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Die Erfindung betrifft einen Aktor zur Bereitstellung einer Linearbewegung, mit einem Aktorgehäuse und einer im Aktorgehäuse angeordneten, elektrisch betreibbaren, hohlzylindrisch ausgebildeten Spulenanordnung zur Bereitstellung eines variablen Magnetfelds sowie mit einem linearbeweglich zwischen einer ersten Funktionsposition und einer zweiten Funktionsposition längs einer Spulenachse in der Spulenanordnung aufgenommenen Ankerteil, das eine Permanentmagnetanordnung umfasst, die für eine magnetische Wechselwirkung mit dem Magnetfeld der Spulenanordnung ausgebildet ist, wobei die Spulenanordnung in einer Ausnehmung des Aktorgehäuses aufgenommen ist und einen hülsenförmigen, längs der Spulenachse erstreckten Spulenkörper und eine aus Windungen eines Spulendrahts gebildete, auf den Spulenkörper gewickelte Spule umfasst.
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Die
PCT/EP2014/001058 offenbart einen Aktor zur Bereitstellung einer Linearbewegung, mit einem Aktorgehäuse und einer im Aktorgehäuse angeordneten, elektrisch betreibbaren, hohlzylindrisch ausgebildeten Spulenanordnung zur Bereitstellung eines variablen Magnetfelds sowie mit einem linearbeweglich zwischen einer ersten Funktionsposition und einer zweiten Funktionsposition längs einer Spulenachse in der Spulenanordnung aufgenommenen Ankerteil, das eine Permanentmagnetanordnung umfasst, die für eine magnetische Wechselwirkung mit dem Magnetfeld der Spulenanordnung ausgebildet ist und die wenigstens einen längs der Spulenachse magnetisierten Permanentmagneten aufweist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Aktor bereitzustellen, der mit einem vereinfachten Montagevorgang hergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird für einen Aktor der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass ein Querschnitt der Spulenanordnung und ein Querschnitt der Ausnehmung im Aktorgehäuse für eine drehsichere Aufnahme der Spulenanordnung im Aktorgehäuse ausgebildet sind.
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Durch diese Maßnahme wird eine eindeutige räumliche Zuordnung der Spulenanordnung zum Aktorgehäuse auch in rotatorischer Hinsicht erreicht, wodurch beispielsweise Anschlussdrähte der Spule, die für eine Bereitstellung von elektrischem Strom an die Spulenanordnung vorgesehen sind, bereits beim Wickeln der Spule an einem exakt vorgebbaren Ort des Spulenkörpers angeordnet und in einer exakt vorgebbaren Richtung quer zur Spulenachse ausgerichtet werden können. Bei einer Montage der Spulenanordnung in das Aktorgehäuse ist dann sichergestellt, dass die Anschlussdrähte ohne einen unerwünschten elektrischen Kontakt mit dem Aktorgehäuse angeordnet werden und in einfacher Weise beispielhaft mit einer Ansteuerschaltung verbunden werden können. Sofern der Spulenanordnung ein Sensormittel zugeordnet sein sollte, kann dies ebenfalls an einem exakt vorgebbaren Ort und/oder in einer exakt vorgebbaren Ausrichtung gegenüber dem Spulenkörper angebracht werden und anschließend mit minimalem Aufwand, insbesondere mit einer entsprechenden Ansteuerschaltung, elektrisch kontaktiert werden. Exemplarisch kann vorgesehen sein, dass die aufeinander abgestimmten Querschnitte des Aktorgehäuses und der Spulenanordnung unrund, beispielsweise oval oder vieleckig, ausgebildet sind, wodurch die gewünschte drehsichere Aufnahme der Spulenanordnung im Aktorgehäuse gewährleistet ist. Dabei ist zugrundezulegen, dass abseits einer Verschiebbarkeit der Spulenanordnung gegenüber dem Aktorgehäuse längs der Spulenachse hinsichtlich der verbleibenden Raumrichtungen von einer formschlüssigen Aufnahme der Spulenanordnung im Aktorgehäuse ausgegangen wird, so dass durch die drehfeste Aufnahme der Spulenanordnung im Aktorgehäuse lediglich ein einziger Freiheitsgrad der Bewegung bei einer Montage der Spulenanordnung in das Aktorgehäuse verbleibt, der jedoch für diesen Montagevorgang ausreichend ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zweckmäßig ist es, wenn am Spulenkörper ein in radialer Richtung nach außen erstreckter Vorsprung vorgesehen ist, der einen Querschnitt der Spule überragt und wenn die Ausnehmung im Aktorgehäuse eine zumindest abschnittsweise längs der Spulenachse erstreckte Nut zur Aufnahme des Vorsprungs aufweist. Für eine besonders kompakte Bauform des Aktors ist es vorteilhaft, wenn sowohl die Spule als auch das linearbeweglich in der Spulenanordnung aufgenommenen Ankerteil jeweils einen kreisringförmigen Querschnitt aufweisen. Bei einer derartigen Gestaltung der Spule ist es somit für die Gewährleistung der Verdrehsicherung im Aktorgehäuse ausreichend, wenn am Spulenkörper ein Vorsprung ausgebildet ist, der den kreisringförmigen Querschnitt der Spule in radialer Richtung überragt. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass die Ausnehmung im Aktorgehäuse eine Profilierung aufweist, die zum einen auf den kreisringförmigen Querschnitt der Spule angepasst ist und die zum anderen in einem radial außenliegenden Bereich auf eine Kontur des Vorsprungs angepasst ist. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die ebenfalls mit kreisringförmigem Querschnitt ausgebildete Ausnehmung in ihrem radial außenliegenden Bereich mit einer, vorzugsweise längs der Spulenachse ausgerichteten, Nut versehen ist. Vorzugsweise sind die Kontur des Vorsprungs und der Querschnitt der Nut derart aufeinander angepasst, dass eine, insbesondere hinsichtlich einer rotatorischen Ausrichtung der Spulenanordnung gegenüber dem Aktorgehäuse, zumindest nahezu spielfreie Montage der Spulenanordnung in das Aktorgehäuse gewährleistet ist.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Nut im Aktorgehäuse die Ausnehmung mit einem im Aktorgehäuse ausgebildeten Schacht verbindet, wobei der Schacht zur Aufnahme einer Ansteuerschaltung für die Spule ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Schacht mit einem längs der Spulenachse konstanten Querschnitt ausgebildet und derart dimensioniert, dass er zur Aufnahme einer, insbesondere als gedruckte Schaltung ausgebildeten, Ansteuerschaltung dienen kann. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Querschnitte der Ausnehmung, der Nut und des Schachts längs der Spulenachse konstant sind, so dass das Aktorgehäuse kostengünstig im Strangpressverfahren hergestellt werden kann. Vorzugsweise dient die Nut in einer Doppelfunktion zum einen mit seitlichen Führungsflächen, die die Nut begrenzen, der Ausrichtung der Spulenanordnung gegenüber dem Aktorgehäuse und zum anderen zur freien Durchführung von elektrischen Leitungen zwischen der Spulenanordnung und der im Schacht aufgenommenen Ansteuerschaltung.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Vorsprung an einem in radialer Richtung nach außen abragenden umlaufenden Bund angeordnet ist, der eine kreisförmige Hüllgeometrie bestimmt.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der umlaufende Bund als stirnseitige Begrenzung für die Spulenwicklungen der Spule ausgebildet ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn am Spulenkörper an mehreren, voneinander beabstandeten Abschnitten jeweils ein umlaufender Bund vorgesehen ist. Dabei kann vorgesehen werden, dass die Spule mehrere, insbesondere jeweils gegensinnig gewickelte, Spulenabschnitte aufweist, wobei die Spulenabschnitte räumlich getrennt voneinander längs des Spulenkörpers angeordnet sind und jeweils endseitig von einem umlaufenden Bund begrenzt sind. Hierdurch wird ein Wickelvorgang für die Spule erleichtert, ferner werden die Spulenwindungen bis zur Montage im Aktorgehäuse durch den jeweils zugeordneten, mindestens einen Bund mechanisch geschützt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der mit dem Vorsprung versehene umlaufende Bund einem Endbereich des Spulenkörpers zugeordnet ist.
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Vorzugsweise ist der Vorsprung mit einer Profilierung zur Festlegung von Anschlussdrähten eines, insbesondere zur Flussdichtemessung ausgebildeten, Sensormittels versehen. Das Sensormittel ist vorzugsweise dazu vorgesehen, eine relative Lage des Ankerteils gegenüber der Spulenanordnung längs der Spulenachse zu bestimmen, so dass es vorteilhaft ist, wenn das Sensormittel an einer vorgebbaren, eindeutig definierten Position längs der Spulenachse angeordnet wird. Dies wird mit Hilfe des Vorsprungs gewährleistet, an dem das Sensormittel, bei dem es sich insbesondere um ein mit Anschlussdrähten versehenes elektrisches oder elektronisches Bauteil handelt, festgelegt werden kann. Hierzu weist der Vorsprung Ausnehmungen und/oder Bohrungen auf, die zur Aufnahme der Anschlussdrähte und damit zur definierten Festlegung der Position des Sensormittels genutzt werden. Ergänzend kann vorgesehen werden, das Sensormittel stoffschlüssig, insbesondere durch Verkleben, am Vorsprung festzulegen. Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Ausnehmungen am Vorsprung in der Art von Rastmitteln, insbesondere mit Widerhaken, ausgebildet sind, um eine kraftschlüssige und/oder formschlüssige Festlegung der Anschlussdrähte des Sensormittels zu gewährleisten. Bei dem Sensormittel kann es sich exemplarisch um einen ein- oder mehrdimensionalen Hall-Sensor zur Ermittlung einer Flussdichte handeln. Bevorzugt ist das Sensormittel derart am Vorsprung angeordnet, dass es mit einem sensitiven Bereich in der Nut des Aktorgehäuses liegt, da hier von einer maximalen Flussdichte ausgegangen werden kann und somit eine besonders präzise Flussdichtemessung erfolgen kann, die beispielsweise für eine Positionsermittlung des Ankerteils herangezogen wird.
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Zweckmäßig ist es, wenn Anschlussdrähte der Spule und Anschlussdrähte eines dem Spulenkörper zugeordneten Sensormittels durch die Nut zu einer im Schacht aufgenommenen Ansteuerschaltung geführt sind. Hierdurch wird eine einfache elektrische Kopplung der Spule und des wenigstens einen Sensormittels mit der im Schacht aufgenommenen Ansteuerschaltung verwirklicht. Vorzugsweise sind die Anschlussdrähte der Spule und/oder des Sensormittels derart an der Spulenanordnung angeordnet, dass sie bei Aufnahme der Spulenanordnung in das Aktorgehäuse zumindest weitgehend mittig zwischen den Führungsflächen der Nut in der Nut aufgenommen sind, um einen mechanischen und ggf. einen elektrischen Kontakt mit dem gegebenenfalls elektrisch leitenden Aktorgehäuse zu vermeiden.
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Bevorzugt ist hierzu vorgesehen, dass in einem zentralen Bereich des Spulenkörpers ein in radialer Richtung abragender Stützvorsprung angeordnet ist, der zur Führung eines Anschlussdrahts der Spule in der Nut ausgebildet ist. Dementsprechend ist nicht nur die Lage der Anschlussdrähte des Sensormittels, die durch den Vorsprung bestimmt wird, sondern auch die Lage der Anschlussdrähte der Spule, die durch den Stützvorsprung bestimmt wird, eindeutig gegenüber dem Aktorgehäuse definiert. Hierdurch wird eine vorteilhafte Montage sowie eine zuverlässige Betriebsweise für das Sensormittel, die Spule und die Ansteuerschaltung gewährleistet.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Ausnehmung des Aktorgehäuses eine Flussleithülse aufgenommen ist, deren freier Innenquerschnitt größer als der Querschnitt der Spulenanordnung ist und die längs der Spulenachse zumindest bereichsweise von der Nut durchsetzt ist. Die Flussleithülse dient zur Konzentration des magnetischen Flusses der Spule. Exemplarisch wird davon ausgegangen, dass das Aktorgehäuse aus einem Material hergestellt ist, das schlechtere flussleitende Eigenschaften verglichen mit den flussleitenden Eigenschaften der Flussleithülse, die insbesondere aus einem ferromagnetischen Material hergestellt sein kann, aufweist. Beispielhaft kann vorgesehen sein, dass die Flussleithülse als Rohrabschnitt ausgebildet ist, der längs der Spulenachse geschlitzt wird und mit einer inneren Vorspannung kraftschlüssig in der mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildeten Ausnehmung im Aktorgehäuse festgelegt wird. Dabei ist die Flussleithülse derart ausgestaltet, dass ihr freier Innenquerschnitt lediglich von den Vorsprüngen der Spulenanordnung überragt wird.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Aktorgehäuse einen Abschlussdeckel umfasst, der für eine axiale Begrenzung der Ausnehmung ausgebildet ist und einen zirkular umlaufenden Wandabschnitt aufweist, der für eine kraftschlüssige Festlegung eines Hülsenabschnitts des Spulenkörpers ausgebildet ist. Die Aufgabe des Abschlussdeckels besteht darin, die Ausnehmung im Aktorgehäuse zu begrenzen, um beispielsweise ein Eindringen von Schmutz in das Aktorgehäuse zu verhindern. Ferner kann der Abschlussdeckel mit einer Lagereinrichtung, insbesondere einem Gleitlager, für das Ankerteil ausgestattet sein, um eine lineare Relativbewegung des Ankerteils gegenüber dem Aktorgehäuse zu ermöglichen. Um eine zuverlässige Betriebsweise des Aktors zu begünstigen, sind diejenigen Hohlräume im Aktor, die nicht der Relativbewegung des Ankerteils gegenüber dem Aktorgehäuse dienen, zumindest nahezu vollständig mit einer Vergussmasse gefüllt. Um während des Vergussvorgangs ein Austreten der Vergussmasse in Bereiche zu unterbinden, die der Relativbewegung des Ankerteils gegenüber dem Aktorgehäuse dienen, ist eine abdichtende Anlage des Spulenkörpers am Abschlussdeckel vorgesehen. Hierzu weist der Abschlussdeckel einen zirkular umlaufenden Wandabschnitt auf, der als radial nach innen weisende Oberfläche einer Nut oder als radial nach außen weisende Oberfläche eines Vorsprungs ausgebildet sein kann und für eine kraftschlüssige und damit abdichtende Aufnahme, insbesondere eines hülsenförmigen Bereichs, des Spulenkörpers ausgebildet ist.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt
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1 eine Schnittdarstellung eines Aktors mit einem linearbeweglichen Ankerteil in einer Ansicht von unten,
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2 eine Querschnittsdarstellung des Aktors gemäß der 1,
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3 eine perspektivische Darstellung des Aktors gemäß den 1 und 2,
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4 eine perspektivische Draufsicht auf eine Statorbaugruppe des Aktors gemäß den 1 bis 3,
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5 eine perspektivische Draufsicht auf ein Gehäusebauteil für die Statorbaugruppe gemäß der 4,
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6 eine perspektivische Draufsicht auf eine Spulenbaugruppe für die Statorbaugruppe gemäß der 4, und
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7 eine perspektivische Draufsicht auf einen Spulenkörper für die Spulenbaugruppe gemäß der 6.
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Ein in der 1 dargestellter Aktor 1 ist zur Bereitstellung einer Linearbewegung längs einer Spulenachse 2 ausgebildet und kann exemplarisch als Blockiereinrichtung in einer Förderanlage eingesetzt werden. Der Aktor 1 umfasst ein beispielhaft quaderförmig ausgebildetes Aktorgehäuse 3, dessen längste Kante parallel zur Spulenachse 2 ausgerichtet ist.
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In dem Aktorgehäuse 3 ist eine vorzugsweise kreiszylindrisch ausgebildete, längs der Spulenachse 2 erstreckte Ausnehmung 4 ausgebildet. In der Ausnehmung 4 ist ortsfest eine Spulenanordnung 5 aufgenommen, die einen beispielhaft aus Kunststoff hergestellten Spulenkörper 6 und exemplarisch 3 jeweils konzentrisch zur Spulenachse 2 und längs der Spulenachse beabstandet zueinander angeordnete ringförmig ausgebildete Spulenabschnitte 7, 8 und 9 umfasst. Die Spulenabschnitte 7, 8 und 9 sind jeweils zwischen Wickelringen 10 bis 15 aufgenommen, wobei exemplarisch vorgesehen ist, dass benachbarte Wickelringe 10 bis 15 jeweils in einem vorgebbaren Mindestabstand längs der Spulenachse 2 angeordnet sind. Ferner ist beispielhaft vorgesehen, dass benachbart angeordnete Spulenabschnitte 7, 8 und 9 jeweils mit einer entgegengesetzten Wickelrichtung ausgebildet sind und elektrisch in Reihe geschaltet sind, so dass bei Anlegen eines Stroms an die Spulenabschnitte 7, 8 und 9 der Spulenabschnitt 8 ein Magnetfeld bereitstellt, dessen Feldrichtung den Magnetfeldern der Spulenabschnitte 7 und 9 entgegengesetzt ist. Exemplarisch sind die Wickelringe 10 bis 15 an einem hülsenförmigen Grundkörper 16 angeordnet, der einen kreiszylindrischen Querschnitt aufweist und sich längs der Spulenachse 2 erstreckt.
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Beispielhaft ist die Spulenanordnung 5 in einer Außenhülle 17 aufgenommen, bei der es sich insbesondere um ein Stranggussteil oder ein Kaltfließpressteil handeln kann, das in einer quer zur Spulenachse 2 orientierten, nicht dargestellten Querschnittsebene einen längs der Spulenachse 2 konstanten Querschnitt aufweist. Dabei kann exemplarisch vorgesehen sein, dass Außendurchmesser zumindest einiger der Wickelringe 10 bis 15 bis auf gegebenenfalls vorgesehene, nachstehend näher beschriebene Vorsprünge, zumindest nahezu vollständig mit einem Innendurchmesser der Ausnehmung 4 übereinstimmen, so dass der Spulenkörper 6 in die Ausnehmung 4 eingeschoben werden kann und dadurch in radialer Richtung festgelegt ist.
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Der Grundkörper 16 erstreckt sich über die Wickelringe 10 und 15 in axialer Richtung hinaus und dient exemplarisch zur Aufnahme von Flussleitringen 18. Ein Außendurchmesser der Flussleitringe 18 ist an einen Innendurchmesser der Ausnehmung 4 angepasst, wobei dieser Innendurchmesser insbesondere von einer in den 2, 4 und 5 näher dargestellten Flussleithülse 19 bestimmt wird, die exemplarisch kraftschlüssig in einer Außenhülle 17 des Aktorgehäuses 3 aufgenommen ist. Hierdurch wird eine verlustarme magnetische Kopplung zwischen den Flussleitringen 18 und der Flussleithülse 19 gewährleistet. Ein Innendurchmesser der Flussleitringe 18 ist exemplarisch entsprechend einem Außendurchmesser des Grundkörpers 16 gewählt, so dass die Flussleitringe 18 auf den Spulenkörper 6 aufgeschoben werden können.
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In einer vom Grundkörper 16 in radialer Richtung nach außen begrenzten Ausnehmung, die exemplarisch kreiszylindrisch ausgebildet ist, ist ein Ankerteil 21 linearbeweglich längs der Spulenachse 2 aufgenommen. Das Ankerteil 21 umfasst einen beispielhaft mehrteilig ausgebildeten Führungsstab 22 sowie eine am Führungsstab 22 aufgenommene Permanentmagnetanordnung 23. Ferner sind am Führungsstab 22 jeweils endseitig ringförmige Flussleitstücke 24, 25 und stirnseitig an den Flussleitstücke 24, 25 angeordnete Dämpfungsscheiben 26, 27 vorgesehen.
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Der Führungsstab 22 umfasst beispielhaft eine Führungshülse 28, auf die Ringmagnete 29 bis 34 aufgeschoben sind, wobei die Ringmagnete 29 bis 31 eine erste Gruppe 35 von Ringmagneten bilden während die Ringmagnete 32 bis 34 eine zweite Gruppe von Ringmagneten 36 bilden. Ferner sind auf die Führungshülse 28 jeweils angrenzend an die beiden Gruppen von Ringmagneten 35, 36 angeordnete Flussleitringe 37, 38 und 39 aufgeschoben, die exemplarisch den jeweils ringförmigen Stirnflächen der beiden Gruppen von Ringmagneten 35, 36 gegenüberliegen und die beispielhaft in der Darstellungsebene der 1 den gleichen Querschnitt wie die Ringmagnete 29 bis 34 aufweisen. Die Flussleitstücke 37, 38, 39 dienen einer Umlenkung des Magnetfelds in radialer Richtung.
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In der Führungshülse 28 sind beidseitig Lagerstangen 40, 41 aufgenommen, die jeweils in mehrere längs der Spulenachse 2 erstreckte Abschnitte unterteilt sind. Beide Lagerstangen 40, 41 weisen exemplarisch einen Gewindeabschnitt 42, 43, einen Zentrierabschnitt 44, 45 sowie einen Führungsabschnitt 46, 47 auf. Die Gewindeabschnitte 42, 43 sind jeweils mit einem Außengewinde versehen, das für einen Eingriff in ein Innengewinde in der Führungshülse 28 vorgesehen ist, um eine Festlegung der Lagerstangen 40, 41 an der Führungshülse 28 zu ermöglichen. Exemplarisch sind die Zentrierabschnitte 44, 45 sowie auch die Führungsabschnitte 46, 47 mit einer hohen Oberflächenqualität, wie sie beispielsweise durch Rundschleifen erzielt werden kann, ausgeführt. Ferner wird bei der Herstellung der Lagerstangen 40, 41 darauf geachtet, dass die Zentrierabschnitte 44, 45 gegenüber den Führungsabschnitten 46, 47 eine möglichst hohe Konzentrizität und eine möglichst geringe Rundlauftoleranz aufweisen. Dadurch soll sichergestellt werden, dass bei einer Montage der Lagerstangen 40, 41 in die Führungshülse 28, die jeweils endseitig mit präzise hergestellten Passbohrungen 48, 49 ausgestattet sein kann, eine konzentrische Anordnung der beiden Führungsabschnitte 46, 47 zueinander vorliegt. Exemplarisch ist vorgesehen, dass die Durchmesser der Führungsabschnitte 46, 47 größer ist als ein Durchmesser der Zentrierabschnitte 44, 45, so dass die Flussleitstücke 24, 25 jeweils formschlüssig zwischen der Führungshülse 28 und der jeweiligen Lagerstange 40, 41 aufgenommen werden können.
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Für eine Lagerung des Führungsstabs 22 ist jeweils stirnseitig angrenzend an die Außenhülle 17 ein Abschlussdeckel 50, 51, der insbesondere aus einem paramagnetischen oder unmagnetischen Material hergestellt ist, angeordnet. Exemplarisch sind die Abschlussdeckel 50, 51 plattenförmig ausgebildet und weisen jeweils in einem mittleren Bereich eine längs der Spulenachse 2 erstreckte, vorzugsweise zylindrische Ausnehmung 52, 53 auf. In der Ausnehmung 52, 53 ist exemplarisch eine Lagerbuchse 54, 55 aufgenommen, deren Außendurchmesser an einem Innendurchmesser der Ausnehmung 52, 53 angepasst ist und deren Innendurchmesser an einem Außendurchmesser des jeweiligen Führungsabschnitts 46, 47 angepasst ist. Vorzugsweise sind die Lagerbuchsen 54, 55 aus einem Kunststoffmaterial mit guten Gleiteigenschaften hergestellt, so dass eine reibungsarme Linearbewegung des in den Lagerbuchsen 54, 55 geführten Führungsstabs 22 sichergestellt ist. Besonders bevorzugt ist eine Passung zwischen den Lagerbuchsen 54, 55 und den Führungsabschnitten 46, 47 derart gewählt, dass ein Eindringen von Schmutz in das Innere des Aktors 1 zumindest weitgehend vermieden werden kann. Die Lagerbuchsen 54, 55 weisen jeweils einen in radialer Richtung quer zur Spulenachse 2 abragenden umlaufenden Bund 56, 57 auf, der einerseits für eine zuverlässige axiale Festlegung der jeweiligen Lagerbuchse 54, 55 im zugeordneten Abschlussdeckel 50, 51 dient und andererseits aufgrund der vergrößerten Stirnfläche als Anschlagfläche für das Ankerteil 21 dient. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein größter Durchmesser des umlaufenden Bunds 56, 57 zumindest weitgehend einem größten Durchmesser der Dämpfungsscheibe 26, 27 entspricht, um eine vorteilhafte Krafteinleitung vom Ankerteil 21 auf den jeweiligen Bund 56, 57 zu gewährleisten.
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Durch die geometrische Gestaltung des Ankerteils 21 und des Aktorgehäuses 3 wird ein maximaler Bewegungsweg 58 für das Ankerteil 21 längs der Spulenachse 2 bestimmt. Die Endpunkte des Bewegungswegs 58 werden auch als erste Funktionsposition 59 und als zweite Funktionsposition 60 bezeichnet. Wie anhand der Darstellung der 1 nachvollzogen werden kann, in der sich das Ankerteil 21 in der ersten Funktionsposition 59 befindet, durchsetzt das von der Permanentmagnetanordnung 23 im wesentlichen längs der Spulenachse 2 bereitgestellte Magnetfeld den Flussleitring 39 und von dort aus unter Überwindung des ringförmigen, radial ausgerichteten Luftspalts 61 den Flussleitring 18. Von dort aus durchsetzt das Magnetfeld die Flussleithülse 19 und den entgegengesetzt angeordneten Flussleitring 18, wobei der magnetische Kreis unter Überwindung eines Luftspalts 62, der bedeutend größer als der Luftspalt 61 ist, mittels des Flussleitrings 37 geschlossen wird. Durch den erheblichen Größenunterschied zwischen den beiden Luftspalten 61, 62 bildet sich in der ersten Funktionsposition 59 eine magnetische Haltekraft für das Ankerteil 21 aus, durch die das Ankerteil 21 energielos in der ersten Funktionsposition 59 gehalten werden kann. Dabei ist es zumindest nahezu vollständig ohne Belang, dass ein Vorsprung 76 des Abschlussdeckels 51, der unter Zwischenschaltung einer umlaufenden Rundschnurdichtung 63 für eine Zentrierung des Ventilkörpers 6 vorgesehen ist, in den Luftspalt 61 hineinragt, da der Abschlussdeckel 51 aus einem paramagnetischen oder unmagnetischen Material hergestellt ist.
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Die in der ersten Funktionsposition 59 auftretende magnetische Haltekraft für das Ankerteil 21 kann durch Variation der axialen Erstreckung und/oder des Außendurchmessers des Flussleitrings 39 in einfacher Weise zuverlässig eingestellt werden. Da eine Projektion des Flussleitrings 39 in eine quer zur Spulenachse 2 ausgerichtete, nicht dargestellte Projektionsebene keine Überdeckung mit einer Projektion der flussleitenden Bereiche des Aktorgehäuses 3, insbesondere der Außenhülle 17 sowie der Flussleitringe 18 aufweist, ist die axiale Lage des Ankerteils 21 in der ersten Funktionsposition 59 von erheblich kleinerer Bedeutung als dies beim Stand der Technik ist. Dementsprechend kann die magnetische Haltekraft als in einem engeren Toleranzband liegend als beim Stand der Technik angenommen werden, so dass auch die zur Bewegung des Ankerteils 21 aus der ersten Funktionsposition 59 notwendige Energiemenge kleiner gewählt werden kann, als dies beim Stand der Technik ist, da ein Sicherheitszuschlag für ein zuverlässiges Lösen des Ankerteils 21 aus der ersten Funktionsposition 59 aufgrund der genaueren Kenntnisse über die magnetische Haltekraft geringer gewählt werden kann.
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Exemplarisch ist beim Aktor 1 gemäß der 1 auch in der zweiten Funktionsposition 60 die Ausbildung einer magnetischen Haltekraft vorgesehen, wobei die hierfür getroffenen Maßnahmen hinsichtlich der Gestaltung des Flussleitrings 39, des zweiten flussleitenden Gehäuseteils 18 und der übrigen vorstehend näher beschriebenen Komponenten zumindest nahezu identisch mit den Maßnahmen in der ersten Funktionsposition sind.
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Aus der Querschnittsdarstellung gemäß der 2 ist die exemplarisch quaderförmige Gestaltung der Außenkontur der Außenhülle 17 erkennbar. Ferner zeigt die 2 die kreiszylindrische Ausführung der Ausnehmung 4 sowie die abseits des Stützvorsprungs 70 ringförmige Ausführung des Wickelrings 12 sowie die ringfömige Ausführung des Grundkörpers 16, des Flussleitrings 38 und der Führungshülse 28, während die Lagerstange 40 kreiszylindrisch ausgeführt ist. Ferner sind in der 2 eine als gedruckte Schaltung ausgeführte Leiterplatte 64 sowie ein Steckverbinder 65 erkennbar, die in einer Längsausnehmung 66 der Außenhülle 17 angeordnet sind, wobei die Längsausnehmung 66 durch einen Deckel 67 verschlossen ist. Auf der Leiterplatte 64 ist eine nicht näher dargestellte Ansteuerschaltung ausgebildet, die in ebenfalls nicht näher dargestellter Weise elektrisch mit dem als Schnittstelle dienenden Steckverbinder 65 und mit den Anschlussdrähten 73 des in dieser Ansicht nicht sichtbaren Sensormittels verbunden ist. Die Aufgabe der Ansteuerschaltung besteht darin, die am Steckverbinder 65 bereitgestellte elektrische Energie und die dort bereitgestellten elektrischen Signale in geeigneter Weise für die Bestromung der Spulenanordnung 5 und die Energieversorgung der zugehörigen Sensormittel einzusetzen.
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Wie der Darstellung der 2 weiterhin entnommen werden kann, ist rein exemplarisch in einem oberen Bereich der Außenhülle 17 zwischen der Ausnehmung 4 und der Längsausnehmung 66, die auch als Schacht bezeichnet wird, eine Nut 69 ausgebildet. Die Nut 69 verbindet die Ausnehmung 4 mit der Längsausnehmung 66 und weist hierbei einen längs der Spulenachse 2 konstanten, im Wesentlichen quadratischen, Querschnitt auf und wird beispielhaft von einander gegenüberliegenden, ebenen und zueinander parallelen Führungsflächen berandet.
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An wenigstens einem der Wickelringe 10 bis 15, exemplarisch an den Wickelringen 12 und 13, sind, wie dies insbesondere aus der Darstellung der 6 und 7 hervorgeht, jeweils Stützvorsprünge 70 ausgebildet, die sich in radialer Richtung ausgehend von den mit kreisförmigen Querschnitt ausgebildeten Wickelringen 12 und 13 erstrecken. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Stützvorsprünge 70 einen an den Querschnitt der Nut 69 angepassten, exemplarisch im Wesentlichen quadratischen, Querschnitt aufweisen. Beispielhaft ist vorgesehen, dass sich Anschlussdrähte 71 der elektrisch miteinander verbundenen Spulenabschnitte 7, 8 und 9 an den Stützvorsprüngen 70 abstützen und in radialer Richtung zur Leiterplatte 64 geführt sind.
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In der 3 ist eine Übersichtsdarstellung des Aktors 1 gezeigt.
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Wie aus der Darstellung der 4 entnommen werden kann, sind in der Nut 69 jeweils endseitig am Spulenkörper 6 positionierte, an Vorsprüngen 68 des Spulenkörpers 6 festgelegte Sensormittel 72 angeordnet. Bei den Sensormitteln 72 handelt es sich beispielhaft um Hall-Sensoren, mit deren Hilfe eine magnetische Flussdichte in der Nut 69 ermittelt werden kann. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass anhand der ermittelten Flussdichten, die durch die jeweils endseitig am Spulenkörper 6 angeordneten Sensormittel 72 erfasst werden können, eine Bestimmung einer axialen Stellung des Ankerteils 21 längs der Spulenachse 2 vorgenommen werden kann. Hierzu ist es erforderlich, dass die Sensormittel 72 elektrisch mit einer auf der Leiterplatte 64 vorgesehenen, nicht näher dargestellten Auswerteeinrichtung verbunden sind. Dies wird exemplarisch dadurch realisiert, dass Anschlussdrähte 73 der Sensormittel 72 ausgehend von der Nut 69 in die Längsausnehmung 66 bis zur Leiterplatte 64 geführt sind.
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Um eine zuverlässige und während einer Herstellung des Aktors 1 leicht festlegbare Positionierung der Sensormittel 72 zu ermöglichen sind die Vorsprünge 68 jeweils mit Ausnehmungen 74 versehen, die zur kraftschlüssigen Aufnahme der Anschlussdrähte 73 der Sensormittel 72 ausgebildet sind. Vorzugsweise sind die Ausnehmungen 74 schlitzförmig von einer radial außenliegenden Stirnfläche 75 des Vorsprungs 68 im Wesentlichen in radialer Richtung nach innen ausgebildet und ermöglichen somit eine Steckmontage des Sensormittels 72.
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Bei einer nicht dargestellten Variante der Vorsprünge sind die Ausnehmungen in der Art von Widerhaken profiliert, wodurch eine besonders zuverlässige Festlegung der Anschlussdrähte der Sensormittel erzielt werden kann.
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Mit Hilfe der Vorsprünge 68 und der Stützvorsprünge 70 kann eine vorteilhafte drehfeste Aufnahme des Spulenkörpers 6 im Aktorgehäuse 3 erfolgen, wodurch insbesondere eine Festlegung der Orientierung der Anschlussdrähte 71 für die Spulenanordnung 5 bereits während des Wickelvorgangs für die Spulenabschnitte 7 bis 9 vorgenommen werden kann. Ferner wird durch die Vorsprünge 68 eine positionsgenaue Montage der Sensormittel 72 begünstigt. Da beispielhaft vorgesehen ist, dass das Aktorgehäuse 3 eine längs der Spulenachse 2 konstante Profilierung aufweist, können die Spulenanordnung 5 und die Leiterplatte 64 abseits des Aktorgehäuses 3 elektrisch miteinander verbunden werden und anschließend in das Aktorgehäuse 3 eingeschoben werden, um dann zur Fertigstellung des Aktors 1 die Abschlussdeckel 50, 51 jeweils endseitig anzubringen.
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Nach der Anbringung der Abschlussdeckel 50, 51 kann vorgesehen sein, die Längsausnehmung 66 zusammen mit der Nut 69 in nicht näher dargestellter Weise mit einem zunächst flüssigen, jedoch aushärtbaren Vergussmittel auszufüllen. Um hierbei ein unerwünschtes Vordringen des Vergussmittels bis zum Ankerteil 21 zu verhindern, ist exemplarisch vorgesehen, dass eine abdichtende Verbindung zwischen dem Spulenkörper 6 und kreisförmigen Vorsprüngen 76, die koaxial zur Spulenlängsachse 2 am Abschlussdeckel 50 und 51 ausgebildet sind, geschaffen wird. Bei der Darstellung der 1 ist hierzu, wie bereits obenstehend beschrieben wurde, eine Rundschnurdichtung 63 vorgesehen. Alternativ kann die Rundschnurdichtung 63 bei einer nicht dargestellten Ausführungsform des Spulenkörpers durch einen radial nach innen abragenden umlaufenden Vorsprung mit beispielsweise halbkreisförmigem Querschnitt verwirklicht werden. Entscheidend ist, dass zwischen dem Spulenkörper 6 und den Vorsprüngen 76 zumindest eine kraftschlüssige, insbesondere abdichtende, Verbindung gewährleistet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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