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Die
Erfindung betrifft einen Magnetverbinder der geeignet ist, zwei
Bauteile miteinander zu verbinden, wobei an einem der Bauteile wenigstens
ein Magnet und an dem anderen Bauteil wenigstens ein Anker aus ferromagnetischem
Material oder ein gegenpoliger zweiter Magnet angeordnet ist.
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Derartige
Magnetverbinder, Magnetverschlüsse oder Magnetschnäpper
sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Die sinkenden Preise
von Hochleistungsmagneten führen dazu, daß auf
Grund der hohen Feldstärken dieser Magnete neuartige Magnetverbinder
entwickelt werden können. Die hohen Magnetkräfte
sind für verschiedene Anwendungen erwünscht, weisen
jedoch den Nachteil auf, daß die Magneten auf Grund ihrer
Sprödigkeit zerstört werden können, wenn
der Anker auf die Magnetoberfläche hart auftrifft. Dieser
unerwünschte Effekt, d. h. die Gefahr der Zerstörung
ist um so stärker, je stärker die magnetische
Anziehungskraft ist.
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Um
den Aufprall des Ankers auf die Magnetoberfläche zu vermeiden,
ist aus dem Stand der Technik bekannt, den Aufprall abzufedern.
So zeigt die
DE 3631092 einen
Magnetverbinder, bei dem zwischen dem Magnet und dem Anker eine
federnde Platte zwischengefügt ist. Damit wird der Aufprall
des Ankers auf den Magneten abgeschwächt. Der Nachteil
dieser Lösung besteht jedoch darin, daß die Federkraft
der Magnetkraft entgegen gerichtet ist und daher die Magnethaltekraft
um den Betrag der Federkraft geschwächt wird.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht in der Lösung des technischen
Widerspruchs, einerseits den Aufprall des Magneten auf den Anker
abzufedern und andererseits die Magnethaltekraft nicht durch die
gegengerichtete Federkraft der Dämpfungsfeder zu verringern.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Magnetverbindung nach Anspruch 1 gelöst.
Die Magnetverbindung hat erfindungsgemäß Dämpfungselemente
aus Kunststoff mit einer vorbestimmten viskoelastischen Eigenschaft.
Die Dämpfungselemente sind so angeordnet, daß beim
Verbinden der Magnetverbindungen zuerst die Dämpfungselemente
in mechanischen Prellkontakt kommen, wodurch die Dämpfungselemente
nach einer vorbestimmten Zeit t1 auf ein
vorbestimmtes Maß zusammengepreßt werden und die Magnetpolfläche
und die Ankerfläche auf ein vorbestimmtes Maß a1 beabstandet in Gegenüberlage liegen.
Durch die viskoelastische Eigenschaft ziehen sich Magnet und Anker
innerhalb einer vorbestimmten Zeit t2 in
die Endposition. Diese vorbestimmte Zeit t2 ist
von den Eigenschaften des viskoelastischen Materials und der Magnetkraft
abhängig. Im Ausführungsbeispiel wird erläutert,
daß das Material unter dem durch die Magnetkraft erzeugten
Druck fließt und somit nach Ablauf der vorbestimmten Zeit
t2 einen erheblich kleineren Gegendruck
aufbaut als eine mechanische Feder.
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Durch
die Erfindung wird einerseits ein hartes Aufeinanderschlagen der
Ankerfläche auf die Magnetpolfläche genauso vermieden
wie bei einer mechanischen Federung. Andererseits wird der prinzipbedingte
Nachteil der Feder vermieden, die bei zunehmender Belastung eine
zunehmende Federkraft aufbaut und so die Magnethaltekraft der Magnetverbindung
schwächen würde.
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Die
Erfindung umfaßt auch Magnetverbindungen, bei denen mit
Hilfe von Abstandshalter ein direktes Aufeinanderprallen von Magnet
und Anker vermieden werden soll. In diesem Fall werden die in Prellkontakt
kommenden Flächen der Abstandshalter viskoelastisch ausgebildet.
Dadurch wird ebenfalls der vorstehend beschriebene zweistufige Zeitverlauf t1, t2 erreicht.
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In
vorteilhaften Weiterbildungen nach den Ansprüchen 2, 3
und 4 sind die Dämpfungselemente zwischen der Magnetpolfläche
und der Ankerfläche oder außerhalb der Magnetpolfläche
und der Ankerfläche oder zwischen und außerhalb
der Magnetpolfläche und der Ankerfläche angeordnet.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 5 liegt die vorbestimmte
Zeitdauer t2 der viskoelastischen Deformation
der Dämpfungselemente zwischen 0,001 Sekunden und 3 Sekunden.
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Kurze
Deformationszeiten im Bereich von 0,001 bis 0,1 Sekunden werden
bevorzugt, wenn die maximale Magnethaltekraft sehr schnell zur Verfügung
stehen muß, d. h. wenn die Magnetverbindung schnell belastet
wird.
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Längere
Deformationszeiten im Bereich von 0,1 bis 3 Sekunden werden bevorzugt,
wenn die maximale Magnethaltekraft nicht sofort zur Verfügung stehen
muß, d. h. wenn die Magnetverbindung nicht schnell belastet
wird. Eine typische Anwendung dafür ist ein Verschluß an
einem Behältnis, wie z. B. an einer Schultasche. Wird die
Schultasche verschlossen, so wird bei einer typischen Benutzung
der Tasche der Verschluß nicht sofort nach dem Verschließen
belastet. Es reicht aus, wenn sich z. B. erst nach ca. 2 Sekunden
die maximale Haltekraft des Verschlusses einstellt.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 6 sind die Magnetpolfläche
und die Ankerfläche mit einer Kunststoffolie überzogen,
so daß keine metallische Berührung auftritt, wodurch
die Beschädigung der empfindlichen Magnetoberfläche
noch weiter verringert wird. Diese Ausführungsform ist
besonders für Magnetverbinder geeignet, bei denen sich
die Magnetfläche und die Ankerfläche berühren und
die Trennung des Ankers vom Magneten durch eine seitliche Relativbewegung
erfolgt, d. h. wenn der Anker vom Magneten abgeschoben wird. Die
Kunststoffolie verhindert dann ein Kratzen und Fressen der Berührungsflächen.
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Es
ist für den Fachmann klar, daß an Stelle eines
ferromagnetischen Ankers äquivalent ein gegenpoliger Magnet
verwendet werden kann. Weiterhin ist klar, daß auch Magnetverbindungen
mit Gruppen von Magneten und Ankern nach dem gleichen Erfindungsgedanken
anwendbar sind.
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Die
Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit schematischen Zeichnungen näher erläutert.
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1a, 1b zeigen
je einen Querschnitt durch einen zweiteiligen Magnetverbinder gemäß der Erfindung.
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2a, 2b zeigen
zum Vergleich je einen Querschnitt durch einen zweiteiligen Magnetverbinder
aus dem Stand der Technik.
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3a, 3b zeigen
je einen Querschnitt durch einen zweiteiligen Magnetverbinder gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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4a–4d zeigen
einen zweiteiligen Magnetverbinder gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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Die 1a und 1b zeigen
einen zweiteiligen Magnetverbinder mit einem Steckerabschnitt 1 und
einem Magneten 2, der in den passenden Aufnahmeabschnitt 3 des
Gegenstücks 4 steckbar ist, in welchem ein ferromagnetischer
Anker 5 angeordnet ist. Zwischen der Oberfläche
des Magneten 2 und der Oberfläche des Ankers 5 ist
eine Dämpfungsscheibe 6 aus viskoelastischem Material
angeordnet.
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Der
Kraftpfeil F1 zeigt die Größe
der Haltekraft der Magnetverbindung zu einem Zeitpunkt t0. Diese Haltekraft F1 liegt
dann vor, wenn die Dämpfungsscheibe 6 noch nicht
durch die Magnetkraft zusammengedrückt wurde. F1 kann experimentell ermittelt werden, in
dem eine nicht deformierbare Plastikscheibe gleicher Dicke eingelegt
wird und die Haltekraft F1 gemessen wird.
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Wenn
nach einer vorbestimmten Zeit t2, die von
den viskoelastischen Eigenschaften der Dämpfungsscheibe 6 und
der Magnetkraft abhängt, die Dämpfungsscheibe 6,
wie in 1b gezeigt, auf einen Endzustand
zusammengedrückt ist, ist die Haltekraft F2 größer
als F1, da sich der Spalt zwischen der Magnetoberfläche
und der Ankeroberfläche verringert hat.
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Wenn
die Magnetverbindung zusammengesteckt wird, dämpft die
Dämpfungsscheibe 6 den Aufprall. In diesem Beispiel
wurde ein Dämpfungsmaterial gewählt, daß sich
in Abhängigkeit von der vorgegebenen Magnetkraft in 0,5
Sekunden auf 80% des Endzustandes zusammendrückt. Wenn
die Magnetverbindung geöffnet wird, dehnt sich die Dämpfungsscheibe 5 in
wenigen Sekunden wieder auf ihre ursprüngliche Dicke aus.
Derartige Kunststoffe sind dem Fachmann bekannt, so daß er
in Abhängigkeit von den konstruktiven Erfordernissen lediglich
den passenden Kunststoff auszuwählen hat.
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Zum
Vergleich wird die 2 erläutert,
die den Stand der Technik repräsentiert und die eine baugleiche
Magnetverbindung wie in 1 zeigt. Jedoch
ist anstelle einer viskoelastischen Dämpfungsscheibe 6 eine
Dämpfungsscheibe 6' aus Gummi eingefügt.
Der Gummi verhält sich wie eine Feder, die bei einer vorbestimmten
Belastung eine vorbestimmte Deformation und eine vorbestimmte Rückstellkraft aufweist.
Wenn die Magnetverbindung geschlossen ist, resultiert die Haltekraft
F'2 aus der Magnetkraft FMAGNET (FM) minus der entgegengerichteten Rückstellkraft
FGummischeibe (FG).
Aus der 2b ist entnehmbar, daß die
tatsächlich wirkende Haltekraft F'2 lediglich
um den Betrag c größer ist als die Haltekraft F1.
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Daher
ist die Haltekraft F'2 bei der Verwendung
einer Dämpfungsscheibe 6' mit Federeigenschaften
prinzipiell immer kleiner als die Haltekraft F2 bei
der erfindungsgemäßen Konstruktion nach 1, bei der eine Scheibe 6 aus
viskoelastischem Material verwendet wird, wobei dem Fachmann klar ist,
daß es auch bei viskoelastischen Materialien geringe Rückstellkräfte
gibt, da sich das Material sonst nicht von allein wieder in seine
ursprüngliche Form zurückbilden würde.
Diese Rückstellkräfte sind jedoch verhältnismäßig
gering, so daß auf eine zeichnerische Darstellung in 1 verzichtet wurde.
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Mit 1 wurde lediglich die Erfindung prinzipiell
beschrieben. Es ist klar, daß dieses Prinzip in vielfältigen
Varianten in allen Magnetverbindungen angewendet werden kann, bei
denen einerseits ein unerwünscht harter Aufprall von Flächen
vermieden werden soll, andererseits jedoch die Magnethaltekraft
nicht um die Rückstellkraft einer Dämpfungsfeder
geschwächt werden soll.
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Die 3 zeigt eine von 1 abgewandelte
Form einer Magnetverbindung. In diesem Fall besteht der Steckerabschnitt 1 vollständig
aus einem viskoelastischen Material, so daß keine separate Dämpfungsscheibe
erforderlich ist. Der Auflagebereich 7 ist kreisringförmig
ausgebildet. Aus der 3b ist entnehmbar, daß sich
der Auflagebereich 7 durch die Magnetkraft deformiert hat
und die Magnetoberfläche näher an der Ankeroberfläche
liegt, wobei es sich auch hier um eine viskoelastische Deformation
handelt.
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Die 4a bis 4d zeigen
eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Im Gegensatz
zu 3 ist der Auflagebereich 8 punktförmig
ausgebildet und der Magnet 2 ist in dem Gegenstück 4 angeordnet.
Der ferromagnetische Anker 5 ist ein Eisenring.
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5a und 5b zeigen
eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Der Steckerabschnitt 1' und
das dazu gehörige Gegenstück 4' sind
stangenförmig ausgebildet.
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Bei
der Ausführungsform 5a sind 10 punktförmige
Auflagebereiche 9a bis 9k vorgesehen. Bei der
Ausführungsform 5b sind zwei linienförmige
Auflagebereiche 10a und 10b vorgesehen.
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Wie
in der Ausführungsform nach 3 bestehen
die Steckerabschnitte mit den punktförmigen Auflagebereichen 9a bis 9k oder
mit den linienförmige Auflagebereichen 10a und 10b vollständig
aus Material, das viskoelastische Eigenschaften aufweist.
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Es
ist dem Fachmann klar, daß bei den Ausführungsformen
nach den 4 und 5 die
erfindungsgemäße Wirkung auch erzielbar ist, wenn
lediglich die punktförmigen Auflagebereiche 9a bis 9k und
die linienförmige Auflagebereiche 10a und 10 aus
viskoelastischem Material bestehen. Es ist weiterhin klar, daß die
Positionen des Ankers und des Magneten vertauschbar sind, ohne daß sich
etwas an der Wirkungsweise der Erfindung ändert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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