电磁凸轮轴调节器的制作方法

本发明涉及电磁凸轮轴调节器，其具有电枢单元，该电枢单元可通过给静止线圈单元通电的方式相对于极芯移动且具有电枢柱塞，且具有永磁单元，电枢单元在线圈单元未通电的情况下通过上述永磁单元被保持在静止状态。

背景技术：

这种电磁凸轮轴调节器从例如DE20 2011 052 220 U1中被已知。其中永磁单元具有盘状永磁体，其容纳在第一和第二磁导磁极盘之间。两个磁极盘在此与电枢柱塞焊接在一起。从电磁凸轮轴调节器的罩上凸起的电枢柱塞的端部与可在凸轮轴上调整的凸轮的周向槽相连接。当电磁凸轮轴调节器的线圈通电后，柱塞被压向凸轮轴的方向且在凸轮轴转动时被凸轮轴向后推。电磁凸轮轴调节器不具有弹簧单元。

EP 2 252 774 B1描述了另一电磁凸轮轴调节器，其也是放置在内燃机的凸轮轴的前侧且在对静止线圈单元通电后以及通过电枢单元或相应的电枢柱塞所产生的移动开始轴向移动凸轮轴调节器。此处的磁轭单元以这样的方式被支撑以使其可相对于线圈单元转动。相反，带电枢柱塞的电枢单元安装成在转动的磁轭和核心单元中保持静止。以此方式，整个的电枢单元和周围的磁轭单元可与凸轮轴一起转动。

最后，EP 1 421 591 B1也描述了一种电磁凸轮轴调节器。在此，永磁盘也设置在两个磁极盘之间，其相应地固定连接至电枢单元或电枢柱塞。永磁单元确保在静止状态，也就是说当线圈未通电时，电枢单元被保持在极芯上。直到线圈通电为止，反作用于永磁盘磁场和电枢单元上的磁场才被极芯所支撑的弹簧力所排斥。为此，螺旋弹簧被设置成，其弹簧力被设计成小于永磁盘在线圈单元未通电的情况下的支撑力。一旦螺旋弹簧的弹簧力大于永磁盘的吸引或支撑力，线圈的通电可被撤除且组件被保持在电枢柱塞的延伸状态，而不需向线圈提供电流。

技术实现要素：

本发明的目的是提供另一电磁凸轮轴调节器，其制造简单且允许非常快的切换时间，尤其是其切换时间小于三毫秒。

该目的通过具有专利权利要求1中所述特征的电磁凸轮轴调节器来实现。

对于根据本发明的电磁凸轮轴调节器必要的是，永磁单元固定地安装在罩盖和电磁驱动单元的极芯之间。此外，电枢柱塞设置成在电枢单元的电枢中可转动，且弹簧单元支撑在电枢单元的一部分上，优选地以转动固定或基本转动固定的方式安装。电枢单元的该部分可以是电枢本身，其中电枢柱塞可转动的就位。

这种电磁凸轮轴调节器的特点是，设计非常紧凑且切换时间很恒定(可以小于三毫秒)。此处尤其有利的是，永磁体固定地安装在罩盖和极芯之间。这就简化了电磁凸轮轴调节器的设计，因为永磁体无需轴承或导向衬套即可被安装。

在本发明的拓展中，电枢单元形成为锅形电枢，其底部设置有开口，电枢柱塞从开口中延伸。电枢柱塞在此优选地安装成使其在电枢中可转动。电枢柱塞在电枢中的转动安装的优点是，电枢本身可安装成使其在电磁凸轮轴调节器中仅可轴向偏移，但是旋转固定。

根据本发明的拓展，电枢单元或电枢在此可在导向衬套中被引导，以使其可轴向移动但旋转固定。这种转动固定可通过一定方式达到，例如在朝向电枢单元一侧的导向衬套和在朝向导向衬套的电枢单元的一侧上安装沿电磁凸轮轴调节器的中心轴延伸的舌槽引导件。

根据本发明的拓展，电枢柱塞从锅形电枢底部凸起且通过保持盘包括和保持在电枢中的底部，优选地以使得电枢柱塞可在电枢中且在保持盘的开口中持续转动的方式。

根据本发明提供的用于涉力支撑电枢单元向凸轮轴方向的移动的弹簧单元的一端被支撑在凸轮轴调节器中适当的表面上，例如在罩盖上，且其朝向凸轮轴的相对的一端支撑在电枢单元上。优选地，弹簧单元在此支撑在锅形电枢底部上的一端上。这样的优点是，弹簧单元的两端被支撑在操作过程中不转动或仅轻微转动的表面上，使得弹簧单元的支撑表面上不发生摩擦。因此，本发明的拓展中提出，上述保持盘的直径小于弹簧单元(优选地形成为螺旋弹簧)。因此，弹簧单元的前端可支撑在电枢单元的电枢底部上。

附图说明

根据本发明的电磁凸轮轴调节器将通过示范实施例参照附图予以详细说明，其中：

图1显示线圈未通电的静止状态下电磁凸轮轴调节器的纵截面，

图2显示图1中电枢柱塞伸出下的电磁凸轮轴调节器，且

图3显示返回状态下的图1和2中的电磁凸轮轴调节器，其中凸轮轴压抵电枢柱塞。

具体实施例

在以下的附图中，相同的参考符号标示具有相同含义的相同部件，除非另有说明。

图1显示具有中心轴X的电磁凸轮轴调节器10。电磁凸轮轴调节器10具有带线圈单元20的激励线圈22的锅形罩11，激励线圈22位于罩中以相对于中心轴X对称旋转。线圈单元20的激励线圈22位于线圈承载体23上。罩11通过图1上部所示的一侧上的盖12闭合。在其底侧，罩11具有开口13，其中带有中心开口的适配器元件14位于开口13中，用于调节凸轮轴80的致动器元件以下文将予以说明的方式突出穿过中心开口，致动器元件连接在凸轮轴80的凸轮轴槽82中。

适配器元件14延伸穿过法兰100。电磁凸轮轴调节器10的罩11位于该法兰100上。

在电磁凸轮轴调节器10的内侧上，极芯30设置成离开朝向电磁凸轮轴调节器10的内侧的盖12上的表面一定的距离。极芯30朝向凸轮轴80定向且形成为具有锥形周向表面，以用于以已知的方式提供控制锥。在极芯30和盖12之间，设置有永磁盘形式的永磁单元60。盖12、永磁单元60和极芯30在此为静止的且优选地彼此无间隙地放置在罩11内。

如图1中所示，极芯30和永磁盘60设计成环形且具有中心开口，弹簧单元70(表现为螺旋弹簧)延伸穿过该中心开口。螺旋弹簧(coil spring)70在此朝中心轴X居中定向且图1的上部所示的其一端支撑在盖12的环形槽12a中。螺旋弹簧70的相对一端支撑在锅形电枢41的底部42上。电枢41的外周壁43从电枢41的底部42向上延伸并包围螺旋弹簧70。电枢41的底部42具有开口46，电枢柱塞44的上端从开口46中凸起。电枢柱塞44形成上述凸轮轴80的致动器元件。电枢柱塞44从电枢41的底部42凸起的一端由保持盘45包围且由此固定在电枢41上。该固定得以通过保持盘45实现，是因为其与电枢柱塞44上端的周向槽以与锁紧环相似的方式连接，且在电枢41底部42的底端与环形凸起的电枢柱塞44的法兰44a相互作用。

电枢41包括其底部42和其壁43与电枢柱塞44一起形成电枢单元40。整个电枢单元40，即电枢41和电枢柱塞44沿中心轴X的轴向可移动。这意味着在电枢41轴线移动时，轴向固定在电枢上的电枢柱塞44也同时移动。为此，电枢41位于导向衬套47中以允许电枢41的轴向移动。然而，与电枢柱塞44不同，电枢41安装在导向衬套47内以使其不能或基本上不会转动。为此，例如，适当的舌槽连接(groove-and-tongue)被设置。因此，导向衬套47可具有例如与中心轴X平行延伸的纵向槽，同样与中心轴X平行延伸的凸起纵向腹板在该槽中连接至电枢41的周向壁43上。为更清晰地显示起见，电枢41和导向衬套47之间的舌槽连接未在图1中示出。尽管在另一变形中电枢41原则上可设置成可相对于导向衬套47转动，但是由于弹簧单元70的弹簧力的作用，电枢41在轴向被预张紧以此方式使得电枢41仅可抵抗弹簧单元70所施加的弹簧力而转动。在相应较大程度的弹簧力的情况下，电枢41被放置以使其实际上被旋转固定。然而，与此相比，电枢柱塞44可相对轻松地在电枢41中转动。因此，这一方案导致电枢柱塞44在操作中将转动，而电枢41不转动。

因此，当电枢41沿中心轴X轴向可偏移但不可转动的同时，电枢柱塞44被允许且明确设置成可转动。为此，电枢柱塞44被放置在电枢41的底部42中的开口46中以便于可转动。电枢柱塞44的可转动设置可通过例如以下方式达到，即一方面在电枢41的开口46和电枢柱塞44之间提供一定的间隙且在保持盘45和法兰44a的距离之间提供一定的间隙。

为了完整起见，应注意在图1的显示中，法兰状磁轭部32被设置，其被放置以使其在电磁凸轮轴调节器10的罩11中保持固定，并且构成极芯30的磁对应件(counterpiece)。极芯30和磁轭部32优选地固定在另一衬套36上，例如通过焊接。此外，盖12和磁轭部32通过密封环37、38相对于衬套36密封。

图1所示的电磁凸轮轴调节器10按照如下方式操作。这方面同样参考图2和3中的表示，其显示分别在以下将予以说明的不同的操作条件下的电磁凸轮轴调节器10。然而，已知的参考符号是相同的。

图1显示静止状态(即激励线圈22未被激励)下的电磁凸轮轴调节器。在此，假定电枢柱塞44最初位于其顶部位置。在此情况下，磁力通量由永磁单元60提供，其保持电枢单元40被吸引至极芯30。在此重要的是，弹簧单元70(即在示范实施例中设置的螺旋弹簧)具有的弹簧力被设置成小于永磁单元60在激励线圈22未被激励的状态下的保持力。

如果在下一步中，电流流过激励线圈22以使由此产生的力抵消永磁单元60的力，永磁单元60的力被最小化或撤销，使得弹簧单元70的弹簧力足以促使电枢柱塞44上的电枢41离开。在激励线圈22被相应激励的情况下，这一过程可快速进行以使得促使电枢柱塞44远离可在不到3毫秒之内完成，以便于卡合到凸轮轴80的凸轮轴槽82中以及相应地调整凸轮轴80。在图2所示的电枢柱塞44的最大延伸状态下，永磁单元60的力则不再足以让柱塞41返回。

该返回在图3所示的凸轮轴80的凸轮轴槽82迫使电枢柱塞44返回之前将是不可能的。一旦电枢41离极芯30足够近，永磁体60的力通量变大使得电枢进一步被拉回至其静止状态，直至后者抵达图1所示的其静止位置。

参考符号：

10 电磁凸轮轴调节器

11 罩

12 盖

12a 槽

13 开口

14 适配器元件

20 固定线圈单元

22 激励线圈

23 线圈承载体

30 极芯

32 磁轭部

36 衬套

37 密封环

38 密封环

40 电枢单元

41 电枢

42 底部

43 壁

44 电枢柱塞

44a 法兰

45 保持盘

46 开口

47 导向衬套

48 电枢法兰

49 间隙

50 导向衬套

52 法兰

60 永磁单元

70 弹簧单元

80 凸轮轴

82 凸轮轴槽

100 法兰

X 中心轴