nämlich im Rahmen der Erfindung als vorteilhaft herausgestellt, dass dieses Aggregat bzw. diese Baugruppe, z.B. durch Fierstellen einer an den erfindungsgemäß reduzierten Durchmesser des zylindrischen Gehäuses angepassten Bohrung, ohne mechanische bzw. funktionale Einbußen am Verbrennungsmotoraggregat, gleichzeitig jedoch magnetisch optimiert genutzt werden kann. Das üblicherweise für die Realisierung eines solchen Kipphebels eingesetzte Stahlmaterial erfüllt nämlich erfindungsgemäß die vorgesehene Rolle eines den erfindungsgemäßen Teilmagnetfluss leitenden Flussleitpartners, den elektromagnetischen (Rück-)Schluss über die Gehäuseschale ergänzend bzw. verstärkend. Dabei wird es als von der vorliegenden Erfindung prinzipiell umfasster unabhängiger Schutz auch beansprucht, bereits eine gattungsgemäße elektromagnetische Aktuatorvorrichtung im Umfang des Oberbegriffs des Hauptanspruchs in bzw. an einen derartigenIn this case, this predetermined working coil current according to the invention is above zero and, according to the invention, preferably at least 20%, more preferably typically at least 30%, of a maximum current entered or entered in the coil means for armature movement (alternatively: one of the coil design corresponding rated current). In accordance with the invention advantageously allows the invention, the reduction of the further training cylindrical (or at least partially cylindrical) housing shell so far that a compact actuator device can be used in confined installation spaces. It has been found to be a particularly preferred use of the invention to design this used for the supplementary or additional flux line Flussleitpartner in the form of an intercept of a (valve) rocker arm of an internal combustion engine - namely, it has been found in the invention advantageous that this Aggregate or this assembly, eg by Fierstellen adapted to the present invention reduced diameter of the cylindrical housing bore, without mechanical or functional losses on the engine assembly, but can be simultaneously used magnetically optimized. The steel material usually used for the realization of such a rocker arm fulfills the proposed role of a flux-conducting partner according to the invention which conducts the partial magnetic flux according to the invention Electromagnetic (back) closing via the housing shell complementary or reinforcing. In this case, it is also claimed as being in principle encompassed by the present invention independent protection, already a generic electromagnetic actuator device within the scope of the preamble of the main claim in or on such
Flussleitpartner einzusetzen, sodass insoweit auch gesondert und isoliert Schutz für die besondere und vorteilhafte mechanische Einbau- und Aufnahmesituation, nämlich realisiert durch den Schwenkachsenbereich eines solchen Kipphebels zur Aufnahme der Gehäuseschale, realisiert werden kann, ohne dass diese notwendigerweise im flusswirksamen Querschnitt reduziert sein muss. Use Flussleitpartner, so far as isolated and isolated protection for the special and advantageous mechanical installation and recording situation, namely realized by the pivot axis of such a rocker arm for receiving the housing shell, can be realized without necessarily having to be reduced in flow-effective cross-section.
Erfindungsgemäß und konstruktiv vorteilhaft wird die Aktuatorvorrichtung zur Ventil- und/oder Nockenwellenverstellung eines Verbrennungsmotors eingesetzt, wobei die weiterbildend den Ankermitteln zugeordnetenAccording to the invention and structurally advantageous, the actuator device is used for valve and / or camshaft adjustment of an internal combustion engine, wherein the further education associated with the anchor means
Stößelmittel an einem entsprechenden endseitigen Eingriffsabschnitt die Ventil- bzw. Nockenwellenverstellung in ansonsten bekannter Weise bewirken können. Diesbezüglich ist es dann weiterbildend auch bevorzugt, das Rückstellen der durch Bestromen ausgefahrenen Aktuatorvorrichtung (nämlich mit vom Kernabschnitt entferntem Anker) durch eine entsprechend geeignete Ausgestaltung einer Verstellnut einer solchen Nockenwellenverstelleinheit als Stellpartner des Aktuators zu realisieren, sodass, erfindungsgemäß weiterbildend, die Spulenmittel lediglich zum Zweck des Ausschiebens bzw. Abstoßens der Ankermittel von den stationären Kernmitteln bestromt werden. Tappet means on a corresponding end-side engagement portion can cause the valve or camshaft adjustment in otherwise known manner. In this regard, it is then also preferred to further develop the resetting of the actuator device extended by energization (namely with armature removed from the core section) by a correspondingly suitable embodiment of an adjustment groove of such a camshaft adjusting unit as actuator of the actuator, so that, according to the invention, the coil means are only for the purpose the pushing out or repelling of the anchor means are energized by the stationary core means.
In diesem Zusammenhang und darüber hinaus ist es zudem vorteilhaft, die erfindungsgemäße elektromagnetische Aktuatorvorrichtung bistabil auszugestalten, nämlich dadurch, dass am axial den Kernmitteln gegenüberliegenden Gehäuse-Endbereich (im Fall eines ankerseitig vorgesehenen Stößels dann an dem Austrittsende dieses Stößels) ein magnetisch leitender Gehäuseabschnitt vorgesehen ist, welcher dann nicht nur eine entsprechende Stößelführung realisiert, sondern auch, mittels permanentmagnetischer Haftwirkung der ankerseitigen Permanentmagnetmittel, im ausgefahrenen bzw. Anschlagzustand für ein permanentmagnetisches Haften sorgt, sodass diese ausgefahrene Stellung stromlos gehalten ist (ebenso wie die eingefahrene und durch permanentmagnetische Haftkraft an den Kernmitteln ermöglichte Ankerposition). In konstruktiv besonders bevorzugter Weise ist zudem vorgesehen, den weiter bevorzugt scheibenförmig und axial magnetisiert ausgebildeten Permanentmagnetmitteln am Anker (Ankermittel) axial zumindest einends, weiter bevorzugt beidends, scheibenförmige Flussleitelemente zuzuordnen, welche dann, durch geeignete Ausgestaltung, den Luftspalt zur umgebenden Innenwand der Gehäuseschale ausbilden können; entsprechend lässt sich auf konstruktiv und herstellungstechnisch einfache Weise die erfindungsgemäße Aktuatorvorrichtung dimensionieren. Während im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Einsatz in einem Kraftfahrzeugkontext, und dort insbesondere an bzw. in einem Verbrennungsmotoraggregat, bevorzugt ist, ist die vorliegende Erfindung gleichwohl nicht auf diese Verwendung beschränkt. Vielmehr eignet sich die vorliegende Erfindung grundsätzlich für jeglichen Einbaukontext, welcher einen zum An- bzw. Einsetzen der Gehäuseschale flussleitend und mechanisch geeigneten Flussleitpartner bereitstellt, um insoweit die erfindungsgemäßen Kompaktheits- bzw. Dimensionsvorteile für das Aktuatorgehäuse zu realisieren. 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 Längsschnittansicht der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Aktuatorvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Zusammenwirken mit einem (schematisch und generisch in Form einer Hülse gezeigten) Flussleitpartner; In this context and in addition, it is also advantageous to design the electromagnetic actuator device according to the invention bistable, namely the fact that on axially opposite the core means housing end portion (in the case of an armature side provided plunger then at the outlet end of this plunger) a is provided magnetically conductive housing portion, which then not only implements a corresponding tappet guide, but also, by means of permanent magnetic adhesive effect of the armature permanent magnet means in the extended or stop state for a permanent magnetic adherence ensures that this extended position is kept de-energized (as well as the retracted and by permanent magnetic adhesion to the core means enabled anchor position). In a structurally particularly preferred manner is also provided to assign the further preferred disc-shaped and axially magnetized permanent magnet means on the armature (anchor means) axially at least one, more preferably at both ends, disk-shaped flux guides, which then, by suitable design, the air gap to the surrounding inner wall of the housing shell can; Correspondingly, the actuator device according to the invention can be dimensioned in a structurally and production-technically simple manner. While in the context of the present invention the use in a motor vehicle context, and there in particular on or in an internal combustion engine unit, is preferred, the present invention is nevertheless not limited to this use. Rather, the present invention is basically suitable for any installation context, which provides a flux-conducting and mechanically suitable flux-conducting partner for attaching or inserting the housing shell in order to realize the compactness or dimension advantages according to the invention for the actuator housing. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawings; 1 shows a schematic longitudinal sectional view of the electromagnetic actuator device according to the invention in accordance with a first exemplary embodiment of the invention in cooperation with a flux guide (shown schematically and generically in the form of a sleeve);
Fig. 2: in Teildarstellungen (a) und (b) die magnetischen Fluss- bzw. 2: In partial representations (a) and (b) the magnetic flux or
Feldlinien einer Magnetflusssimulation bei Bestromung der Spulenmittel einer dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 entsprechenden Aktuatorvorrichtung, wobei Teilfigur (a) den mechanisch isolierten Bestromungszustand ohne zusammenwirkenden Flussleitpartner und Teilfigur (b) den nicht-isolierten Bestromungszustand mit magnetisch flussleitend angekoppeltem (in der Schnittansicht kreisbogenförmig dargestellten) Flussleitpartner illustriert,  4 (a) shows the mechanically isolated energizing state without cooperating Flußleitpartner and part figure (b) the non-isolated Bestromungszustand with magnetically flux-conductively coupled (in the sectional view of a circular arc shown). Flussleitpartner illustrates,
Fig. 3: ein Diagramm zur Illustration eines Zusammenhangs zwischen 3 is a diagram illustrating a relationship between
Stellkraft und Spulenstrom bei den Simulationen der Fig. 2 (a) bzw. (b), und Fig. 4: eine schematische Längsschnittansicht analog Fig. 1 mit einem konkreten Einbaukontext in einer Kipphebelachse eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors als Flussleitpartner.  Force and coil current in the simulations of Fig. 2 (a) and (b), and Fig. 4 is a schematic longitudinal sectional view similar to Fig. 1 with a concrete installation context in a rocker shaft of a motor vehicle internal combustion engine as Flußleitpartner.
Die Fig. 1 verdeutlicht in der schematischen Längsschnittansicht zunächst eine elektromagnetische Aktuatorvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, ausgebildet zum Bewirken einer Stellfunktionalität mit einem als Nockenwelle eines Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) ausgebildeten Stellpartner, wobei ein eingriffsseitiges Ende 10 eines Ankerstößels 12 der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung in einem ausgefahrenen, d.h. in der Figurenebene der Fig. 1 nach rechts bewegten Zustand einer Ankereinheit 14, dieses Eingriffsende in eine die Nockenwelleverstellung bewirkende Verstellnut treibt. Fig. 1 illustrates in the schematic longitudinal sectional view, first, an electromagnetic actuator device according to a first embodiment of the invention, designed to effect a Stellfunktionalität with a camshaft of an internal combustion engine (not shown) formed adjusting partner, wherein an engagement-side end 10 of an armature plunger 12 of the device shown in Fig. 1 in an extended, ie in the plane of FIG. 1 to the right moved state of an armature unit 14, this Engaging end drives in a camshaft adjustment causing adjustment groove.
Wie die Längsschnittansicht der Fig. 1 ergänzend verdeutlicht, sitzt zur Realisierung der Ankereinheit 14 (Ankermittel) am Stößel 12 eine im Durchmesser bezogen auf einen maximalen Stößeldurchmesser verbreiterte Permanentmagnetscheibe 16 an, welche, axial magnetisiert, beidends von einem Paar von aus einem magnetisch leitenden Material realisierten Flussleitscheiben 18 bzw. 20 eingefasst ist. Im in der Fig. 1 gezeigten eingefahrenen bzw. Ausgangszustand liegt die Ankereinheit 14 mit ihrer axial endseitigen Flussleitscheibe 20 an einer stationär in einem Aktuatorgehäuse 22 vorgesehenen Kerneinheit 24 an. Diese Kerneinheit 24 (Kernmittel) ist bei der in der Fig. 1 gezeigten radialsymmetrischen Konfiguration umschlossen von einer Spuleneinheit 26, für welche eine (durch nicht gezeigte elektrische Kontakte bestrombare) Spulenwicklung 28 auf einem (typischerweise nicht magnetisch leitenden) Spulenträger 30 sitzt. As the longitudinal sectional view of Fig. 1 illustrates in addition, sits for the realization of the armature unit 14 (anchor means) on the plunger 12 a diameter in relation to a maximum ram diameter widened permanent magnet disc 16, which, axially magnetized, at both ends of a pair of a magnetically conductive material realized flow guide disks 18 and 20 is enclosed. In the retracted or initial state shown in FIG. 1, the armature unit 14 bears with its axially end-side flux guide disk 20 against a core unit 24 which is provided stationarily in an actuator housing 22. In the case of the radially symmetrical configuration shown in FIG. 1, this core unit 24 (core means) is enclosed by a coil unit 26 for which a coil winding 28 (which can be energized by electrical contacts, not shown) is seated on a coil carrier 30 (typically non-magnetically conductive).
Ein den zylindrischen Außenmantel des Gehäuses 22 definierender Gehäuseschalenabschnitt 32 umschließt auf die gezeigte Weise nicht nur die Spuleneinheit 26 samt darin ausgenommener Kerneinheit 24, auch bildet diese Gehäuseschale mit ihrer (hohlzylindrischen) Innenwand einen Arbeitluftspalt 34 zur (im Durchmesser größeren) Flussleitscheibe 18 der Ankereinheit 14 aus, sobald die Spuleneinheit 26 bestromt wird. Damit wird deutlich, dass die Gehäuseschale 24 als magnetisch leitende und einen elektromagnetischen Rückschluss ermöglichende Baugruppe im magnetischen Flusskreis der gezeigten Anordnung wirkt. In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise, und insoweit abgrenzend vom als gattungsbildend herangezogenen Stand der Technik gemäß DE 102 40 774 A1 , ist jedoch eine Wandstärke der Gehäuseschale 32 (und insoweit ein magnetisch flusswirksamer Materialquerschnitt dieser aus einem magnetisch leitenden Stahlmaterial hergestellten Baugruppe) gegenüber dem Stand der Technik reduziert, und zwar soweit, dass bei einer vorbestimmten, eine Ankerbewegung ermöglichenden Bestromung der Spulenwicklung 28 die Magnetkraft nicht ausreichen würde, um die Ankereinheit (welche ja mittels der Permanentmagnetscheibe 16 am Kern 24 permanentmagnetisch haftet) zu lösen und durch Abstoßung dann in eine ausgefahrene (in der Figurenebene der Fig. 1 axial nach rechts) zu treiben. Hierfür ist, beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und ohne zunächst den mantelseitigen bzw. radial vorzusehenden Flussleitpartner 40, ein magnetischer Flusswiderstand der - dünnen - Gehäuseschale 32 zu groß (bis hin zu einer möglichen Sättigung bei einem in die Spulenwicklung 28 eingetragenen Spulenstrom). A housing shell section 32 defining the cylindrical outer jacket of the housing 22 not only surrounds the coil unit 26 together with the core unit 24 recessed therein, but also forms a working air gap 34 with its (hollow cylindrical) inner wall for the flux guide disk 18 of the armature unit 14 (larger in diameter) out as soon as the coil unit 26 is energized. This makes it clear that the housing shell 24 acts as a magnetically conductive and an electromagnetic conclusion enabling assembly in the magnetic circuit of the arrangement shown. In accordance with the invention, and in this respect delimiting the state of the art according to DE 102 40 774 A1 used as generic, however, a wall thickness of the housing shell 32 (and insofar a magnetically flow-effective material cross section of this assembly made of a magnetically conductive steel material) compared to the prior art reduced, and to the extent that at a predetermined, an armature movement enabling energizing the coil winding 28, the magnetic force would not be sufficient to the anchor unit (which permanently magnetically adheres to the core 24 by means of the permanent magnet disc 16) and then by repelling in an extended ( in the figure plane of Fig. 1 axially to the right) to drive. For this purpose, in the embodiment of Fig. 1 and without first the shell side or radially vorzusehenden Flußleitpartner 40, a magnetic flow resistance of the - thin - housing shell 32 is too large (up to a possible saturation in a registered in the coil winding 28 coil current).
Dagegen ermöglicht es genau jener in Fig. 1 generisch und schematisch in Form einer das Gehäuse 22 mantelseitig umschließenden Hülse gezeigter Flussleitpartner 40, dass diese zusätzliche (und typischerweise unmittelbar an einem Einbauort vorgesehene) Baugruppe einen Beitrag zum Flussleitverhalten der Gehäuseschale 32 leistet, nämlich dadurch, dass ein weiterer bzw. Teilmagnetfluss im Bestromungszustand entlang bzw. durch den Partner 40 fließt, in Ergänzung zum Magnetfluss durch die Gehäuseschale 32. On the other hand, it enables exactly that in FIG. 1 generically and schematically in the form of a sleeve 22 enclosing shell side enclosing Flussleitpartner 40 that this additional (and typically provided directly to a mounting location) assembly makes a contribution to the flow conduction of the housing shell 32, namely thereby, that a further or partial magnetic flux flows in the current state along or through the partner 40, in addition to the magnetic flux through the housing shell 32nd
In einem konkreten Einbaukontext der vorliegenden Erfindung, insoweit entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform, ist der Flussleitpartner in Form einer (in der analog zur Fig. 1 gestalteten und mit zur Fig. 1 und dessen Funktionskomponenten entsprechenden Bezugszeichen versehenen) Fig. 4 als scheiben- bzw. ringförmiges Aggregat 40’ illustriert, in welchem ein an einen zylindrischen Außendurchmesser d der Gehäuseschale 32 angepasster Durchbruch so eingebracht ist, dass die Aktuatorvorrichtung der Fig. 4 in der Art einer Presspassung gehalten ist und insbesondere eine magnetische Flussleitung zwischen der magnetisch leitenden Gehäuseschale 32 und dem diese umschließenden Flussleitpartner 40’ in Form der (statischen) Kipphebelachse besteht. Ergänzend zeigt die Fig. 4, insoweit leicht gegenüber der Prinzipdarstellung der Fig. 4 variiert, noch einen zweiteiligen Stößel 12, 12’, bei welchem ein erster, der Baugruppe 12 in Fig. 2 äquivalenterIn a concrete installation context of the present invention, insofar as according to a preferred embodiment, the Flußleitpartner is in the form of a (in the analogous to FIG. 1 designed and corresponding to FIG. 1 and its functional components reference numerals 4 illustrates as a disk-shaped or annular unit 40 ', in which a breakthrough adapted to a cylindrical outer diameter d of the housing shell 32 is introduced so that the actuator device of FIG. 4 is held in the manner of a press fit and in particular a magnetic flux conduction between the magnetically conductive housing shell 32 and the flux-conducting partner 40 'enclosing it in the form of the (static) rocker arm axis. In addition, Fig. 4, as far as slightly different from the schematic diagram of Fig. 4 varies, nor a two-piece plunger 12, 12 ', in which a first, the assembly 12 in Fig. 2 equivalent
Stößelabschnitt der Ankereinheit in einen ansitzenden zweiten (und etwa an einem endseitigen Eingriffsabschnitt 10 zum Zusammenwirken mit einem externen Stellpartner im Hinblick auf Materialeigenschaften - etwa Härte - optimierten) Abschnitt 12’ übergeht. Auch ist ein Übergang zwischen Gehäuseschale 32 und einem die Führung des Stößels, insbesondere im Bereich des Abschnitts 12’, bewirkenden Gehäuse-Plunger section of the armature unit in a ansitzenden second (and approximately at an end-side engaging portion 10 for cooperation with an external control partner in terms of material properties - such as hardness - optimized) section 12 'passes. Also, a transition between the housing shell 32 and a guidance of the plunger, in particular in the region of the portion 12 ', causing housing
Endabschnitt und Gehäuse-Endanschlag 38 leicht abweichend gestaltet, ohne dass sich dies signifikant auf die magnetischen undEnd section and housing end stop 38 slightly different, without this being significant to the magnetic and
Betriebseigenschaften auswirkt. Operating characteristics.
Diese konstruktive Ausbildung, insbesondere im Zusammenwirken mit der (dünnen) Gehäuseschale 32 und dem diese magnetisch flussleitend umschließenden Flussleitpartner 40 (40’) führt erfindungsgemäß vorteilhaft dazu, dass ein magnetischer Gesamtwiderstand des den magnetischen Rückschluss bewirkenden Gehäuse-Mantelbereichs sinkt und ein höherer Magnetfluss ermöglicht ist, wiederum mit vorteilhaften Wirkungen auf eine erreichbare magnetische Stellkraft der gezeigten Aktuatorvorrichtung und verbesserte Dynamikeigenschaften (wie etwa Schaltgeschwindigkeit), ohne dass die eigentliche Aktuatorvorrichtung bzw. das Aktuatorgehäuse 22 (nämlich bestimmt durch einen Außendurchmesser im Bereich der Schale 32) im Durchmesser wachsen muss, vielmehr wird hier eine bestmögliche Kompaktheit gewährleistet. This structural design, in particular in cooperation with the (thin) housing shell 32 and the magnetic flux conducting enclosing Flußleitpartner 40 (40 ') leads inventively advantageous that a total magnetic resistance of the magnetic yoke causing housing shell region decreases and a higher magnetic flux is enabled , again with advantageous effects on an achievable magnetic force of the illustrated actuator device and improved dynamic characteristics (such as switching speed), without the actual actuator device or the actuator housing 22 (namely, determined by a Outer diameter in the region of the shell 32) must grow in diameter, but here is the best possible compactness guaranteed.
Diese erfindungsgemäße Funktionalität verdeutlicht die Gegenüberstellung der Teilfiguren 2 (a) bzw. (b) mit einer durch Simulation erzeugten Flussverteilung in einer analog zum Ausführungsbeispiel der Fig. 4 gezeigten (und axial auf eine obere Hälfte der Gesamtansicht der Fig. 4 beschränkten) Darstellung. Zur Vereinfachung der Illustration wurden äquivalente Baugruppen bzw. Komponenten mit zur Fig. 1 bzw. Fig. 4 entsprechenden Bezugszeichen versehen. This functionality according to the invention clarifies the juxtaposition of sub-figures 2 (a) and (b) with a flow distribution generated by simulation in a representation analogous to the embodiment of FIG. 4 (and axially limited to an upper half of the overall view of FIG. To simplify the illustration, equivalent components or components have been provided with reference numerals corresponding to FIGS. 1 and 4 respectively.
Es zeigt sich zunächst aus der Simulationsillustration der Fig. 2 (a) bei mechanisch isoliert vorgesehener und elektrisch angesteuerter Aktuatorvorrichtung (also ohne Flussleitpartner 40), dass, durch erhöhten magnetischen Widerstand insbesondere im dünnenIt first appears from the simulation illustration of FIG. 2 (a) with mechanically isolated and electrically controlled actuator device (ie without flux-conducting partner 40) that, due to increased magnetic resistance, in particular in the thin
Gehäuseschalenbereich 32, eine Magnetkraft sinkt, wie dies durch die Kurve V01 , welche der Fig. 2 (a) entspricht, in Fig. 3 illustriert ist. Es wird deutlich, dass überhaupt erst bei einem Mindeststrom von 0,6 A die Ankereinheit die permanentmagnetische Anziehungskraft der Ankereinheit an der Kerneinheit 24 überwindet (positive Kraftangabe in der Fig. 1 ist die magnetische Anziehungskraft) und dann bei weiterer Stromerhöhung das Ausfahren der Ankereinheit nach rechts (Figurenebene der Fig. 1 ) in Richtung auf den stirnseitigen Gehäuse-Endanschlag 38 erfolgen kann. Housing shell portion 32, a magnetic force decreases, as illustrated by the curve V01, which corresponds to Fig. 2 (a), in Fig. 3 is illustrated. It becomes clear that only at a minimum current of 0.6 A does the armature unit overcome the permanent magnetic attraction of the armature unit on the core unit 24 (positive force in FIG. 1 is the magnetic force of attraction) and then upon further increase in current, the armature unit retracts on the right (figure plane of FIG. 1) in the direction of the front-side housing end stop 38 can take place.
Diese Bewegungs- und Kraftkurve verläuft jedoch wesentlich flacher als der im Teilbild der Fig. 2 (b) simulierte Montagezustand des Aktuatorgehäuses 22 in einem Flussleitpartner, wobei hier der Flussleitpartner 40’, mit einer kreisbogenförmigen Kontur, in der gezeigten Schnittansicht einem Schwenkachsenbereich eines Verbrennungsmotor- Kipphebels entspricht, in welchen, durch eine geeignete, an einen Mantel- Außendurchmesser des Gehäuses 22 angepasste (und bevorzugt zum Ermöglichen einer Presspassung ausgebildete) Bohrung dieser Flussleitpartner 40’ flussleitend angekoppelt ist. Diese Darstellung entspricht insoweit dann dem erfindungsgemäßen nicht-isolierten Zustand, also einem magnetisch flussleitenden Zusammenwirken mit einem üblicherweise stationär an einem Montage- bzw. Einsatzort ohnehin vorhandenen Flussleitpartner. However, this motion and force curve is substantially flatter than the simulated in the drawing of Fig. 2 (b) mounting state of the actuator 22 in a Flussleitpartner, in which case the Flußleitpartner 40 ', with a circular arc contour, in the sectional view shown a pivot axis range of a combustion engine Rocker arm corresponds, in which, by a suitable, to a shell Outer diameter of the housing 22 adapted (and preferably designed to allow a press fit) bore of these flux-conducting 40 'is flux-conductively coupled. To this extent, this representation corresponds to the non-isolated state according to the invention, that is to say a magnetically flux-conducting interaction with a flux guide partner, which is in any case stationary at an assembly or installation location.
Wie die Darstellung des simulierten Magnetflusses von Fig. 2 (b) erkennen lässt, fließt zusätzlich zum Magnetfluss durch den mantelseitigen Gehäuseschalenabschnitt 32 ein signifikanter Flussbeitrag (Teilmagnetfluss) durch diesen Flussleitpartner 40’, und zwar zwischen einem (in der Fig. 4 in der Figurenebene linksseitig gezeigten) Gehäuseende und zumindest demjenigen Gehäuseabschnitt, welcher im Bereich der Überdeckung mit der Permanentmagnetscheibe 16 (samt benachbarter Flussleitscheiben 18, 20), insoweit also auch des Luftspalts 34, liegt. As can be seen from the representation of the simulated magnetic flux of FIG. 2 (b), in addition to the magnetic flux through the shell-side housing shell section 32, a significant flux contribution (partial magnetic flux) flows through this flux conducting partner 40 ', between one (in FIG On the left side shown) housing end and at least that housing portion, which in the region of the overlap with the permanent magnet disc 16 (together with adjacent flux guide disks 18, 20), so far as the air gap 34 is located.
Vorteilhafte Wirkung dieser Maßnahme ist die signifikante Verbesserung des Strom-/Kraftverhaltens der wie beschrieben im Rückschluss verbesserten magnetischen Geäuseleitfähigkeit: Deutlich wird etwa, dass bei der Bestromung der gemäß Teilfigur 2 (b) konfiguriertenAn advantageous effect of this measure is the significant improvement in the current / force behavior of the magnetic conduction conductivity improved as described. It becomes clear, for example, that in the case of the energization of the circuit configured according to sub-figure 2 (b)
Aktuatorvorrichtung gemäß Kennlinie V02 in Fig. 2 bereits ein die Ankerbewegung bewirkender (hier in der Grafik negativ ausgerichteter) Kraftbeitrag erfolgt, während ja, wie oben dargelegt, derselbe Strom (insoweit entsprechend dem„vorbestimmten Arbeits-Spulenstrom“ gemäß Erfindung) noch keine Ankerbewegung bewirkt hatte. Auch zeigt der weitere Verlauf der Kraftkurve V02, dass bis zu einem Nenn- bzw. Maximalstrom der Bestromung, hier 1 ,5 A (bei einer typischen Aktuatorvorrichtung gemäß Simulation, welche einen Hub von 4,5 mm bezogen auf eine Gesamtlänge 50 mm überdeckt, und wobei die Permanentmagnetscheibe eine Scheibendicke im Bereich zwischen 1 und 5 mm aufweist), die erfindungsgemäß mit einem Flussleitpartner zusammenwirkende Vorrichtung ein deutlich verbessertes Kraftverhalten zeigt. Actuator device according to characteristic V02 in Fig. 2 is already the armature movement causing (here in the graph negatively oriented) force contribution, while yes, as stated above, the same current (insofar according to the "predetermined working coil current" according to the invention) still causes no armature movement would have. Also, the further course of the force curve V02 shows that up to a nominal or maximum current of the current supply, here 1.5 A (in a typical actuator device according to simulation, which covers a stroke of 4.5 mm with respect to a total length of 50 mm, and where the Permanent magnet disk has a disk thickness in the range between 1 and 5 mm), which shows a significantly improved force behavior according to the invention cooperating with a Flußleitpartner device.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt, und insbesondere ist auch der Lager- bzw. Achsenbereich eines Verbrennungsmotor-Kipphebels, welcher zur Realisierung des Flussleitpartners 40’ Anwendung findet, als zwar bevorzugte Lösung innerhalb eines Kraftfahrzeugkontexts, jedoch nicht abschließend und die Erfindung begrenzend zu verstehen. Vielmehr eignet sich die vorliegende Erfindung zum Zusammenwirken mit einem nahezu beliebig ausgestalt- bzw. auswählbaren magnetisch leitenden bzw. zur elektromagnetischen Flussleitung beitragenden Flussleitpartner, welcher in geeigneter Weise die Gehäuseschale kontaktieren und ggf. auch zusätzlich für einen mechanischen Halt der erfindungsgemäß im Durchmesser optimierten bzw. reduzierten Aktuatorvorrichtung sorgen kann. The present invention is not limited to the embodiment shown, and in particular, the bearing or axle region of an internal combustion engine rocker arm, which is used to implement the Flußleitpartners 40 'application, although preferred solution within a motor vehicle context, but not exhaustive and the invention limiting to understand. Rather, the present invention is suitable for interacting with a nearly arbitrarily ausgestalt- or selectable magnetically conductive or contributing to the electromagnetic flux line Flussleitpartner which contact the housing shell in a suitable manner and possibly also additionally optimized for a mechanical stop according to the invention in the diameter or. reduced actuator device can provide.

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektromagnetische Aktuatorvorrichtung mit 1. Electromagnetic actuator device with
in einem Aktuatorgehäuse (22) relativ zu stationären Spulenmitteln (26) als Reaktion auf eine Bestromung derselben in einer in an actuator housing (22) relative to stationary coil means (26) in response to energizing them in one
Axialrichtung bewegbar gelagerten Ankermitteln (14), Axially movable anchor means (14),
die zum abstoßenden Zusammenwirken mit zumindest abschnittsweise von den Spulenmitteln umschlossenen Kernmitteln (24) Permanentmagnetmittel (16) aufweisen,  have permanent magnet means (16) for repulsive interaction with at least partially enclosed by the coil means core means (24)
wobei die Spulenmittel sowie ein zwischen den Ankermitteln und den wherein the coil means and a between the anchoring means and the
Kernmitteln aufgespannter Anker-Bewegungsraum zumindest abschnittsweise von einer magnetisch flussleitenden Gehäuseschale (32) des Aktuatorgehäuses (22) umschlossen ist, Core means spanned anchor movement space is at least partially enclosed by a magnetically flow-conducting housing shell (32) of the actuator housing (22),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine Querschnittsfläche und/oder Wanddicke der Gehäuseschale a cross-sectional area and / or wall thickness of the housing shell
(32) so eingerichtet und bemessen ist, dass ein bei der Bestromung mit einem vorbestimmten Arbeits-Spulenstrom wirksamer magnetischer Flusswiderstand der Gehäuseschale in einem mechanisch isolierten Betriebszustand die Ankerbewegung nicht ermöglicht, (32) is set up and dimensioned in such a way that a magnetic flow resistance of the housing shell that is effective when energized with a predetermined working coil current does not enable the armature movement in a mechanically isolated operating state,
und dass die Gehäuseschale so zum Zusammenwirken mit einem mantelseitig und/oder radial außen angreifenden, separat und lösbar vorgesehenen oder vorsehbaren magnetisch flussleitenden and that the housing shell so for cooperation with a shell side and / or radially outside attacking, separately and detachably provided or providable magnetic flux-conducting
Flussleitpartner (40, 40’) ausgebildet ist, Flux-conducting partner (40, 40 ') is formed,
dass in einem einen Teilmagnetfluss über den Flussleitpartner ermöglichenden, nicht-isolierten Kontakt-, Verbindungs- und/oder Zusammenwirkzustand der Gehäuseschale mit dem Flussleitpartner bei der Bestromung mit dem vorbestimmten Arbeits-Spulenstrom die Ankerbewegung erfolgt. in that the armature movement takes place in a non-insulated contact, connection and / or cooperative state of the housing shell with the flux conducting partner in a partial magnetic flux via the flux conducting partner during energization with the predetermined working coil current.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseschale (32) zumindest abschnittsweise zylindrisch und/oder mit einer homogenen und/oder konstanten Wanddicke ausgebildet ist. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the housing shell (32) is at least partially cylindrical and / or formed with a homogeneous and / or constant wall thickness.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Gehäuseschale zum bevorzugt lösbaren Einstecken in eine an den Gehäuseschalendurchmesser angepasste Vertiefung oder einen Durchbruch des Flussleitpartners (40, 40’) ausgebildet ist. 3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the cylindrical housing shell for preferably releasable insertion into a recess adapted to the housing shell diameter or an opening of the Flußleitpartners (40, 40 ') is formed.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flussleitpartner als Baugruppe eines Verbrennungsmotors, insbesondere als Kipphebel, ausgebildet ist und die Gehäuseschale in einen stationären Bereich (40’) der Baugruppe, insbesondere einen Achsenabschnitt der als Kipphebel ausgebildeten Baugruppe, einsetzbar ist. 4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Flußleitpartner is formed as an assembly of an internal combustion engine, in particular as a rocker arm, and the housing shell in a stationary region (40 ') of the assembly, in particular an intercept of the module designed as a rocker arm , is usable.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorvorrichtung zur Ventil- und/oder Nockenwellenverstellung eines Verbrennungsmotors ausgebildet ist und die Ankermittel an den Permanentmagnetmitteln ansitzende Stößelmittel (10) zum Bewirken der Ventil- bzw. Nockenwellenverstellung aufweisen. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the actuator device for valve and / or camshaft adjustment of an internal combustion engine is formed and the anchor means on the permanent magnet means ansitzende ram means (10) for effecting the valve or camshaft adjustment. 6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the
Aktuatorvorrichtung stromlos bistabil ausgebildet ist und im Bereich eines den Kernmitteln (24) in der Axialrichtung gegenüberliegenden Stirn- und/oder Endabschnitts des Aktuatorgehäuses Anschlag- und/oder Führungsmittel (38) für die Ankermittel vorgesehen sind. Actuator device is formed electroless bistable and in the region of the core means (24) in the axial direction opposite end and / or end portion of the actuator housing stop and / or guide means (38) are provided for the anchor means.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass den axial magnetisierten Permanentmagnetmitteln (16) axial zumindest einends eine bevorzugt scheibenförmige Flussleitbaugruppe (18, 20) so zugeordnet ist, dass diese radial randseitig einen Arbeitsluftspalt (34) von den Ankermitteln zu einer Innenfläche der Gehäuseschale aufspannt. 7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the axially magnetized permanent magnet means (16) axially at least one preferably disk-shaped Flußleitbaugruppe (18, 20) is assigned so that these radially edge a working air gap (34) of the anchor means spans to an inner surface of the housing shell.
8. Aktuatorsystem aufweisend die elektromagnetische Aktuatorvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , bevorzugt nach dem Patentanspruch 1 , sowie eine zur magnetisch flussleitenden und bevorzugt lösbaren Aufnahme der Gehäuseschale ausgebildeten Flussleitbaugruppe, insbesondere metallische und stationär vorgesehene bzw. vorsehbare Kraftfahrzeug- Flussleitbaugruppe, als Flussleitpartner. 8. Actuator system comprising the electromagnetic actuator device according to the preamble of patent claim 1, preferably according to claim 1, as well as a magnetically flux-conducting and preferably releasable receptacle of the housing shell formed Flussleitbaugruppe, especially metallic and stationary provided or providable Kraftfahrzeug- Flussleitbaugruppe, as Flussleitpartner.
9. Aktuatorsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftfahrzeug-Flussleitbaugruppe ein zur Ventilsteuerung eines Verbrennungsmotors betätigbarer Kipphebel ist, in dessen Schwenkachsenbereich die Aufnahme der Gehäuseschale realisiert ist. 9. actuator system according to claim 8, characterized in that the motor vehicle flux guide assembly is an actuatable for valve control of an internal combustion engine rocker arm, in the swivel axis area, the receptacle of the housing shell is realized.
10. Verwendung der elektromagnetischen Aktuatorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder des Aktuatorsystems nach einem der Patentansprüche 8 oder 9 zur Realisierung einer Ventil- und/oder Nockenwellenverstellung eines Verbrennungsmotors. 10. Use of the electromagnetic actuator device according to one of claims 1 to 7 and / or the actuator system according to one of the claims 8 or 9 for the realization of a valve and / or camshaft adjustment of an internal combustion engine.
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