[0001] Die Erfindung betrifft einen Magnetsteller für einen Nockenwellenversteller, mit
einem Gehäusegrundkörper, mit an dem Gehäusegrundkörper vorgesehenen Aufnahmeabschnitten
zur Aufnahme von wenigstens einem Magnetkörper, wobei der Magnetkörper zur Betätigung
eines koaxial zur Nockenwelle angeordneten, die Verstellung der Nockenwelle bewirkenden
Stellmittels vorgesehen ist. Als Stellmittel können insbesondere Hydraulikventile
Verwendung finden, die von dem Magnetkörper in axialer Richtung betätigbar sind.
[0002] Bekannte Magnetsteller weisen einen Gehäusegrundkörper aus Metallguss, insbesondere
aus Aluminiumguss, auf. An den Gehäusegrundkörper sind die Magnetkörper angeschraubt.
Zur Versorgung der Magnetkörper mit elektrischem Strom ist eine Verkabelung erforderlich.
Solche Nockenwellenversteller sind beispielsweise aus der DE 196 54 926 A1 oder der
DE 199 55 507 A1 bekannt. Diese Nockenwellensteller sind in der Antriebsverbindung
der Nockenwelle zur Kurbelwelle angeordnet und über eine zentrale Spannschraube getragen,
die ihrerseits koaxial zur Nockenwelle in diese eingreift und die Verbindung zur Nockenwelle
herstellt. Die Spannschraube ist in ihrem an die Nockenwelle anschließenden Bereich
Träger der zur Verstellung der Phasenlage der Nockenwelle zur Kurbelwelle gegeneinander
verdrehbaren Übertragungsteile des Nockenwellenverstellers. Die Spannschraube ist
bezüglich der Nockenwelle zentriert, die in dem an die Nockenwelle anschließenden
Bereich des Schraubschaftes das Gehäuse eines Steuerschiebers bildet, der seinerseits
über den Magnetsteller verschiebbar ist. Der Magnetsteller ist zum Gehäuse der Brennkraftmaschine
festlegbar, während der mit dem Magnetsteller zusammenwirkende Anker mit dem Steuerschieber
verbunden ist. Diese Anordnung des Magnetstellers außen am Gehäuse der Brennkraftmaschine
hat den Vorteil, dass der Magnetsteller auf den Anker nach der Montage der Nockenwelle
und des Nockenwellenstellers ausgerichtet werden kann, so dass sich zwischen dem Magnetkörper
und dem Anker vergleichsweise kleine Spaltquerschnitte ergeben, wie sie erforderlich
sind, um hinreichend große Stellkräfte bei verhältnismäßig kleiner Spulen- und Magnetkörpergröße
zu realisieren.
[0003] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Magnetsteller bereitzustellen,
der einfach und kostengünstig in der Herstellung ist und der insbesondere Verkabelungsaufwand
einspart.
[0004] Diese Aufgabe wird mit einem Magnetsteller der eingangs genannten Art erfindungsgemäß
dadurch gelöst, dass der Gehäusegrundkörper aus Kunststoff, insbesondere glasfaserverstärktem
Kunststoff, ist und dass an den Kunststoff angeordnet oder in den Kunststoff eingespritzt
Leiterbahnen vorgesehen sind, die einen zentralen elektrischen Anschluss mit dem wenigstens
einen Magnetkörper und/oder mit die Verstellung bzw. die Bewegung der die Nockenwelle
erfassenden Sensorelemente verbinden. Der Kunststoff ist vorteilhafterweise ein Thermoplast.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass ausgehend von dem einen zentralen Anschluss sämtliche
elektrischen Strom benötigende Bauteile des Magnetstellers mittels der Leiterbahnen
versorgt werden. Eine Verkabelung der Magnetkörper entfällt folglich. Bei in den Kunststoff
eingespritzten Leiterbahnen ist vorteilhaft, dass diese nicht zugänglich sind und
folglich nicht beschädigt werden können. Neben einer Minimierung der Anzahl der elektrischen
Steckverbindungen wird die Anzahl der Bauteile der Vorrichtung reduziert. Insgesamt
baut der erfindungsgemäße Magnetsteller sehr kompakt.
[0005] Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht am Gehäusegrundkörper Taschen
zur Aufnahme der Sensorelemente vor. Dies hat den Vorteil, dass separate Schutzgehäuse
der Sensorelemente entfallen können. Die Sensorelemente können so in den Gehäusegrundkörper
eingebettet werden, dass sie nicht oder nur schwer zugänglich sind. Zur sicheren Befestigung
der Sensorelemente können diese nach dem Einsetzen in die jeweiligen Taschen mit einem
entsprechenden Kunststoff vergossen werden.
[0006] Vorteilhafterweise liegen die Taschen im Bereich zwischen zwei Aufnahmeabschnitten.
Dies hat den Vorteil, dass die Taschen bzw. die Sensorelemente örtlich nahe beieinander
liegen, wodurch die Leiterbahnen relativ kurz und damit störunanfällig und leichtmontierbar
gehalten werden können.
[0007] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dann, wenn die
Sensorelemente auf einer Leiterplatine angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass
zusätzliche, erforderliche elektrische Bauteile gemeinsam vormontiert und gehandhabt
werden können.
[0008] Besonders vorteilhaft ist, wenn mehrere Sensorelemente, vorzugsweise alle Sensorelemente,
auf einer Leiterplatine angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass die Sensorelemente
zusammen mit der gemeinsamen Leiterplatine vormontiert werden können und mit dieser
handhabbar sind. Material- und Fertigungsaufwand wird folglich reduziert.
[0009] Vorzugsweise weist der Gehäusegrundkörper eine Aufnahme für die Leiterplatine auf.
Die Leiterplatine ist dann schützend in der Aufnahme angeordnet. Vorteilhafterweise
überragt die Leiterplatine den Gehäusegrundkörper nicht. Die Oberflächengestaltung
der Aufnahme entspricht vorteilhafterweise dem Negativ der Topographie der Leiterplatine.
[0010] Die Aufnahme liegt vorteilhafterweise im Bereich zwischen zwei Aufnahmeabschnitten.
Mit der einen Platine können folglich mehrere, insbesondere zwei Sensorelemente mit
Strom versorgt werden. Jeweils ein Sensorelement ist zur Erfassung der Drehbewegung
einer Nockenwelle vorgesehen.
[0011] Bei einer Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich die Leiterbahnen von dem
zentralen Anschluss zur Aufnahme und kontaktieren die Leiterplatine. Damit entfällt
Verkabelungsaufwand zwischen Aufnahme und Platine.
[0012] Eine andere, vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus,
dass die Leiterbahnen mit den Magnetkörpern über die Leiterplatinen elektrisch verbunden
sind. Dies hat den Vorteil, dass lediglich die Leiterplatine mit Strom zu versorgen
ist. Über die Leiterplatine werden dann die Magnetkörper bestromt. Liegt die Leiterplatine
zwischen zwei Aufnahmeabschnitten, so kann sie beispielsweise beide Magnetkörper mit
Strom versorgen.
[0013] Die Magnetkörper sehen hierbei elektrische Anschlussmittel vor, die sich bis hin
zur Aufnahme erstrecken und die Leiterplatine kontaktieren. Dadurch entfällt Verkabelungsaufwand
zwischen der Leiterplatine und den Magnetkörpern.
[0014] Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass sämtliche Leiterbahnen
parallel nebeneinander verlaufen und vorzugsweise in einer Ebene liegen. Dies hat
den Vorteil, dass die Gefahr von Fehlkontakten bei sich kreuzenden Leiterbahnen vermieden
wird.
[0015] Erfindungsgemäß ist ferner denkbar, dass die Sensorelemente koaxial zur Längsachse
des Magnetkörpers bzw. der jeweiligen Nockenwelle verlaufen. Hierdurch kann eine genaue
und einfache Befestigung der Sensorelemente an dem Gehäusegrundkörper erfolgen.
[0016] Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass ein Sensorelement jeweils
ein mit dem jeweiligen Stellmittel bzw. mit der jeweiligen Nockenwelle drehfest gekoppeltes
Geberrad erfasst. Das Geberrad kann hierbei so ausgebildet sein, dass es über einen
bestimmten Winkelabschnitt Signale an das Sensorelement abgibt. Denkbar ist, dass
das Geberrad wenigstens abschnittsweise magnetisiertes Material aufweist, wobei dann
das Sensorelement als Magnetfeldsensorelement ausgebildet ist.
[0017] Vorzugsweise ist das Geberrad als Stanz- oder Biegeteil ausgebildet. Insbesondere
dann, wenn die Sensorelemente koaxial zur Längsachse des Magnetkörpers verlaufen,
bieten sich Stanz- und/oder Biegeteile an, deren Geberabschnitte senkrecht zur Längsachse
der Sensorelemente bzw. des Magnetkörpers oder der Nockenwelle verlaufen.
[0018] Vorteilhafterweise ist der Magnetkörper als Druckmagnet ausgebildet. Bei Bestromung
des Magnetkörpers wird folglich auf die mit dem Magnetkörper zusammenwirkenden Stellmittel
in axialer Richtung Druck ausgeübt. Über beispielsweise Druckfedern kann das Stellmittel
in seine Ausgangslage rückgeführt werden.
[0019] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden
Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert ist.
[0020] In der Zeichnung zeigen:
- Fig. 1:
- einen erfindungsgemäßen Magnetsteller in perspektivischer Ansicht von schräg oben;
- Fig. 2:
- den Magnetsteller gemäß Fig. 1 in Explosionsdarstellung;
- Fig. 3:
- einen zweiten erfindungsgemäßen Magnetsteller in perspektivischer Ansicht von schräg
oben;
- Fig. 4:
- den Gehäusegrundkörper des Magnetstellers gemäß Fig.3; und
- Fig. 5, 6, 7 und 8:
- verschiedene Einzelteile des Magnetstellers gemäß Fig. 3.
[0021] In den Fig. 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßer Magnetsteller 10 für einen Nockenwellenversteller,
der nicht dargestellt ist, gezeigt. Der Magnetsteller 10 umfasst einen Gehäusegrundkörper
12, der über Befestigungsabschnitte 14 an ein Gehäuse angeflanscht werden kann, das
die Nockenwelle und Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors beinhaltet.
[0022] Der an einem nicht dargestellten Gehäuse einer Brennkraftmaschine anschraubbare Gehäusegrundkörper
12 weist gemäß Fig. 2 zwei kreiszylindrische Durchbrüche 16 auf. Um die Durchbrüche
16 herum ist jeweils ein Aufnahmeabschnitt 18 zur Anordnung von jeweils einem Magnetkörper
20 vorgesehen.
[0023] Der aus Kunststoff ausgebildete und vorzugsweise glasfaserverstärkte Gehäusegrundkörper
12 sieht an seiner Oberseite zwei Taschen 22 vor, in die jeweils ein Sensorelement
24 eingesetzt werden kann. Die beiden in der Fig. 2 deutlich zu erkennenden Sensorelemente
24 sind jeweils auf einer Leiterplatine 26 angeordnet. Die Oberflächengestaltung der
Taschen 22 entspricht im Wesentlichen dem Negativ der Topographie der Sensorelemente
24 Dadurch wird ein sicheres Sitzen der Sensorelemente 24 in den Taschen gewährleistet.
[0024] Fig. 2 zeigt in den Grundkörper 12 eingespritzte Leiterbahnen 28, deren freie Enden
30 in einen zentralen elektrischen Anschluss 32 münden. Die freien Enden 30 der Leiterbahnen
28 sind dabei abgebogen und ragen aus dem Gehäusegrundkörper 12 heraus. Sie werden
von einem an den Gehäusegrundkörper 12 angeformten Steckeranschluss 34 schützend umgeben.
[0025] Die freien Enden 36 der Leiterbahnen 28 ragen im Bereich der Magnetkörper 20 aus
dem Gehäusegrundkörper 12 heraus. Diese freien Enden 36 werden im montierten Zustand
mit an den Magnetkörpern 20 vorgesehenen Anschlussmitteln 38 kontaktiert. Die Kontaktierung
erfolgt vorteilhafterweise beim Aufsetzen der Magnetkörper 20 in ihrer vorgesehenen
Position auf die Aufnahmeabschnitte 18. Zur dauerhaften Kontaktierung werden die freien
Enden 36 vorteilhafterweise mit den Anschlussmitteln verlötet oder verschweißt. Zur
Befestigung der Magnetkörper 20 an dem Gehäusegrundkörper 12 sind Befestigungsschrauben
40 vorgesehen. Zwischen dem Gehäusegrundkörper 12 und den Magnetkörpern 20 sind vorteilhafterweise
Dichtringe eingelegt oder angespritzt.
[0026] Die Leiterbahnen 28 sehen ferner freie Enden 42 vor, die sich innerhalb des Gehäusegrundkörpers
12 bis hin zu den Taschen 22 erstrecken. Beim Einsetzen der Sensorelemente 24 samt
Leiterplatinen 26 erfolgt eine Kontaktierung der Leiterplatinen 26 mit den freien
Enden 42 der Leiterbahn 28.
[0027] Zum dauerhaften Haltern der Sensorelemente 24 samt Leiterplatinen 26 und den Anschlussmitteln
38 mit den freien Enden 42 der Leiterbahnen 28 werden die entsprechenden Bereiche
mit Vergussmittel 44, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, aufgefüllt.
[0028] Die Fig. 3 bis 8 zeigen einen zweiten erfindungsgemäßen Magnetsteller 50. Die dem
Magnetsteller 10 entsprechenden Bauteile sind bei dem Magnetsteller 50 mit entsprechenden
Bezugszahlen versehen.
[0029] Der Magnetsteller 50 unterscheidet sich von dem Magnetsteller 10 dadurch, dass die
Sensorelemente 24 auf einer gemeinsamen Leiterplatine 52 angeordnet sind. Die Leiterplatine
52, die insbesondere in Fig. 6 deutlich zu erkennen ist, ist in einer Aufnahme 54
im montierten Zustand angeordnet. Die Aufnahme 54 liegt im Bereich zwischen den beiden
Aufnahmeabschnitten 18.
[0030] Die in der Fig. 5 dargestellten Leiterbahnen 56 erstrecken sich von dem zentralen
Anschluss 32 zur Aufnahme 54, wobei die freien Enden 58 im zentralen Anschluss 32
aus dem Gehäusegrundkörper 12 herausragen. Die freien Enden 60 der parallel zueinander
verlaufenden, in einer mehrfach gebogenen Ebene liegenden Leiterbahnen ragen im Bereich
der Aufnahme 54 aus dem Gehäusegrundkörper 12 heraus. Beim Einlegen der Leiterplatine
52 in die Aufnahme 54 wird die Leiterplatine 52 mit den freien Enden 60 kontaktiert,
wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Beim Aufsetzen der Magnetkörper auf die Aufnahmeabschnitte
18 werden die Anschlussmittel 62 der Magnetkörper 20 mit Kontakten der Leiterplatine
52 kontaktiert. Die Bestromung der Magnetkörper 20 erfolgt folglich, wie deutlich
aus Fig. 7 hervorgeht, über die Leiterplatine 52.
[0031] Im an das nicht dargestellte Gehäuse der Brennkraftmaschine angeflanschten Zustand
ist auf der dem Magnetkörper 20 abgewandten Seite des Gehäusegrundkörpers 12 ein mit
dem jeweiligen Sensorelement 24 zusammenwirkendes, mit dem jeweiligen Stellmittel
bzw. mit der jeweiligen Nockenwelle drehfest gekoppeltes Geberrad 64 vorgesehen. Das
der Drehbewegung des Stellmittels bzw. der Nockenwelle folgende Geberrad weist verschiedene
Geberabschnitte 66 auf, die bei Vorbeiführen an dem Sensorelement 24 zu einem Sensorsignal
führen. Das Geberrad 64 ist vorteilhafterweise als Stanzund Biegeteil ausgebildet,
das in der Herstellung kostengünstig ist.
[0032] Die Sensorelemente 24 sind bei dem Magnetsteller 50 koaxial zur Längsachse der Magnetkörper
20 angeordnet. Die Geberabschnitte 66 erstrecken sich deshalb weitgehend in einer
zur Längsachse der Magnetkörper 20 senkrecht verlaufenden Ebene.
[0033] Bei Bestromung der Magnetkörper 20 wirkt ein Magnetfeld auf einen nicht dargestellten
Anker, der mit den Stellmitteln bzw. mit der Nockenwelle gekoppelt ist. Je nach Ausführungsform
der Magnetkörper wird über das erzeugte Magnetfeld entweder der Anker in Richtung
der Magnetkörper 20 axial angezogen oder abgestossen. Hierdurch erfolgt ein axiales
Verstellen der Stellmittel.
[0034] Der Magnetsteller 50 hat gegenüber dem Magnetsteller 10 den Vorteil, dass durch Verlegen
der Sensorelemente in die Nähe des zentralelektrischen Anschlusses 32 die Leiterbahnen
56 gegenüber den Leiterbahnen 28 stark vereinfacht sind. Ferner wird durch zentrales
Anordnen der Sensorelemente 24 die Verwendung von lediglich einer Leiterplatine 52
möglich, wodurch die Sensorelemente 24 mit der Leiterplatine 52 als gemeinsame Vormontagegruppe
gehandhabt werden können.
[0035] Beide beschriebenen Magnetsteller 10 und 50 haben den Vorteil, dass sie ausschließlich
von der Oberseite her montierbar sind. Die einzelnen Bauteile können senkrecht zur
Grundfläche des Gehäusegrundkörpers bestückt werden. Das Bestücken kann maschinell
erfolgen.
[0036] Nachdem die Leiterplatine 52 und die Magnetkörper 20 montiert sind, kann bei dem
Magnetsteller 50, entsprechend dem Magnetsteller 10, die Aufnahme 54 mit Vergussmittel
versiegelt werden.
[0037] Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten
Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich
sein.
1. Magnetsteller (10, 50) für einen Nockenwellenversteller, mit einem Gehäusegrundkörper
(12), mit an dem Gehäusegrundkörper (12) vorgesehenen Aufnahmeabschnitten (18) zur
Aufnahme von wenigstens einem Magnetkörper (20), wobei der Magnetkörper (20) zur Betätigung
eines koaxial zur Nockenwelle angeordneten, die Verstellung der Nockenwelle bewirkenden
Stellmittels vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusegrundkörper (12) aus Kunststoff, insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoff,
ist und dass an den Kunststoff angeordnet oder in den Kunststoff eingespritzt Leiterbahnen
(28, 56) vorgesehen sind, die einen zentralen elektrischen Anschluss (32) mit dem
wenigstens einen Magnetkörper (20) und/oder mit die Verstellung bzw. die Bewegung
der Nockenwelle erfassenden Sensorelementen (24) verbinden.
2. Magnetsteller (10, 50) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusegrundkörper (12) Taschen (22, 54) zur Aufnahme der Sensorelemente (24)
aufweist.
3. Magnetsteller (10, 50) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächengestaltung der Taschen (22, 54) im Wesentlichen dem Negativ der Topographie
der Sensorelemente (24) entspricht.
4. Magnetsteller (50) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (54) im Bereich zwischen zwei Aufnahmeabschnitten (18) liegen.
5. Magnetsteller (10, 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelemente (24) auf einer Leiterplatine (26, 52) angeordnet sind.
6. Magnetsteller (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensorelemente (24), vorzugsweise alle Sensorelemente (24), auf einer Leiterplatine
(52) angeordnet sind.
7. Magnetsteller (50) nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusegrundkörper eine Aufnahme (54) für die Leiterplatine (52) aufweist.
8. Magnetsteller (50) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (54) im Bereich zwischen zwei Aufnahmeabschnitten (18) liegt.
9. Magnetsteller (10, 50) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Leiterbahnen (28, 52) von dem zentralen Anschluss (32) zur Aufnahme (22,
54) erstrecken und die Leiterplatine (26, 52) kontaktieren.
10. Magnetsteller (50) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (56) mit den Magnetkörpern (20) über die Leiterplatine (52) elektrisch
verbunden sind.
11. Magnetsteller (50) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetkörper (20) elektrische Anschlussmittel (62) aufweisen, die sich bis hin
zur Aufnahme (54) erstrecken und die Leiterplatine (52) kontaktieren.
12. Magnetsteller (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Leiterbahnen (56) parallel nebeneinander verlaufen und vorzugsweise in
einer Ebene liegen.
13. Magnetsteller (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelemente (24) koaxial zur Längsachse des Magnetkörpers (20) verlaufen.
14. Magnetsteller (10, 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensorelement (24) jeweils ein mit dem jeweiligen Stellmittel bzw. mit der jeweiligen
Nockenwelle drehfest gekoppeltes Geberrad (64) erfasst.
15. Magnetsteller (50) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Geberrad (64) als Stanzund/oder Biegeteil ausgebildet ist.
16. Magnetsteller (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkörper (20) als Druckmagnet ausgebildet ist.