CN102395762A - 电磁的凸轮轴调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电磁的凸轮轴调节装置，带有能够响应静止的线圈(10)的通电沿着轴向驱动的衔铁单元(14，42)，该衔铁单元设计用于与对内燃机的凸轮轴起调整作用的调节单元(16，48)，尤其是沿轴向延伸的滑块和/或顶杆单元相互作用，其中，在衔铁单元和/或调节单元之上和/或之内设置有永磁体装置(20，44)，并且所述线圈单元和衔铁单元至少部分容纳在壳体或支承单元中，其中，所述支承单元对应于优选设计用于与永磁体装置非接触式地磁相互作用的静止磁场检测装置(22，38)并且这样设计该磁场检测装置，使得在线圈单元的通电以及未通电状态下可通过评估磁场检测装置的磁场检测信号而电子地确定衔铁单元和/或调节单元的轴向位置。

Description

电磁的凸轮轴调节装置
技术领域
本发明涉及一种按独立权利要求的前序部分所述的电磁凸轮轴调节装置。
背景技术
这种装置已由现有技术普遍公开，并且用于所谓的复位检测，其中，例如在线圈单元的连接端子评估根据凸轮轴位置运动的衔铁单元在线圈单元未通电状态下被检测到和评估的感应信号。这种装置例如记载在申请人的专利申请DE102006035225A1中。
此外还可以监测凸轮调节的正确功能，不过这也可以间接地通过例如将这种凸轮调节监测与总归存在的爆震传感器电子装置相组合，与λ探测电子装置相组合，或者检测并评估曲轴加速度。
然而，所有的这些方法的共同之处在于，难以确定源自各个信号的故障并且相应地使确定用于凸轮轴的正确的顶杆位置需要非常耗费(并且可能不可靠)的电子信号评估。此外，用于形成类型的感应技术由于原理上的原因而仅能确定顶杆或衔铁单元的运动，但却不能确定其静止位置，尤其不能通过装置评估感应线圈电压，因此不能可靠地检测接合在凸轮轴中的顶杆(调节单元)的(静止的)端部位置。
另外可能的技术问题是，以按所述类型的方式测得的感应电压与各种因素，如运动速度(这又取决于马达转速)、当前的环境温度、脏污等有关，使得因此不是在每个运行状态都能确保所希望的可靠发现错误连接。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是，创造一种简单、可靠并且能以小的制造技术和评估耗费实现的凸轮轴调节装置，其中，当前的凸轮轴调节状态或者起凸轮轴调节作用的衔铁连同由其驱动的调节单元的当前位置可以被可靠地确定。
该技术问题通过具有独立权利要求的特征的装置解决，本发明有利的扩展方案记载在从属权利要求中。
按本发明有利的方式，为容纳凸轮轴调节装置的壳体单元或支承单元配设静止的磁场检测装置，该磁场检测装置这样地与相应于衔铁和/或调节单元的运动而运动的永磁体装置相互作用，使得在所有的运行状态下，即，线圈单元的通电状态和线圈单元的非通电状态下，可以通过该磁场检测确定轴向位置。这意味着，根据本发明放弃了检测未通电状态下的线圈感应电压的、按所述类型的原理，而是有利地将磁场检测装置实现为与线圈单元分离的、单独传感器装置，该传感器装置以在其它方面公知的方式并且有利地在优选的扩展设计方案中构造为实现为霍尔传感器、GMR或AMR传感器的传感器装置。
因为结构简单，在此按一种优选的实施形式的实现是特别优选的，其中，电磁调节装置中的衔铁单元本身具有永磁体单元，该永磁体单元例如有利地通过线圈单元的通电而执行导致驱动衔铁单元(和调节单元)的进给运动。尤其当该磁场传感器与永磁体单元相邻布置并因此能够(随运动变化地)检测永磁体磁场的变化时，衔铁单元中的永磁体单元的运动能够以非常简单的方式由磁场传感器检测。
作为补充或可选地在本发明的优选实施形式中设计为，顶杆单元完全或部分设计为永磁的，其中，在本文中，然而也在衔铁单元上的永磁体的构造中，还有利的是，通过这些单元之间的永磁吸引作用以可拆卸的方式构造调节单元(设计为顶杆单元)和衔铁单元之间的连接。
在本发明中，在壳体单元或支承单元中的静止位置设置至少一个磁场传感器，用于实现磁场检测装置，其中——对于制造和无故障地运行重要的是——有意义的是，以在其它方面公知的方式借助于聚合的浇铸物料或类似物防湿气并防脏污地浇铸该传感器(必要时与装置的其它静止的组件一起)。也可以由此恰当地固定磁场传感器单元在壳体中的(相对)位置，例如通过使浇铸物料完全或部分包围所述传感器。
在此，在电子评估中一方面可以并且设计为，通过恰当地构造(取决于位置的)阈值进行二进制或者数字的磁场检测，另一方面，在本发明的优选实施形式中设计为，相应地适当并且优选连续地评估永磁场的各种可检测的轴向或径向参数，使得例如能够完全跟随由衔铁单元(或调节单元)所经过的轴向路径。
在此，在优选的实施例中，一方面在使用多个被驱动的顶杆单元的情况下(例如在公共的壳体单元的框架内)设置相应的多个对应配设的传感器单元，作为替代可以这样构造唯一一个共同的传感器单元(有利地例如关于径向不对称地布置)，使得在此可以通过观察相应的磁场实现清楚的区分并且通过仅仅一个传感器单元实现共同检测。
附图说明
其它的优点、特征和细节由对优选实施例的以下说明以及根据附图得出。在附图中示出：
图1是按第一种实施形式的、带有衔铁单元和为该衔铁单元对应配设的顶杆单元的电磁凸轮轴调节装置的结构的示意图；
图2是类似于图1的装置，带有一对相邻布置的、能相互独立运动的衔铁单元，所述衔铁单元带有分别一个安置在上方的顶杆单元和分别一个对应配设的传感器单元；
图3是类似于图2的另一种实施形式，然而带有共同设计用于两个衔铁单元或顶杆单元的传感器单元；
图4是垂直于按图3的装置的运动纵轴线的剖视图，带有所示的、关于两个衔铁或顶杆单元对称布置的传感器单元；
图5是按图4的视图的一种变型，带有不对称布置的传感器单元，也就是传感器单元相对于一个衔铁或顶杆单元与相对于其它衔铁或顶杆单元的径向距离不同；
图6是实现图1的示意图的电磁凸轮轴调节装置的具体实施形式的纵向剖视图；
图7是经过图6的实施例的上部壳体剖面的纵向剖视图；以及
图8是图7的局部截面的立体视图，用于示出三维性。
具体实施形式
图1示出了按本发明的第一种实施形式的电磁凸轮轴调节装置的结构和工作原理：在(未示出的)壳体单元中设置有静止的线圈单元10，该线圈单元围绕静止的芯部12形成。衔铁单元14以及安置的顶杆单元16以可沿轴向(也就是图1中的纵向)运动的方式支承在该静止的单元中，该顶杆单元以其接合侧的端部18以公知的方式设计用于与凸轮轴调节装置的槽或类似物相互作用。
衔铁单元14具有永磁体单元20，该永磁体以所示的方式轴向磁化并因此与铁芯单元相对，使得能够响应线圈单元10的通电使衔铁单元连同安置在其上的顶杆单元16(该顶杆单元固定或通过永磁体单元20的吸引力以可拆卸的方式保持在永磁体单元上)沿轴向(也就是在图1中向下)运动。
为实现本发明，永磁体单元20配设有静止的传感器单元22(恰当地设置在图中未示出的壳体中)，该传感器单元检测永磁场，并且恰当地实现为霍尔元件，该霍尔元件通过衔铁单元14的运动检测磁场及其变化并且可以提供给后续的电子评估。
该原则上的实现形式有利地使得能够沿着衔铁单元14的恰当运动路径产生相应位置改变的信号，该信号——有利地相对例如检测未通电状态下的单元10的线圈末端的感应电压的公知原理——在线圈单元10的每个通电时刻都可以经行位置检测以及即便衔铁单元不运动，即静止在相应的位置上，也能够检测位置。
图1的视图(也如图2至5所示)仅仅示出了用于实现本发明的基本原理的示意的相互作用；实施例的具体实现结合图6至8说明，另外关于在图1至5中所示的促动器的有利的实现形式参考申请人已经公开并获得保护的专利申请DE20 2008 010 301，该申请中关于包围的壳体、铁芯单元、磁轭单元和衔铁单元以及线圈单元的构造的说明应当作为本发明的一部分吸纳到本申请中。
图2的实施例示出了一种特别有利的扩展设计方案，其中(在此在公共的、未示出的壳体中)相邻地设有一对分别由线圈单元10、铁芯单元12以及衔铁单元14a或14b组成的促动器，正好经常结合凸轮轴调节装置使用带有两个顶杆的装置，其中，使用第一顶杆16a来使凸轮轴调节机构运动到第一位置，以及使用平行于轴向驱动的第二顶杆16b来使所述机构回复到初始位置。由于经常受限的结构空间需求，在图2中示例并示意示出的装置布置在公共的壳体中。
图2的实施例还示出了两个传感器22a和22b，类似于图1的视图(因此也使用相一致的附图标记)，对应于分别一个衔铁单元和顶杆单元。
图3示出了图2的实现形式的一种变型(并且又对类似的组件使用相同的附图标记)。与图2带有分别一个对应配设的传感器单元22a或22b的实现方案不同的是，图3的装置示出了公共的传感器单元22c，比较图4中在传感器高度上剖切的径向剖视图，该传感器单元几乎对称地布置在两个(相对各自的永磁体20的)衔铁单元之间，这样构造所述传感器单元，使得影响所测得的场强的、相对两个永磁体装置20的径向间距在剖面中相同，并且在衔铁单元14a，14b的轴向位置相同时产生了分别一个绝对值相等，然而在各自的方向上发散的磁场。
通过恰当地评估，尤其是评估磁场方向，因此即便通过一个公共的(唯一的)传感器单元22c也能够可靠地评估一对衔铁或顶杆运动(如图2所示)。另一种可选的，例如为更好地区分分别检测的永磁场，然后按照图5的装置(在其它方面相同的实现形式)设计略微偏离对称中心地布置公共(唯一)的传感器22d，该传感器离衔铁单元14a更近并因此再次接受更强的永磁信号。
以下结合图6至图8描述图1的实施例的实际结构上的实现。线圈单元以及铁芯单元(只可以看见从包封注塑伸出的平坦端部区域34)设计由圆柱形的壳体外壳30包围并且由塑料浇铸物料32包封注塑；线圈单元以没有详细示出的方式电接触并且连接电缆为与外部接触伸到一体安置的插接部段36上。
还示出有，圆柱形的传感器单元38如何固定在壳体内，使得该传感器单元的大约一半由浇铸物料32包围并且以其半部(在图6中是下半部)伸入壳体30在的空腔40中。在该空腔中，轴向相对铁芯34运动的衔铁单元42从相对置侧伸出，该衔铁单元居中地支承在盘状的永磁体44上，该永磁体以前述的方式非接触式地与传感器单元38这样相互作用，使得静止的传感器单元38在衔铁单元轴向运动(也就是在图6中是垂直的)检测变化的永磁场并且将该变化的永磁场(以没有详细示出的方式)输送到后续的电子处理装置中。
壳体30在底侧通过端头46封闭，顶杆单元48伸入该端头；顶杆单元在一端(在上端)与衔铁单元42或其一部分接触，而在相对的端部区域形成凸轮轴调节接合区域18。端头46中的通道50用于通风，而环绕的径向密封件52用于相对容纳调节配对件的壳体，如凸轮轴壳体进行密封。
图8再一次有利地示出了浇铸物料32如何设置在壳体外壳30内以及传感器单元38如何可靠地、防脏污并且易于安装地保持在其相对永磁体44或衔铁单元42的相对位置上。
本发明不限于所述的实施例。因此尽管对传感器单元使用常见的永磁检测原理(霍尔、GMR或AMR)是有利的，然而也可以考虑其它的磁检测可能性。
本发明也有利地作为凸轮轴调节装置，然而电磁促动器的原理，尤其结合衔铁上的永磁体和该衔铁的静止磁场检测原则上适用于任意调节任务，所述调节任务以所述的方式有利地并且对于任意的运行状况需要可靠地检测衔铁或顶杆位置。

Claims (14)

1.一种电磁的凸轮轴调节装置，该装置带有能够响应静止的线圈(10)的通电沿着轴向驱动的衔铁单元(14；42)，该衔铁单元设计用于与起内燃机的凸轮轴调整作用的调节单元(16；48)，尤其是沿轴向延伸的滑块和/或顶杆单元相互作用，其中，在衔铁单元和/或调节单元之上和/或之内设置有永磁体装置(20；44)，并且所述线圈单元和衔铁单元至少部分容纳在壳体或支承单元中，其特征在于，所述支承单元对应于优选设计用于与永磁体装置非接触式地磁相互作用的静止磁场检测装置(22；38)并且这样设计所述磁场检测装置，使得在线圈单元的通电以及未通电状态可通过评估磁场检测装置的磁场检测信号而电子地确定衔铁单元和/或调节单元的轴向位置。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述衔铁单元具有永磁体单元。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述永磁体单元通过通电而由磁推斥作用驱动所述衔铁单元。
4.如权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，设计为顶杆单元(16)的调节单元通过永磁的吸力以可拆卸的方式保持在衔铁单元上。
5.如权利要求1至4之一所述的装置，其特征在于，实现为顶杆单元的调节单元具有永磁的磁化部。
6.如权利要求1至5之一所述的装置，其特征在于，具有磁场传感器的磁场检测装置(38)与衔铁单元相邻地、静止地设置在壳体或支承单元中。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述磁场传感器由设置在壳体或支承单元中的、尤其是聚合的喷射注塑件或包封注塑件(32)至少部分包围。
8.如权利要求1至7之一所述的装置，其特征在于，所述磁场检测装置具有设计为霍尔传感器、GMR传感器或AMR传感器的磁场传感器。
9.如权利要求1至8之一所述的装置，其特征在于，所述磁场检测装置设计用于产生二进制和/或数字的、相应于衔铁单元或调节单元的阈值式地评估出的轴向位置的磁场检测信号。
10.如权利要求1至9之一所述的装置，其特征在于，所述磁场检测装置设计用于发出电磁的磁场检测信号，该磁场检测信号相应于检测到的永磁体装置场强、永磁体装置的磁场沿径向的极性变换、永磁体装置的磁场沿轴向的极性变换和/或永磁体装置的磁场的磁场方向变化。
11.如权利要求1至10之一所述的装置，其特征在于，在所述壳体单元或支承单元中设有多个优选可相互独立地驱动的衔铁和/或调节单元(14a，14b)。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，为所述多个衔铁和/或调节单元在永磁体装置的公共的磁场检测区域中对应配设一个作为磁场检测装置的传感器单元(22c；22d)。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，各个磁场传感器(22d)在垂直于轴向的径向平面内静止地设置在至少两个衔铁单元和/或调节单元之间不对称的相对位置上。
14.如权利要求11所述的装置，其特征在于，为多个衔铁单元或调节单元对应配设在壳体或支承单元中作为磁场检测装置的、优选相应的多个磁场传感器(22a，22b)。
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