DE10217405B4 - Electromagnetic actuator - Google Patents
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Abstract
Elektromagnetischer Aktuator mit einem Kern (2) und einem relativ zu dem Kern (2) beweglichen Anker (10), wobei zwischen Kern (2) und Anker (10) ein Dämpfungselement (12) aus zumindest zwei Lagen (14, 16) mit unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften angeordnet ist.electromagnetic Actuator having a core (2) and a relative to the core (2) movable Anchor (10), wherein between the core (2) and armature (10) has a damping element (12) of at least two layers (14, 16) arranged with different damping properties is.
Description
Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Aktuator bzw. einen elektromagnetischen Antrieb.The The invention relates to an electromagnetic actuator or a electromagnetic drive.
Elektromagnetische Aktuatoren werden für vielfältige Antriebs- oder Stellaufgaben eingesetzt. In jüngster Zeit werden solche elektromagnetischen Aktuatoren verstärkt auch in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um dort Antriebs- oder Stellaufgaben zu übernehmen. Problematisch beim Einsatz derartiger elektromagnetischer Aktuatoren ist das von diesen verursachte Geräusch. Insbesondere verursacht beim Stellvorgang der Aufschlag des Ankers auf den Kern des den Aktuator antreibenden Elektromagneten ein unerwünschtes Geräusch.electromagnetic Actuators are used for a wide range of drive or Stellaufgaben used. Recently, such electromagnetic Amplified actuators also used in motor vehicles to drive or Stell tasks to take over. Problematic in the use of such electromagnetic actuators is the noise caused by these. In particular caused during the setting process the impact of the anchor on the core of the Actuator driving electromagnet an unwanted noise.
Zur Dämpfung dieses Geräusches ist es bekannt, zwischen Anker und Kern ein Dämpfungselement anzuordnen, welches den Aufschlag des Ankers auf den Kern dämpft. Es ist jedoch schwer, mit einem solchen Dämpfungselement eine ausreichende Geräuschdämpfung und gleichzeitig ausreichende Haltbarkeit des Aktuators zu erreichen. Wird ein hartes Dämpfungselement gewählt, kann keine ausreichende Geräuschdämpfung erreicht werden. Wird ein weicheres Dämpfungselement gewählt, kann zwar eine ausreichende Geräuschdämpfung erreicht werden, nachteilig bei der Wahl eines weichen Dämpfungselementes ist jedoch der schnellere Verschleiß des Dämpfungselementes und die Gefahr des Durchschlagens. Beim Durchschlagen wird das weiche Dämpfungselement so weit gestaucht, dass es keine weitere Dämpfung mehr zulässt, und es kommt zu einem harten Aufprall des Ankers auf den Kern ohne weitere Dämpfung. Dabei wird wiederum ein unerwünschtes Geräusch erzeugt. Diese unerwünschte Geräuschentwicklung ist nachteilig insbesondere beim Einsatz im Automobilbau.to damping this noise it is known to arrange a damping element between armature and core, which dampens the impact of the anchor on the core. It is difficult, with such a damping element sufficient noise damping and at the same time to achieve sufficient durability of the actuator. Will be a hard damping element selected can not achieve sufficient noise attenuation become. Will be a softer damping element selected Although a sufficient noise attenuation can be achieved, disadvantageous in the choice of a soft damping element, however the faster wear of the damping element and the danger of breakdown. When penetrating the soft damping element compressed so far that it no longer allows more damping, and it comes to a hard impact of the anchor on the core without further Damping. This is again an undesirable noise generated. This unwanted noise is disadvantageous especially when used in the automotive industry.
Aus
Aus
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen elektromagnetischen Aktuator zu schaffen, welche ein geringes Geräusch bei seiner Betätigung verursacht, einen geringen Verschleiß aufweist und leicht an unterschiedliche Einsatzzwecke anpassbar ist.It is therefore an object of the invention, an electromagnetic actuator to create, which causes a slight noise in its operation, has a low wear and is easily adaptable to different purposes.
Diese Aufgabe wird durch einen elektromagnetischen Aktuator mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.These Task is accomplished by an electromagnetic actuator with the in Claim 1 specified features solved. Preferred embodiments emerge from the dependent claims.
Der elektromagnetische Aktuator gemäß der Erfindung weist grundsätzlich den üblichen Aufbau bekannter elektromagnetischer Aktuatoren auf. Das heißt, der Aktuator weist einen Kern mit einer diesen umgebenden Spule zum Antrieb eines beweglich gelagerten Ankers auf. Je nachdem, wie die Spule bestromt wird, wird der Anker an den Kern angezogen oder gelöst. Zur Geräuschdämpfung beim Aufschlag des Ankers auf den Kern, wenn dieser durch Bestromen der Spule an den Kern angezogen wird, ist zwischen Kern und Anker ein Dämpfungselement angeordnet, welches den Aufschlag dämpft. Erfindungsgemäß weist dieses Dämpfungselement eine progressive Dämpfungskennlinie auf. Dies bedeutet, dass mit zunehmender Stauchung des Dämpfungselementes, wenn sich der Anker auf den Kern zubewegt, die von dem Dämpfungselement pro Wegabschnitt in Stauchungsrichtung erzeugte Dämpfungs- bzw. Federkraft zunimmt. Dies bewirkt, dass zu Beginn des Aufschlags des Ankers auf den Kern durch das Dämpfungselement eine weiche Dämpfung erreicht wird, welche eine ausreichende Geräuschdämpfung bewirkt. Mit zunehmendem Stauchungsweg des Dämpfungselementes nimmt die Dämpfungskraft progressiv bzw. überproportional zu, so dass ein Durchschlagen und ein ungedämpfter Aufprall des Ankers auf den Kern verhindert werden kann. Mit zunehmender Stauchung des Dämpfungselementes verhärtet sich dieses aufgrund der progressiven Zunahme der Dämpfung, jedoch ohne seine Dämpfungseigenschaften vollständig zu verlieren. Das Dämpfungselement ist aus zumindest zwei Lagen mit unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften aufgebaut. Durch Kombination zweier Materiallagen von Materialien mit unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften kann ein progressiver Verlauf der Dämpfungskennlinie erreicht werden. Dabei kann die Dämpfungskennlinie einen stetigen Verlauf haben oder sprung- bzw. stufenweise ansteigen. Dies bedeutet, dass sich das Dämpfungselement mit zunehmender Stauchung kontinuierlich oder stufenweise bzw. sprunghaft verhärtet.The electromagnetic actuator according to the invention basically has the usual structure of known electromagnetic actuators. That is, the actuator has a core with a coil surrounding it for driving a movably mounted armature. Depending on how the coil is energized, the anchor is attracted or released to the core. To dampen noise during the impact of the armature on the core, when this is tightened by energizing the coil to the core, a damping element is arranged between the core and anchor, which dampens the impact. According to the invention, this damping element has a progressive damping characteristic. This means that with increasing compression of the damping element, when the armature moves toward the core, the damping or spring force generated by the damping element per path section in the compression direction increases. This causes a soft damping is achieved at the beginning of the impact of the armature on the core by the damping element, which causes sufficient noise attenuation. With increasing compression path of the damping element, the damping force increases progressively or disproportionately, so that a strike-through and an undamped impact of the armature can be prevented on the core. With increasing compression of the damping element hardens this due to the progressive increase in damping, but without ne damping properties completely lose. The damping element is composed of at least two layers with different damping properties. By combining two material layers of materials with different damping properties, a progressive course of the damping characteristic can be achieved. In this case, the attenuation characteristic can have a steady course or increase in steps or in steps. This means that the damping element hardens with increasing compression continuously or stepwise or abruptly.
Vorzugsweise ist eine erste Lage aus einem härteren Material ausgebildet als eine zweite Lage. Im Falle eines zweilagigen Dämpfungselementes gibt es somit eine Lage aus einem weicheren Dämpfungsmaterial und eine Lage aus einem härteren Dämpfungsmaterial. Beim Aufschlag des Ankers auf den Kern wird zunächst das Material mit der weicheren Dämpfung gestaucht, wodurch eine ausreichende Geräuschdämpfung erreicht wird. Mit zunehmender Kraft wird auch das Material mit der härteren Dämpfung gestaucht, so dass eine vollständige Abfederung und Dämpfung der Bewegung des Ankers relativ zu dem Kern bis zum vollständigen Stillstand des Ankers erreicht werden kann, ohne dass es zu einem Durchschlagen des Dämpfungselementes kommt, wobei das Dämpfungselement seine Dämpfungseigenschaften vollständig verlieren würde.Preferably is a first layer of a harder one Material formed as a second layer. In the case of a two-ply Damping element gives It thus a layer of a softer damping material and a layer made of a harder damping material. Upon impact of the anchor on the core, first the material with the softer damping compressed, whereby a sufficient noise attenuation is achieved. With increasing Force is also the material with the harder damping compressed so that a full Cushioning and cushioning the movement of the armature relative to the core until complete stoppage of the anchor can be achieved without causing a breakthrough of the damping element comes, wherein the damping element its damping properties Completely would lose.
Die härtere Lage weist vorzugsweise in Belastungsrichtung eine geringere Dicke auf als die weichere Lage. Das bedeutet, dass diejenige Lage des Dämpfungsmaterials mit der weicheren Dämpfung dicker ausgebildet ist, so dass sie den größten Teil der Energieumwandlung beim Aufschlag des Ankers übernimmt, um eine optimale Geräuschdämpfung zu erreichen. Die Lage mit der härteren Dämpfung dient lediglich dazu, ein vollständiges Durchschlagen zu verhindern, wenn das weichere Dämpfungsmaterial vollständig gestaucht ist, so dass es keine weitere Energieumwandlung mehr bewirken kann. In diesem Fall wird der verbleibende Teil der Bewegungsenergie des Ankers durch das härtere Dämpfungsmaterial umgewandelt, so dass ein Durchschlagen bzw. ein ungedämpftes Aufschlagen auf den Kern sicher verhindert wird.The tougher Layer preferably has a smaller thickness in the direction of loading on as the softer layer. This means that the location of the damping material thicker with the softer cushioning is formed, so that they make the most of the energy conversion at the impact of the anchor, to achieve optimal noise reduction. The situation with the harder damping only serves to a complete To prevent strike-through when the softer cushioning material is fully compressed is so that it can no longer effect any further energy conversion. In this case, the remaining part of the kinetic energy of the Ankers by the harder damping material converted so that a strike through or an undamped impact is safely prevented on the core.
Weiter bevorzugt ist die härtere Lage des Dämpfungselementes dem Anker zugewandt. Durch diese Anordnung kann der Verschleiß des Dämpfungselementes minimiert werden. Der sich auf den Kern zubewegende Anker kommt zunächst mit der härteren Lage des Dämpfungselementes in Kontakt. Dadurch wird der weichere Teil des Dämpfungselementes durch die härtere Lage geschützt, so dass ein Verschleiß des empfindlicheren weichen Materials durch Aufschlag des Ankers verhindert wird. Der Großteil der eigentlichen Dämpfung wird jedoch durch das weichere Dämpfungsmaterial, welches in Bewegungsrichtung des Ankers hinter dem härteren Dämpfungsmaterial angeordnet ist, übernommen.Further the harder one is preferred Position of the damping element facing the anchor. By this arrangement, the wear of the damping element be minimized. The moving towards the core anchor comes first with the harder ones Position of the damping element in contact. As a result, the softer part of the damping element by the tougher Location protected, so that a wear of the more sensitive soft material prevented by impact of the anchor becomes. The majority the actual damping However, due to the softer damping material, which in the direction of movement of the anchor behind the harder damping material is arranged, taken over.
Das Dämpfungselement bzw. die mehreren Lagen des Dämpfungselementes sind vorzugsweise aus Elastomeren ausgebildet. Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung der Dämpfungselemente. Ferner ist es möglich, die Dämpfungselemente leicht in nahezu jede beliebige Form zu bringen, um sie an eine bestimmte geometrische Gestalt des Aktuators anzupassen. Bevorzugt sind die Dämpfungselemente scheiben- bzw. ringförmig, so dass sie um einen Führungsstab herum zwischen Kern und Anker angeordnet werden können.The damping element or the plurality of layers of the damping element are preferably formed of elastomers. This allows a cost-effective production the damping elements. It is also possible the damping elements easily in almost any shape to bring them to a specific adapt geometric shape of the actuator. Preferred are the damping elements disc or annular, so that she is a senior staff can be arranged around between core and anchor.
Die Lagen des Dämpfungselementes können fest miteinander verbunden oder einstückig miteinander ausgebildet sein. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft zur Montage des Aktuators, da nur ein Bauteil in Form eines einteiligen Dämpfungselementes in den Aktuator eingelegt werden muss. Die mehreren Lagen des Dämpfungselementes können beispielsweise miteinander verklebt oder bei Verwendung von Gummi miteinander vulkanisiert werden. Ferner ist eine einstückige Ausgestaltung möglich. Zum Beispiel bei Verwendung von Thermoplasten ist es möglich, ein mehrschichtiges, insbesondere zweischichtiges Dämpfungselement im Mehr- bzw. Zweikomponentenspritzguss zu fertigen. Durch dieses Verfahren kann sehr kostengünstig ein einstückiges Dämpfungselement mit mehreren Lagen aus unterschiedlichen Dämpfungsmaterialien gefertigt werden.The Layers of the damping element can firmly connected or integrally formed with each other be. This embodiment is advantageous for mounting the actuator, since only one component in the form of a one-piece damping element must be inserted in the actuator. The multiple layers of the damping element can For example, glued together or when using rubber vulcanized with each other. Furthermore, a one-piece design possible. To the Example when using thermoplastics it is possible to use multilayer, in particular two-layer damping element in the multi-resp. Two-component injection molding to manufacture. By this method can very inexpensive a one-piece damping element made with several layers of different damping materials become.
Bevorzugt weist eine Lage des Dämpfungselementes einen Schaumstoff, insbesondere einen Schaumstoff aus Silikon auf. Dieses Material weist sehr gute Dämpfungseigenschaften auf. Bevorzugt wird dieses Material als weichere Dämpfungslage eingesetzt, um eine optimale Geräuschdämpfung zu erreichen.Prefers has a position of the damping element a foam, in particular a foam made of silicone. This material has very good damping properties. It is preferred this material is used as a softer cushioning layer, to achieve optimal noise reduction.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figur beschrieben. Diese Figur zeigt im Schnitt eine Ausschnittsansicht des erfindungsgemäßen Aktuators.following the invention will be described by way of example with reference to the accompanying figure described. This figure shows a sectional view in section of the actuator according to the invention.
In
der Figur ist derjenige Teil des Aktuators im Schnitt dargestellt,
in dem das Dämpfungselement
angeordnet ist. Der Aktuator besteht im Wesentlichen aus einem Kern
Zwischen
dem Kern
Beim
Aufschlag des Ankers
Ferner
sind die zwei Lagen
Im
gezeigten Beispiel wird der progressive Verlauf der Dämpfungskennlinie
durch den zweischichtigen Aufbau des Dämpfungselementes
Die
Lagen
- 22
- Kerncore
- 44
- SpuleKitchen sink
- 66
- Lochhole
- 88th
- StabRod
- 1010
- Ankeranchor
- 1212
- Dämpfungselementdamping element
- 1414
- Weichere Lagesofter location
- 1616
- Härtere LageTougher situation
- XX
- Längsachselongitudinal axis
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