EP1913605B1 - Elektromagnetische stellvorrichtung - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an electromagnetic actuator according to the preamble of the main claim.
- Such a device is well known, for example in the form of adjusting devices with electro-magnets and is used for a variety of purposes.
- the basic principle is that a piston (as adjusting element), which has an engagement region for the intended setting task, is guided in a housing as an armature between a stationary core region and a bearing element acting as a yoke and actuated by means of an electromagnet provided approximately in the core region can.
- a lubricated electromagnetic actuator Surrounded by a hollow cylindrical sleeve member 10 is an elongated, a cylinder rod (plunger) 12 and end of a permanent magnet assembly 14 exhibiting actuator 16 movable between a stationary core portion 18 and a sleeve-shaped and as storage for the actuator 16 serving yoke element 20 out, wherein the bearing element 20 sealingly in a correspondingly measured hollow cylindrical recess 22 of a support 24, such as an engine block section, is guided.
- a support 24 such as an engine block section
- FIG. 5 illustrates an inlet / outlet channel 26 for liquid lubricating oil, which can be passed through a supply / discharge channel 28 in the bearing sleeve 20 in the limited by bearing sleeve 20 and core member 18 and sleeve member 10 movement space for the permanent magnet portion 14 of the actuating element 12.
- FIG. 5 shown operating and tilting state collects the black oil shown in the bottom region of the chamber thus formed.
- Activation of a coil unit (not shown in the figures) at the core area 18 then results in a repulsive force on the permanent magnet means 14 (more specifically, a pair of permanent magnetic disks connected by a soft magnetic iron disk fixed end to the cylinder rod 12) to a repulsive effect , whereupon then the actuator is driven out of the arrangement right in the figure view and an end-side engagement portion 30 of the actuating element a correspondingly cooperating control partner, in the described embodiment, a camshaft Hubumscen actuated.
- Fig. 5 characterized in that it comes in the left-side end region of the actuating element, namely at the contact surface between the cylindrical pin 12 and the plane of this confronting face of the core portion 18, to adhesion effects, in turn effected by existing lubricant. More specifically, a repulsive force on the actuator must first solve the adhesive film causing this adhesive effect at the contact point described before the actuator can perform its actuating movement.
- FIG. 5 Another, the dynamic properties adversely affecting property of In Fig. 5
- the apparatus shown is in the comparatively long cylinder guide between cylindrical, pin-shaped element 12 and the sleeve-shaped bearing element 20 surrounding it: over a comparatively long distance along the actuating element exists a sliding or friction surface, which in turn, in particular under the influence of viscous lubricant, first an adhesive or braking force exercises.
- EP 1 236 940 A discloses an electromagnetic actuating device, in which an adjustment of a quantity of liquid lubricant in the range of movement of the adjusting element is made possible to a volume change resulting from movement of the actuating element by forming a supply and discharge channel for liquid lubricant in a yoke acting as a bearing element, which is realized in the form of an axially extending and provided at the edge in a designed to cooperate with the actuator yoke section opening.
- the DE 101 19 291 an electromagnetic actuator which causes a reduction in adhesion between planar end faces of an actuator and a core portion through the lubricating agent formed in the contact portion in contact by providing a slot-shaped recess in the contact portion of the end surface of the knob member.
- Object of the present invention is therefore to improve the dynamic properties of a generic electromagnetic actuator, in particular to shorten the response and control time, namely the period of time passes between activating the coil means and reaching an end stop for the actuating element operated thereby (as Anchor).
- the invention provides that a core-side contact area between a (typically planar) end face of the actuating element and a directly opposite, with this an end stop forming and also planing outer or end face of the core is modified by providing a recess or notch that a lubricant film forming in the struck end position and causing an adhesion effect can be easily released and loses its adhesive effect (which is detrimental to the dynamic behavior of the device). It is within the scope of the invention to provide such, designed as a transverse slot and at least over the effective contact (adhesive) surface recess in the front region of the actuating element.
- the actuator along a predetermined cylindrical shell portion by providing a flat-annular groove-shaped recess to modify so that a negative dynamic adhesion causing sliding surface between the actuating element and the surrounding bearing element is reduced.
- this depression is to be realized axially deep in such a way that on the one hand a mechanically strong, load-bearing guide is ensured by the bearing element, on the other hand the gap formed by the depression is sufficiently large that an adhesive lubricant film does not arise or only with a reduced adhesive effect.
- the arrangement of the core area, actuator in the permanent magnet and acting as a yoke bearing element of a sleeve element to enclose which not only closes the electromagnetic circuit, but also encloses the arrangement mechanically favorable and sealing.
- a favorable mechanical development of the invention provides that, based on an outer diameter of the hollow cylindrical sleeve element provided for further development, the hollow cylindrical recess receiving the arrangement (eg in the engine block) has at least such a width that the sleeve element is aligned with this width.
- Geometric constructive can then be achieved with this measure that an inlet / outlet channel formed in the support in the extension of the inlet / outlet channel for lubricant in the yoke section edge or bottom is arranged in the sleeve element and thus no bottom collecting space for lubricating oil in the range the permanent magnet means remains.
- the Fig. 1 shows the realization of the electromagnetic actuator according to a first preferred embodiment.
- Fig. 5 shows the Fig. 1 , analogous to the representation of Fig. 5 , a comparable mounting and tilting position, and corresponding components have identical reference numerals.
- the one yoke portion realizing, directed to the core portion 44 of the bearing sleeve member 20 in this case has an aligned on the channel 42, maximum radially edge-side shifted inflow / outflow channel 46, which, see. in particular in section A from the Fig. 1 , to the edge in the direction of the surrounding sleeve member 10 has only one wall 48 minimized wall thickness.
- This then advantageously leads to the fact that, cf. the juxtaposition with the Fig. 5 , an accumulation of oil in the region of the transition between the sleeve and the yoke element can be effectively prevented, and therefore advantageously the dynamic properties of the moving armature are increased.
- the drainage channel 46 in the form of a bore (shown in addition, see section A, a recess shown in the direction of the cylinder rod 12) repeatedly and distributed around the circumference of the yoke portion 44 around, so that, depending on the mounting position, always a simple and complete emptying of the movement space for the permanent magnet 14 is made possible.
- the number of the channel 46 realizing holes vary between 1 and 4 or more, see also the views of the yoke element 20 according to Fig. 9 to 11 , Variants with two or four circumferentially distributed channels as holes are exemplified here.
- a bore 46 has been used to realize in the shown, favorable manner the inlet and outlet channel in the yoke portion
- several of these variants can be distributed around the circumference of the yoke element 44, if necessary, as required.
- the detail B illustrates how in the planar end face of the core portion 18 a transverse, ie perpendicular to the drawing plane extending slot assembly 50 is formed, which extends in the transverse direction over the effective width the cylinder rod 12 extends beyond.
- this measure ensures that a in operation and in the Fig. 1 shown stop position forming lubricating film between the end face of the core 18 and the associated, opposite end face of the cylinder rod 12 can be easily solved or broken upon activation of the device and thus improves the dynamic behavior in turn.
- the Fig. 13 shows in the detail view such a shell-side recess.
- the reduced diameter of the annular groove 52 would be about 4 mm, so take place a circumferential recess of 0.5 mm;
- the present example describes a stroke of the device of 4 mm.
- lubricant such as engine oil
- the free rotation 52 would advantageously ensure that, for example in the case of a warm aggregate, the lubricant expands to a large extent and can collect in the cavity of the free rotation; when activated by low temperatures must be displaced correspondingly less lubricant, and the movement of the remaining lubricant takes place when this is thin again by heating.
- FIGS. 14 and 15 show further variants or developments of this dynamic measure:
- the plunger especially in its areas outside the annular groove 52
- the longitudinal grooves 56 are correspondingly advantageous for the fact that hardly any tough lubricant in the armature space or in the region of the plunger is when activating a cold unit.
- the Fig. 12 shows still - in modification of the basis of the Fig. 1 shown arrangement - a reverse positioning of the unit.
- this embodiment provides, for example by suitable lateral provision of a flow channel outside the core 18, that at the in Fig. 12 shown opposite the position of the Fig. 1 inverted installation position as before, the lubricant in the bottom area and thus outside the armature space or beyond the core portion 18 can collect. This also advantageously achieves the dynamic improvement intended according to the invention.
- Fig. 1 In the embodiment shown and detailed in various directions implementation of an electromagnetic actuator a significant improvement in the dynamics of movement and dynamics, so that in particular time-critical switching operations can be optimized.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stellvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
- Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in Form von Stellvorrichtungen mit Elektrohaftmagneten hinlänglich bekannt und wird für vielfältige Einsatzzwecke benutzt. Das Grundprinzip besteht darin, dass ein Kolben (als Stellelement), der endseitig einen Eingriffsbereich für die vorgesehene Stellaufgabe aufweist, in einem Gehäuse als Anker zwischen einem stationären Kernbereich und einem als Joch wirkenden Lagerelement geführt ist und mittels eines etwa im Kernbereich vorgesehenen Elektromagneten betätigt werden kann.
- In der
DE 102 40 774 A1 der Anmelderin , welche als nächstliegender stand der Technik angesehen wird, ist eine solche Vorrichtung mit wesentlichen Elementen gezeigt, wobei typischerweise zusätzlich bei gewissen Stellaufgaben und Einsatzgebieten eine geeignete Schmierung durch ein Flüssigschmiermittel im Bewegungsbereich des Stellelements vorgesehen ist. Dieses Schmiermittel wird über einen Zu- oder Ablaufkanal des Lagerelements ein- bzw. ausgebracht. - Die
Fig. 5 zum (hausinternen) Stand der Technik der Anmelderin illustriert eine derartige geschmierte elektromagnetische Stellvorrichtung: Umgeben von einem hohlzylindrischen Büchsenelement 10 ist ein langgestrecktes, einen Zylinderstab (Stößel) 12 sowie endseitig eine Permanentmagnetanordnung 14 aufweisendes Stellelement 16 bewegbar zwischen einem stationären Kernbereich 18 sowie einem hülsenförmig ausgebildeten und als Lagerung für das Stellelement 16 dienenden Jochelement 20 geführt, wobei das Lagerelement 20 dichtend in einer entsprechend gemessenen hohlzylindrischen Ausnehmung 22 eines Trägers 24, etwa eines Motorblockabschnittes, geführt ist. - Die Schnittansicht der
Fig. 5 verdeutlicht einen Zu-/Ablaufkanal 26 für flüssiges Schmieröl, welches über einen Zu-/Ablaufkanal 28 in der Lagerhülse 20 in den von Lagerhülse 20 und Kernelement 18 sowie Büchsenelement 10 begrenzten Bewegungsraum für den Permanentmagnetabschnitt 14 des Stellelements 12 geleitet werden kann. Bei dem inFig. 5 gezeigten Betriebs- und Neigezustand sammelt sich dabei das schwarz gezeigte Öl im bodenseitigen Bereich der so gebildeten Kammer. Eine Aktivierung einer (in den Figuren nicht gezeigten) Spuleneinheit am Kernbereich 18 führt dann zu einer abstoßenden Kraft auf die Permanentmagnetmittel 14 (genauer gesagt ist ein Paar von permanentmagnetischen Scheiben, verbunden durch eine weichmagnetische Eisenscheibe, endseitig auf dem Zylinderstab 12 befestigt) zu einem Abstoßungseffekt, woraufhin dann das Stellelement in der Figurenansicht rechts aus der Anordnung herausgetrieben wird und ein endseitiger Eingriffsbereich 30 des Stellelements einen entsprechend zusammenwirkenden Stellpartner, im beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Nockenwellen-Hubumschaltung, betätigt. - Wie sich jedoch unmittelbar aus der Darstellung der
Fig. 5 ergibt, muss bei ihrem Verschiebeweg in Richtung auf das Lagerelement 20 (als Joch) der Permanentmagnetabschnitt 14 des Stellelements eine Verdrängung des im untersten Bodenbereich gesammelten Schmiermittels durchführen, was, je nach Viskosität des Schmiermittels, zu einer Verlangsamung bzw. Verringerung der erreichbaren Bewegungs- (und damit auch Schalt-) Geschwindigkeit der Einheit führt. - Zusätzlich werden diese Dynamikeigenschaften bei den gezeigten (als Ausgangspunkt für die Erfindung herangezogenen) Technologiestand der
Fig. 5 dadurch herabgesetzt, dass es im linksseitigen Stirnbereich des Stellelements, nämlich an der Kontaktfläche zwischen dem Zylinderstift 12 und der dieser plan gegenüberstehenden Stirnfläche des Kernbereichs 18, zu Hafteffekten, wiederum bewirkt durch vorhandenes Schmiermittel, kommt. Genauer gesagt muss eine abstoßende Kraft auf das Stellelement erst den diese Haftwirkung bewirkenden Schmiermittelfilm an der beschriebenen Kontaktstelle lösen, bevor das Stellelement seine Stellbewegung durchführen kann. - Eine weitere, die Dynamikeigenschaften nachteilig beeinflussende Eigenschaft der In
Fig. 5 gezeigten Vorrichtung liegt in der vergleichsweisen langen Zylinderführung zwischen zylindrischem, stiftförmigem Element 12 und dem diesen umgebenden büchsenförmigen Lagerelement 20: Über eine vergleichweise lange Strecke entlang des Stellelements existiert eine Gleit- bzw. Reibungsfläche, die auch wiederum, insbesondere unter dem Einfluss von viskosem Schmiermittel, zunächst eine Haft- bzw. Bremskraft ausübt. - Zum weiteren Stand der Technik wird zum einen verwiesen auf die
EP 1 236 940 A , welche eine eiektromagnetisiche Stellvorrichtung offenbart, bei welcher eine Anpassung eine Menge von flüssigem Schmiermittel im Bewegungsbereich des Stellelements an eine sich bei Bewegung des Stellelements ergebenden Volumenänderung ermöglicht ist, indem in einem als Joch wirkenden Lagerelement ein Zu- und Ablaufkanal für flüssiges Schmiermittel gebildet ist, welcher in Form eines axial verlaufenden und randseitig in einem zum Zusammenwirken mit dem Stellelement ausgedildeten Jochabschnitt vorgesehenen Durchbruchs realisiert ist. - Ferner offenbart die
DE 101 19 291 eine elektromagnetische Stellvorrichtung, die eine Verringerung einer Adhäsion zwischen planen Stirnflächen eines Stellelements und eines Kernbereichs durch den sich im Kontaktbereich bei Kontakt ausbildenden Schmiermitteln bewirkt, indem in dem Kontaktbereich der Stirnfläche des Kemberelchs eine schlitzförmige Ausnehmung vorgesehen wird. - Zum weiteren Stand der Technik wird noch verwiesen auf die
DE 196 32 262 A1 sowie dieDE 103 45 946 A1 . - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die dynamischen Eigenschaften einer gattungsgemäßen elektromagnetischen Stellvorrichtung zu verbessern, insbesondere die Ansprech- und Stellzeit zu verkürzen, nämlich den Zeitraum, der vergeht zwischen einem Aktivieren der Spuleneinrichtung und dem Erreichen eines Endanschlags für das dadurch betriebene Stellelement (als Anker).
- Die Aufgabe wird durch die elektromagnetische Stellvorrichtung nach dem unabhängigen Anspruch 1 sowie alternativ durch die elektromagnetische Stellvorrichtung nach dem unabhängigen Anspruch 2 gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
- So wird mittels der parallel zur Stellelement-Längsachse und randseitig am Jochabschnitt verlaufenden mindestens einen Bohrung (bzw. eines Durchbruchs oder einer Ausnehmung) als Zu- und Ablaufkanal vorteilhaft erreicht, dass flüssiges Schmiermittel sich insbesondere auch bei leicht geneigter Einbauposition der Vorrichtung nicht im Bewegungsraum des Stellelements zwischen Kern und Joch sammeln kann, mithin also die Permanentmagnetmittel keine Verdrängung auf diese Schmiermittelmenge ausüben müssen. Dadurch lässt sich bereits eine beträchtliche Erhöhung der Bewegungs- bzw. Reaktionszeit der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stellvorrichtung erreichen. Dabei ist es einerseits bevorzugt, unmittelbar eine Bohrung (bzw. mehrere verteilte Bohrungen) im Jochabschnitt vorzusehen, welche eine lediglich dünne Wand zum äußerten radialen Jochende belassen, alternativ und im Rahmen der Erfindung ist es möglich, den Zu- und Ablaufkanal im Jochabschnitt durch eine Ausnehmung zu realisieren, welche, etwa in der Art eines axial erstreckenden Abschnitts vom Joch, den gewünschten Kanal anbietet, eine weitere, alternative Variante ist eine Realisierung der Ausnehmung in Form einer (sich gleichermaßen axial längs erstreckenden) Nut.
- Zusätzlich ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein kernseitiger Kontaktbereich zwischen einer (typischerweise planen) Stirnfläche des Stellelements und einer unmittelbar gegenüberliegenden, mit dieser einen Endanschlag bildenden und ebenfalls planen Außen- bzw. Stirnfläche des Kerns so durch Vorsehen einer Ausnehmung bzw. Einkerbung modifiziert ist, dass ein sich in der angeschlagenen Endposition bildender und eine Haftwirkung bewirkender Schmiermittelfilm leicht gelöst werden kann und seine (für das Dynamikverhalten der Vorrichtung nachteilige) Haftwirkung verliert. Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, eine solche, als Querschlitz und zumindest über die wirksame Kontakt-(Haft-) Fläche ausgebildete Ausnehmung im Stirnbereich des Stellelements vorzusehen.
- Alternativ ist von der Erfindung ferner vorgesehen, das Stellelement entlang eines vorbestimmten zylindrischen Mantelabschnitts durch das Vorsehen einer flach-ringnutförmigen Ausnehmung so zu modifizieren, dass eine eine nachteilige dynamische Haftung bewirkende Gleitfläche zwischen Stellelement und dem dieses umgebenden Lagerelements reduziere wird. Genauer gesagt ist erfindungsgemäß diese Vertiefung axial tiefenmäßig so zu realisieren, dass einerseits eine mechanisch feste, belastbare Führung durch das Lagerelement gewährleistet ist, andererseits der durch die Vertiefung gebildete Zwischenraum hinreichend groß ist, dass ein haftender Schmiermittelfilm nicht oder nur in reduzierter Haftwirkung entsteht.
- Besonders vorteilhaft ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die Anordnung aus Kernbereich, Stellelement im Bereich der Permanentmagnetmittel und als Joch wirkenden Lagerelement von einem Büchsenelement zu umschließen, welches nicht nur den elektromagnetischen Kreis schließt, sondern auch die Anordnung mechanisch günstig und dichtend einfasst.
- Je nach Art der Schmierung ist dabei die erfindungsgemäße Bohrung nicht auf eine Einzelbohrung reduziert, sondern kann weiterbildungsgemäß auch mehrere, weiter bevorzugt in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Bohrungen im Jochabschnitt randseitig einschließen. Auch sieht eine günstige mechanische Weiterbildung der Erfindung vor, dass, bezogen auf einen Außendurchmesser des weiterbildungsgemäß vorgesehenen hohlzylindrischen Büchsenelements, die die Anordnung aufnehmende hohlzylindrische Ausnehmung im Träger (also z.B. im Motorblock) zumindest eine solche Weite aufweist, dass das Büchsenelement mit dieser Weite fluchtet. Geometrisch-konstruktiv lässt sich mit dieser Maßnahme dann erreichen, dass ein im Träger gebildeter Zu-/Ablaufkanal in Verlängerung des Zu-/Ablaufkanals für Schmiermittel im Jochabschnitt rand- bzw. bodenseitig im Büchsenelement angeordnet ist und damit keinerlei Boden-Sammelraum für Schmieröl im Bewegungsbereich der Permanentmagnetmittel verbleibt.
- 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 seitliche Schnittansicht der elektromagnetischen Stellvorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- Fig. 2:
- eine vergrößerte Detailansicht des Ausschnitts A gemäß
Fig. 1 ; - Fig. 3:
- eine vergrößerte Teilansicht des Ausschnitts B gemäß
Fig. 1 ; - Fig. 4:
- eine vergrößerte Teilansicht des Abschnittes C gemäß
Fig. 1 ; - Fig. 5:
- eine seitliche Schnittansicht analog
Fig. 1 der als gattungsbildend herangezogenen, firmeninternen Stand der Technik ebenen Technologie, welche die Ausgangslage für die vorliegende Erfindung anbietet; - Fig. 6 bis Fig. 8:
- verschiedene Querschnittsansichten einer im Jochabschnitt vorgesehenen Bohrung, Ausnehmung oder eines Durchbruchs zur Realisierung der Erfindung;
- Fig. 9 bis Fig. 11:
- eine Perspektivansicht sowie zwei bodenseitige Ansichten des Jochelements als Führungsrohr für das Stößelelement mit zwei bzw. vier in Umfangsrichtung angeordneten und randseitig verschobenen Zu- bzw. Ablaufkanälen als Varianten;
- Fig. 12:
- eine Ansicht analog
Fig. 1 zum Verdeutlichen einer Variante der Erfindung, wonach, durch geeignetes, randseitiges Vorsehen eines Zu- bzw. Ablaufkanals am Kernelement die elektromagnetische Stellvorrichtung auch umgedreht (auf dem Kopf) betrieben werden kann und eine bodenseitige Schmiermittelsammlung jenseits des Kerns erfolgen kann; - Fig. 13:
- eine Detailansicht des zylindrischen Elements (Stößels) mit mantelseitiger Ausdrehung zur Optimierung des Dynamikverhaltens und
- Fig. 14, Fig. 15:
- Ansichten eines Stößels (zylindrisches Element) mit -- ergänzend zu der mittig vorgesehenen Ausdrehung -- mantelseitig vorgesehenen Längsnuten zur Schmiermittelführung.
- Die
Fig. 1 zeigt die Realisierung der elektromagnetischen Stellvorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform. Zur besseren Verdeutlichung der Details und Vorteile gegenüber der als gattungsbildend herangezogenen Technologie gemäßFig. 5 zeigt dieFig. 1 , analog zur Darstellung derFig. 5 , eine vergleichbare Montage- und Neigeposition, und korrespondierende Komponenten weisen identische Bezugszeichen auf. - Abweichend zur Realisierungsform der
Fig. 5 fällt zunächst auf, dass, bei gleichbleibendem Hülsendurchmesser 10, die Anordnung aus Stellelement 16 und Lagerhülse (als Joch) 20 in einer Ausnehmung 40 dichtend gehalten ist, welche auf den Außendurchmesser der Hülse 10 aufgeweitet ist. Dies ermöglicht dann, dass ein im Träger 24 -- also etwa dem Motorblock -- gebildeter Zu-/Ablaufkanal 42 für flüssiges Schmiermittel gegenüber dem als gattungsbildend vorausgesetzten Stand der Technik radial auswärts angeordnet ist, in etwa auf der Höhe des Mantels der Hülse 10. - Der einen Jochabschnitt realisierende, auf den Kern gerichtete Abschnitt 44 des Lagerhülsenelements 20 weist dabei einen auf den Kanal 42 ausgerichteten, maximal radial randseitig verschobenen Zu-/Ablaufkanal 46 auf, der, vgl. insbesondere in Ausschnitt A aus der
Fig. 1 , zum Rand in Richtung auf das umgebene Hülsenelement 10 nur eine Wand 48 minimierter Wandstärke aufweist. Dies führt dann vorteilhaft dazu, dass, vgl. die Gegenüberstellung mit derFig. 5 , eine Ölansammlung im Bereich des Übergangs zwischen Hülse und Jochelement faktisch verhindert werden kann, mithin also in vorteilhafter Weise die Dynamikeigenschaften des bewegenden Ankers erhöht sind. Auch ist der Ablaufkanal 46 in Form einer Bohrung (gezeigt ist zusätzlich, vgl. Ausschnitt A, eine in Richtung auf den Zylinderstab 12 gezeigter Eindrehung) mehrfach und um den Umfang des Jochabschnittes 44 herum verteilt angeordnet, so dass, je nach Einbaulage, stets eine einfache und vollständige Entleerung des Bewegungsraumes für die Permanentmagneten 14 ermöglicht ist. Dabei kann die Zahl der den Kanal 46 realisierenden Bohrungen zwischen 1 und 4 oder mehr variieren, siehe auch die Ansichten des Jochelements 20 gemäßFig. 9 bis 11 . Hier werden Varianten mit zwei bzw. vier umfangsseitig verteilt angeordneten Kanälen als Bohrungen exemplarisch verdeutlicht. - Während, gemäß Prinzipdarstellung der
Fig. 6 (diese zeigt aus der Richtung des Kernbereichs 18 einen Blick auf die Stirnseite des Jochabschnittes 44) eine Bohrung 46 verwendet wurde, um in der gezeigten, günstigen Weise den Zu- bzw. Ablaufkanal im Jochabschnitt zu realisieren, ist es alternativ und exemplarisch gemäß der analogen Ansichten derFig. 7 und 8 denkbar, die Bohrung 46 etwa durch einen Abschnitt bzw. Ausnehmung 60 zu realisieren, welche in der inFig. 7 gezeigten Querschnittsdarstellung einen sich axial randseitig erstreckenden Abschnitt vom Element 44 ausbildet ohne dass zum Rand etwa eine Zwischenwand verbliebe, weiter alternativ kann eine solche Ausnehmung, wie inFig. 8 gezeigt, in der Art einer Längsnut 62 ausgestaltet sein. Auch von diesen Varianten können wiederum mehrere im Bedarfsfall um den Umfang des Jochelementes 44 herum verteilt sein, je nach Erfordernis. - Die Detailansicht in B und C gemäß
Fig. 3 bzw.Fig. 4 aus der Schnittansicht derFig. 1 verdeutlichen weitere konstruktive, das Dynamikverhalten der Anordnung verbessernde Details als Aspekte der Erfindung: So verdeutlicht der Ausschnitt B, wie in der planen Stirnseite des Kernabschnittes 18 eine quer d.h. senkrecht zur Zeichnungs ebene verlaufende Schlitzanordnung 50 gebildet ist, welche sich in Querrichtung über die wirksame Breite des Zylinderstabes 12 hinaus erstreckt. Vorteilhaft wird durch diese Maßnahme sichergestellt, dass ein sich im Betrieb und in der inFig. 1 gezeigten Anschlagsposition bildender Schmierfilm zwischen der Stirnseite des Kerns 18 bzw. der zugehörigen, gegenüberliegenden Stirnseite des Zylinderstabes 12 bei Aktivierung der Vorrichtung leicht gelöst bzw. aufgebrochen werden kann und so das Dynamikverhalten wiederum verbessert. - Entsprechendes gilt für das gemäß Detailansicht C in
Fig. 4 gezeigte, rand- bzw. mantelseitige Vorsehen einer flachen Ringnut 52 im Führungsbereich des Hülsenelements 20. Ersichtlich wird hier nicht nur Haft- bzw. Gleitreibung zwischen dem zylindrischen Element 12 und dem zugehörigen Abschnitt des Lagerelements 20 verringert, auch sorgt diese mechanische Maßnahme, entsprechend der hydrodynamischen Maßnahme gemäß Detail B, für eine Verringerung von haftungs- bzw. reibungserhöhenden Schmierfilm(en). - Die
Fig. 13 zeigt in der Detailansicht eine solche mantelseitige Ausdrehung. Bei einem typischen Stößeldurchmesser des zylindrischen Elements 12 von 5 mm würde der verringerte Durchmesser der Ringnut 52 ca. 4 mm betragen, also eine umlaufende Eindrehung von 0,5 mm erfolgen; das vorliegende Beispiel beschreibt dabei einen Hub der Vorrichtung von 4 mm. - Vorteilhaft ist diese Maßnahme vor allem auch im Hinblick auf Schaltzeitoptimierungen bei niedrigen Temperaturen: Hier wird nämlich Schmiermittel, etwa Motoröl, relativ zäh, so dass der Verdrängungsaufwand für das Schmiermittel die Stößelbewegung teilweise signifikant verlangsamt. Die Freidrehung 52 würde erfindungsgemäß vorteilhaft dafür sorgen, dass, etwa bei warmem Aggregat, das Schmiermittel weitgehend ablaufen und sich im Hohlraum der Freidrehung sammeln kann; bei Aktivierung von niedrigen Temperaturen muss entsprechend weniger Schmiermittel verdrängt werden, und die Bewegung des verbleibenden Schmiermittels erfolgt, wenn dieses durch Erwärmung wieder dünnflüssig ist.
- Die
Fig. 14 und 15 zeigen weitere Varianten bzw. Weiterbildungen dieser dynamischen Maßnahme: Ergänzend zur flachen Ringnut 52 ist hier vorgesehen, dass der Stößel (vor allem in seinen Bereichen außerhalb der Ringnut 52) jeweils vier umfangmäßig verteilte Längsnuten 56 aufweist, die den vorbeschriebenen Effekt -- Schmiermittel kann bei warmem Aggregat fast vollständig ablaufen und entsprechend ist der Verdrängungsaufwand bei erneutem kalten Aktivieren verringert -- fortsetzen; die Längsnuten 56 dienen entsprechend vorteilhaft dafür, dass sich bei Aktivierung eines kalten Aggregats kaum zähes Schmiermittel im Ankerraum oder im Bereich des Stößels befindet. - Die
Fig. 12 zeigt noch -- in Abwandlung der anhand derFig. 1 gezeigten Anordnung -- eine umgekehrte Positionierung des Aggregats. Weiterbildungsgemäß sieht diese Ausführungsform vor, etwa durch geeignetes seitliches Vorsehen eines Strömungskanals außerhalb des Kerns 18, dass sich bei der inFig. 12 gezeigten, gegenüber der Position derFig. 1 umgekehrten Einbauposition nach wie vor das Schmiermittel im Bodenbereich und damit außerhalb des Ankerraums bzw. jenseits des Kernbereichs 18 sammeln kann. Auch hierdurch wird vorteilhaft die erfindungsgemäß beabsichtigte Dynamikverbesserung erreicht. - Im Ergebnis bewirkt die in
Fig. 1 im Ausführungsbeispiel gezeigte und in verschiedene Richtungen detaillierte Realisierungsform einer elektromagnetischen Stellvorrichtung eine deutliche Verbesserung der Bewegungs- und Stelldynamik, so dass insbesondere auch zeitkritische Schaltvorgänge optimiert bewirkt werden können.
Claims (8)
- Elektromagnetische Stellvorrichtung mit einem endseitig einen Eingriffsbereich ausbildenden und durch Kraft einer stationär vorgesehenen Spuleneinrichtung bewegbaren langgestreckten Stellelement (16), das abschnittsweise Permanentmagnetmittel (14) aufweist, die zum Zusammenwirken mit einem stationären Kernbereich (18) ausgebildet sind, wobei dem Kernbereich axial gegenüberliegend ein als Joch wirkendes stationäres Lagerelement (20) für das zumindest abschnittsweise kolbenförmig ausgebildete Stellelement vorgesehen ist, und
im Lagerelement ein Zu- und/oder Ablaufkanal (46) für flüssiges Schmiermittel gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Zu- und/oder Ablaufkanal in Form mindestens einer axial verlaufenden und randseitig in einem zum Zusammenwirken mit den Permanentmagnetmitteln ausgebildeten Jochabschnitt vorgesehene(n) Durchbruch, Ausnehmung und/oder Bohrung (46, 60, 62) realisiert ist, und dass das langgestreckte Stellelement entlang eises zylindrischen Abschnittes im Bereich des Lagerelements mantelseitig umlaufend eine flach- und ringnutförmige Vertiefung (52) aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie eine schmiermittelbedingte dynamische Haftkraft zwischen dem Stellelement und dem dieses umgebenden Lagerelement herabsetzt. - Elektromagnetische Stellvorrichtung mit
einem endseitig einen Eingriffsbereich ausbildenden und durch Kraft einer stationär vorgesehenen Spuleneinrichtung bewegbaren langgestreckten Stellelement (16),
das abschnittsweise Permanentmagnetmittel (14) aufweist, die zum Zusammenwirken mit einem stationären Kernbereich (18) ausgebildet sind, wobei dem Kernbereich axial gegenüberliegend ein als Joch wirkendes stationäres Lagerelement (20) für das zumindest abschnittsweise kolbenförmig ausgebildete Stellelement vorgesehen ist und
im Lagerelement ein Zu- und/oder Ablaufkanal (46) für flüssiges Schmiermittel gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Zu- und/oder Ablaufkanal in Form mindestens einer axial verlaufenden und randseitig in einem zum Zusammenwirken mit den Permanentmagnetmitteln ausgebildeten Jochabschnitt vorgesehene(n) Durchbruch, Ausnehmung und/oder Bohrung (46, 60, 62) realisiert ist und
ein kemseitiger Kontaktbereich zwischen einer Stirnfläche des einen Zylinderstab ausbildenden Stellelements und einer unmittelbar gegenüberliegenden, mit dieser einen Endanschlag bildenden und planen Stimfläche des Kernbereichs so durch Vorsehen einer Ausnehmung modifiziert ist, dass ein sich in einer angeschlagenen Endposition bildender und eine Haftwirkung bewirkender Schmiermittelfilm des Schmiermittels leicht gelöst werden kann und seine Haftwirkung verliert, wobei die als Querschlitz und über eine wirksame Kontaktfläche ausgebildete Ausnehmung im Stirnbereich des Stellelements vorgesehen ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein dem Joch zugewandter Endabschnitt des Kernbereichs, die Permanentmagnetmittel sowie zumindest ein dem Kernbereich zugewandter Teil des Jochabschnittes von einem Büchsenelement umschlossen sind.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die/der mindestens eine Durchbruch und/oder Bohrung unter Ausbildung einer dünnen Außenwand des Jochabschnittes benachbart zur Innenwand des Büchsenelements verläuft.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt um den Umfang des scheibenförmig ausgebildeten Jochabschnitts vorgesehene Ausnehmungen, Durchbrüche und/oder Bohrungen.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement in einem dieses umgebenden und eine Fortsetzung für den Zu- und/oder Ablaufkanal anbietenden Träger gehalten ist, der Träger zur Aufnahme des Jochabschnitts eine Ausnehmung aufweist und eine maximale Weite der Ausnehmung gleich oder größer ist als ein maximaler Durchmesser des Jochabschnitts.
- Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger Bestandteil eines Verbrennungsmotors ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement zur Nockenwellen-Hubumschaltung eines Verbrennungsmotors ansteuerbar ausgebildet ist.
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