(57)【要約】【課題】  製造が簡単で、非常に高速なスイッチング時間を可能にする。【解決手段】  固定のコイルユニットへの通電によりポールコアに対して移動可能で、アーマチュアプランジャを有するアーマチュアユニットと、コイルユニットの非通電状態で、アーマチュアユニットを静止位置に保持する永久磁石ユニットと、ポールコアとアーマチュアユニットとの間に設けられ、アーマチュアユニットをポールコアの軸方向に押しのけるバネ装置とを有し、バネ装置のバネ力がコイルユニットの非通電状態で、永久磁石ユニットの支持力よりも小さい電磁式カムシャフト位置調整装置において、永久磁石ユニットがハウジングカバとポールコアとの間に固定され、アーマチュアプランジャがアーマチュアに回転可能に設けられ、バネ装置がアーマチュアで支持される電磁式カムシャフト位置調整装置。【選択図】図１
2017520714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定のコイルユニット（２０）への通電によりポールコア（３０）に対して移動可能で、アーマチュアプランジャ（４４）を有するアーマチュアユニット（４０）と、
前記コイルユニット（２０）の非通電状態において、前記アーマチュアユニット（４０）を静止位置に保持する永久磁石ユニット（６０）と、
前記ポールコア（３０）と前記アーマチュアユニット（４０）との間に設けられ、前記アーマチュアユニット（４０）を前記ポールコア（３０）の軸方向に押しのけるバネ装置（７０）とを有し、
前記バネ装置（７０）のバネ力が前記コイルユニット（２０）の非通電状態において、前記永久磁石ユニット（６０）の支持力よりも小さくなるように構成された電磁式カムシャフト位置調整装置（１０）において、
永久磁石ユニット（６０）がハウジングカバ（１２）と前記ポールコア（３０）との間に固定され、
前記アーマチュアプランジャ（４４）がアーマチュア（４１）に回転可能に設けられ、
前記バネ装置（７０）が前記アーマチュアユニット（４０）の一部分、好ましくは前記アーマチュア（４１）で支持されること
を特徴とする電磁式カムシャフト位置調整装置（１０）。
【請求項２】
前記アーマチュアユニット（４０）は、鍋形状のアーマチュア（４１）を有し、前記アーマチュア（４１）の底部（４２）には、開口部（４６）が設けられ、前記開口部（４６）を通して前記アーマチュアプランジャ（４４）が伸びることを特徴とする請求項１に記載の電磁式カムシャフト位置調整装置（１０）。
【請求項３】
前記バネ装置（７０）は、前記アーマチュア（４１）の前記底部（４２）で支持される圧縮バネであることを特徴とする請求項２に記載の電磁式カムシャフト位置調整装置（１０）。
【請求項４】
前記アーマチュアユニット（４０）は、ガイドソケット（４７）内で軸方向に移動可能に設けられており、前記アーマチュアユニット（４０）は、前記ガイドソケット（４７）内で、回転しないようにガイドされることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の電磁式カムシャフト位置調整装置（１０）。
【請求項５】
前記ポールコア（３０）と前記アーマチュアユニット（４０）との間には、前記電磁式カムシャフト位置調整装置（１０）の中心軸（Ｘ）へ向かう程大きくように形成されたギャップ（４９）が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の電磁式カムシャフト位置調整装置（１０）。
【請求項６】
前記ポールコア（３０）とヨークユニット（３２）とがスリーブ（３６）を介して互いに固定されて接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の電磁式カムシャフト位置調整装置（１０）。
【請求項７】
前記ポールコア（３０）と前記ヨークユニット（３２）とが前記スリーブ（３６）に溶接されていることを特徴とする請求項６に記載の電磁式カムシャフト位置調整装置（１０）。
【請求項８】
前記アーマチュアプランジャ（４４）は、前記鍋形状のアーマチュア（４１）の前記底部（４２）で保持ディスク（４５）によって包囲されて固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の電磁式カムシャフト位置調整装置（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定されているコイルユニットに通電してポールコアに対して移動可能で、アーマチュアプランジャを有するアーマチュアユニットと、コイルユニットに通電していない状態で、アーマチュアユニットを静止位置に保持する永久磁石ユニットを有する電磁式カムシャフト位置調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような電磁式カムシャフト位置調整装置は、例えば特許文献１によって知られている。永久磁石ユニットは、第１及び第２の磁気伝導性ポールディスクの間に収容されたディスク形状の永久磁石を有する。２つのポールディスクは、アーマチュアプランジャと共に溶接される。電磁式カムシャフト位置調整装置のハウジングから突出するアーマチュアプランジャの端部は、カムシャフト上で位置調整可能なカムの周側の溝に係合する。電磁式カムシャフト位置調整装置のコイルに通電すると、プランジャはカムシャフトの方向に押され、回転中にカムシャフトによって戻される。この電磁式カムシャフト位置調整装置は、バネ装置を有していない。
【０００３】
特許文献２に記載されている別の電磁式カムシャフト位置調整装置は、内燃機関のカムシャフトの前側に配置され、固定コイルユニットの通電への応答として、これにより引き起こされるアーマチュアユニット或は、付属のアーマチュアプランジャの移動によりカムシャフト位置調整装置の軸方向の移動が引き起こされる。ヨークユニットがコイルユニットに対して回転可能となるように支持されている。それに対して、アーマチュアプランジャを有するアーマチュアユニットは、回転可能なヨーク・コアユニットに固定されている。これにより、アーマチュアユニットは、全体として、取り囲むヨークユニットと共に、カムシャフトと一緒に回転可能である。
【０００４】
最後に、特許文献３には、電磁式カムシャフト位置調整装置が記載されている。ここでは、同様に、２つのポールディスクの間に永久磁石ディスクが設けられ、これらのポールディスクは、さらにアーマチュアユニット又はアーマチュアプランジャに固定的に接続されている。永久磁石ユニットにより、静止位置、すなわち、コイルに通電されていないときに、アーマチュアユニットがポールコアに保持される。コイルに電流が流れることによって初めて、磁場が発生し、この磁場は、永久磁石ディスクの磁場に反対するように作用し、アーマチュアユニットは、ポールコアによって支持されるバネ力によって反発する。このために螺旋状バネが設けられ、そのバネ力は、コイルユニットの非通電状態において永久磁石ディスクの保持力よりも小さくなるように定められている。螺旋状バネのバネ力が永久磁石ディスクの引力または保持力よりも強くなるとすぐに、コイルの通電を解除することができ、コイルにさらなる電流供給を必要とせずに、アーマチュアプランジャの拡張状態に配置が保持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＤＥ  ２０  ２０１１  ０５２  ２２０  Ｕ１公報
【特許文献２】ＥＰ  ２  ２５２  ７７４  Ｂ１公報
【特許文献３】ＥＰ  １  ４２１  ５９１  Ｂ１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、製造が簡単であり、非常に高速なスイッチング時間、特に３ミリ秒未満のスイッチング時間を可能にする更なる電磁式カムシャフト位置調整装置を提供することである。
【０００７】
この目的は、請求項１の特徴を有する電磁式カムシャフト位置調整装置によって達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る電磁式カムシャフト位置調整装置において、本質的なのは、永久磁石ユニットがハウジングカバと電磁駆動ユニットのポールコアとの間に固定されることである。さらに、アーマチュアプランジャがアーマチュアユニットのアーマチュア内に回転可能に配置され、バネ装置がアーマチュアユニットの一部分に、好ましくは回転しないか略回転しないように支持される。アーマチュアユニットのこの一部分は、アーマチュアプランジャが回転可能に置かれるアーマチュアそのものとすることができる。
【０００９】
そのような電磁式カムシャフト位置調整装置は、とてもコンパクトな構造と、３ミリ秒以下のコンスタントなスイッチングタイムとによって際立っている。特に有利な点としては、ハウジングカバとポールコアとの間の永久磁石ユニットの固定配置である。これにより、永久磁石が何か固定又はガイドするソケット無しで構成することができるので、電磁式カムシャフト位置調整装置の構成が簡単になる。
【００１０】
本発明の更なる展開として、アーマチュアユニットが、鍋形状のアーマチュアとして形成され、その底部には、開口部が設けられ、この開口部を通してアーマチュアプランジャが伸びる。この際、好ましくは、アーマチュアプランジャがアーマチュアの中で回転可能に設けられる。アーマチュアの中、又は、アーマチュアにおいて、アーマチュアプランジャのこのような回転可能な配置により、アーマチュアは、電磁式カムシャフト位置調整装置の中で、それ自体が単に軸方向に移動可能であるが、回転不可であるように出来得るという利点を有する。
【００１１】
本発明の更なる展開として、アーマチュアユニット又は、アーマチュアがガイドソケットの中で軸方向に移動可能で、回転不可となるようにガイドされる。このような回転不可の構成は、例えば、ガイドソケットのアーマチュアユニットに向く側とアーマチュアユニットのガイドソケットを向く側とが、電磁式カムシャフト位置調整装置の中心軸に沿って伸びる溝部と舌部とによるガイド構造によって接続されることにより実現される。
【００１２】
本発明の更なる展開として、アーマチュアプランジャは、鍋形状に形成されたアーマチュアの底部から突き出て、アーマチュアの内側の底部で、保持ディスクによって包囲され、固定され、好ましくは、アーマチュアプランジャは、さらに、アーマチュア内で、かつ、保持ディスクの開口部内で回転可能である。
【００１３】
本発明において、カムシャフトの方向にアーマチュアユニットの動きを力で支持するように設けられるバネ装置は、電磁式カムシャフト位置調整装置の内部の適当な面で、例えばハウジングカバで、その一端が支持され、反対のカムシャフトを向く端部がアーマチュアユニットで支持されている。好ましくは、バネ装置は、鍋形状に形成されたアーマチュアの底部で一方の端部が支持される。これにより、バネ装置は、その両方の端部が稼働の際に、回転しないか、ほとんど回転しない面で支持されるので、バネ装置の支持面で摩耗が生じないという利点を有する。このため、本発明の更なる展開として、上述の保持ディスクは、好ましくは螺旋状バネとして形成されるバネ装置よりも小さな直径を有する。これにより、バネ装置の前方の端部は、アーマチュアユニットのアーマチュアの底部で支持される。
【発明の効果】
【００１４】
製造が簡単であり、非常に高速なスイッチング時間が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】コイルが通電されていない静止状態にある場合の電磁式カムシャフト位置調整装置の長さ方向の断面を示す図である。
【図２】図１に示す電磁式カムシャフト位置調整装置のアーマチュアプランジャが伸張した状態を示す図である。
【図３】図１及び図２に示す電磁式カムシャフト位置調整装置のカムシャフトがアーマチュアプランジャを押圧する、戻った状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ、本発明の電磁式カムシャフト位置調整装置について、図面を参照しつつ実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
以下の図面において、特に断らない限り、同じ参照記号は同じ意味を有する同じ部分を示す。
【００１８】
図１は、中心軸Ｘを有する電磁式カムシャフト位置調整装置１０を示している。電磁式カムシャフト位置調整装置１０は、鍋形状のハウジング１１と、その中に、中心軸Ｘに回転対称となるように設けられた、コイルユニット２０の励磁コイル２２とを有している。コイルユニット２０の励磁コイル２２は、コイルキャリア本体２３に着座している。ハウジング１１は、図１の上部側でカバ１２によって閉じられている。ハウジング１１の下部側には、開口部１３を有している。開口部１３には、中央開口部を有するアダプタ要素１４が着座しており、この中央開口部を介して、後述するようにカムシャフト８０のカムシャフト溝８２と噛み合ってカムシャフト８０の位置を調整するためのアクチュエータ要素が突出している。
【００１９】
アダプタ要素１４は、フランジ１００を貫通して延びている。このフランジ１００には、電磁式カムシャフト位置調整装置１０のハウジング１１が取り付けられている。
【００２０】
電磁式カムシャフト位置調整装置１０の内側には、電磁式カムシャフト位置調整装置１０の内側に位置する、カバ１２の表面から離間してポールコア３０が設けられている。ポールコア３０は、カムシャフト８０側に向けて形成されており、知られている制御円錐を提供するための、先端に行くほど細くなる円錐形の周面が形成されている。ポールコア３０とカバ１２との間には、永久磁石ディスクの形の永久磁石ユニット６０が設けられている。カバ１２、永久磁石ユニット６０及びポールコア３０は、そこで固定されており、好ましくは互いに隙間が無いようにハウジング１１内に配置されている。
【００２１】
図１から分かるように、ポールコア３０と永久磁石ディスク６０の両方は、リング状に設計されており、中央に開口部を有しており、この開口部を、螺旋バネであるバネ装置７０が通っている。螺旋バネ７０はここでは中心軸Ｘが中心となるように配置され、その図１の上部に示される端部は、カバ１２のリング状溝１２ａに支持されている。螺旋バネ７０は、反対の端部が鍋形状のアーマチュア４１の底部４２に支持されている。アーマチュア４１の底部４２から、アーマチュア４１の周壁４３が上方に延びて螺旋バネ７０を包囲している。アーマチュア４１の底部４２には開口部４６が設けられており、開口部４６からアーマチュアプランジャ４４の上端が突出している。アーマチュアプランジャ４４は、カムシャフト８０のための上述のアクチュエータ要素を形成する。アーマチュアプランジャ４４は、アーマチュア４１の底部４２を通過して突出する端部が保持ディスク４５によって包囲されており、これによりアーマチュア４１に固定されている。この固定は、係止リングと同様に、保持ディスク４５がアーマチュアプランジャ４４の上端の周囲溝に係合して、アーマチュア４１の底部４２の下端部がアーマチュアプランジャ４４の円形に突出したフランジ４４ａに作用することにより、保持ディスク４５によって達成される。
【００２２】
底部４２及び壁４３を有するアーマチュア４１は、アーマチュアプランジャ４４と共にアーマチュアユニット４０を形成する。アーマチュアユニット４０全体、すなわちアーマチュア４１およびアーマチュアプランジャ４４は、中心軸Ｘの軸方向に移動可能である。これは、アーマチュア４１の軸方向の移動の際に、アーマチュアに軸方向に固定されたアーマチュアプランジャ４４が一緒に移動することを意味する。このために、アーマチュア４１は、アーマチュア４１の軸方向移動を可能にするガイドソケット４７内に着座している。しかしながら、アーマチュアプランジャ４４と異なり、アーマチュア４１は、ガイドソケット４７内に取り付けられ、全く回転しないか、ほとんど回転しないように設けられている。このために、例えば、適切な溝部と舌部とによる接続構造が提供される。したがって、ガイドソケット４７は、例えば、中心軸Ｘに沿って平行に延在する長手方向の溝を有してもよく、その中に中心軸Ｘに沿って平行に延びる突出した長手方向の小径が、アーマチュア４１の周壁４３に係合する。より明瞭とするため、図１においては、アーマチュア４１とガイドソケット４７との間のそのような溝部と舌部とによる接続構造を示していない。他の変形例では、アーマチュア４１は、原則として、ガイドソケット４７に対して回転可能なように設けられてもよい。しかし、アーマチュア４１は、バネ装置７０によって加えられるバネ力に抗してのみ回転可能なようにバネ装置７０のバネ力によって軸方向に引っ張られている。対応するバネ力が大きい場合には、アーマチュア４１は、ほとんど回転しないように固定される。しかしながら、これと比較すると、アーマチュアプランジャ４４は、アーマチュア４１内で比較的容易に回転することができる。その結果、この解決策によって、アーマチュアプランジャ４４が動作中に回転するがアーマチュア４１は回転しないこととなる。
【００２３】
かくして、アーマチュア４１は中心軸Ｘに沿って軸方向に変位可能であるが回転はできないように設けられる一方、アーマチュアプランジャ４４のこのような回転は許容され、明示的に提供される。このために、アーマチュアプランジャ４４は、アーマチュア４１の底部４２の開口部４６内に回転可能に配置されている。このようなアーマチュアプランジャ４４の回転可能な配置は、例えば、一方でアーマチュア４１の開口部４６とアーマチュアプランジャ４４との間、更には保持ディスク４５の間隔とフランジ４４ａとの間に確かな遊びが設けられることによって達成される。
【００２４】
完全性を期すために、図１の表示に関連して、電磁式カムシャフト位置調整装置１０のハウジング１１内に固定して配置され、ポールコア３０と反対の磁性を示すフランジ形状のヨーク部３２が設けられていることに言及される。ポールコア３０およびヨーク部３２は、好ましくは別のスリーブ３６に、例えば溶接によって固定される。さらに、カバ１２もヨーク部３２も、シールリング３７、３８によってスリーブ３６に対してシールされている。
【００２５】
図１に示す電磁式カムシャフト位置調整装置１０は、以下のように動作する。この際、図２及び図３の説明を参照されたい。図２および図３は、それぞれ、後述する異なる動作条件における電磁式カムシャフト位置調整装置１０を示している。しかしながら、既知の参照番号は同じものを示している。
【００２６】
図１は、静止状態、すなわち励磁コイル２２が励磁されていない電磁式カムシャフト位置調整装置を示す図である。ここでは、アーマチュアプランジャ４４が最初はその頂部位置にあると仮定する。この状態では、永久磁石ユニット６０によって磁力が供給され、この磁力によりアーマチュアユニット４０がポールコア３０に引き付けられた状態が維持される。この際、本実施形態では、螺旋バネが設けられてバネ力を有するバネ装置７０のバネ力が、励磁コイル２２の非励磁状態での永久磁石ユニット６０の保持力よりも小さいことが重要である。
【００２７】
次のステップにおいて、励磁コイル２２に電流が流れ、それによって作用する力が永久磁石ユニット６０の力に反対に向けられる場合には、永久磁石ユニット６０の力は最小限にされるか相殺されるので、バネ装置７０のバネ力は、アーマチュアプランジャ４４上のアーマチュア４１を押し離すのに十分である。励磁コイル２２の対応する励磁の場合には、これが非常に迅速に実行され、カムシャフト８０のカムシャフト溝８２に係合し、対応してカムシャフト８０の位置を調整するために３ミリ秒以内にアーマチュアプランジャ４４を強制的に押し離すことができる。図２に示すようなアーマチュアプランジャ４４の最大伸張位置において、永久磁石ユニット６０の力はもはやアーマチュア４１を戻すのに十分ではない。
【００２８】
このような戻りは、図３に示すように、カムシャフト８０のカムシャフト溝８２がアーマチュアプランジャ４４を再び後退させるまで可能ではない。アーマチュア４１がポールコア３０に十分近くなるとすぐに、永久磁石６０の力が非常に大きくなり、アーマチュア４１は、図１に示す静止位置に再び到達するまでさらに引き戻される。
【符号の説明】
【００２９】
１０…電磁式カムシャフト位置調整装置
１１…ハウジング
１２…カバ
１２ａ…溝
１３…開口部
１４…アダプタ要素
２０…固定コイルユニット
２２…入力コイル
２３…コイルキャリア本体
３０…ポールコア
３２…ヨーク部
３６…スリーブ
３７…シールリング
３８…シールリング
４０…アーマチュアユニット
４１…アーマチュア
４２…底部
４３…壁
４４…アーマチュアプランジャ
４４ａ…フランジ
４５…保持ディスク
４６…開口部
４７…ガイドソケット
４８…環状フランジ
４９…ギャップ
５０…ガイドソケット
５２…フランジ
６０…永久磁石ユニット
７０…バネ装置
８０…カムシャフト
８２…カムシャフト溝
１００…フランジ
Ｘ…中心軸
【図１】
2017520714.tif 000003
【図２】
2017520714.tif 000004
【図３】
2017520714.tif 000005
【国際調査報告】
2017520714.tif 000006
2017520714.tif 000007
2017520714.tif 000008
2017520714.tif 000009