DE3400264A1

DE3400264A1 - Magnetvorrichtung

Info

Publication number: DE3400264A1
Application number: DE19843400264
Authority: DE
Inventors: Hideo Haneda; Minoru Yamanaka
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1983-01-07
Filing date: 1984-01-05
Publication date: 1984-07-12
Also published as: US4494098A; JPS59126608A; DE3400264C2

Description

EDTKE - DÜHLING - IVlNKtE.r CaRUPE - >-;:.:. Vertreter beim EPA

Pellmann - Grams -^Struif DipSem'GSing

Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe

_ 5 _ Dipl.-Ing. B. Pellmann

Dipl.-Ing. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

Bavariaring 4, Postfach 20 24 ( 8000 München 2

Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent Münche

5. Januar 1984

.DE 3596

case W-2180

Aisin Seiki Kabushiki Kaisha
Kariya City, Japan

Magnetvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Magnetvorrichtung mit Feldspulen, die, wenn sie erregt sind, einen Kolben antreiben, und insbesondere auf eine Magnetvorrichtung, die zum Antrieb eines mechanischen Systems geeignet ist, bei dem sich eine beispielsweise zum Verriegeln und Entriegeln einer Kraftfahrzeugtür erforderliche mechanische Kraft nicht-linear über ihren Arbeitshub ändert.

Die Fig. 1 bis 3 sollen zur Darstellung des Stands der Technik bereits an dieser Stelle erläutert werden.

Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Verriegelungshebel LL zur Betätigung einer Turverriegelungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, der eine mit ihm verbundene Torsionsfeder TS hat. Wenn der Hebel LL zur Verriegelung oder Entriegelung der Vorrichtung betätigt wird, nimmt die zur Betätigung erforderliche Kraft durch die Wirkung der Feder TS einen Maximalwert an, kurz bevor ein Totpunkt während

F/22

Dresdner Bank (München) Klo. 3939844 Bayer Vereinsbank (München) Kto. 508 941 Postscheck (München) Kto 670-43-804

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ihres Hubs erreicht ist. Gemäß Fig. 2 ist diese Kraft oder Last durch eine durchgezogene Linie A dargestellt, die einen gestrichelten Bereich umgibt. Wenn der Hebel zur Verriegelung der Vorrichtung betätigt wird, geht die Kraft, die auf der Ordinate dieses Diagramms dargestellt ist, mit zunehmendem Hub, der auf der Abszisse aufgetragen ist, in die positive Richtung. Wenn der Hebel zur Entriegelung der Vorrichtung betätigt wird, geht die Kraft mit zunehmendem Hub in die negative Richtung. Aus diesem Diagramm ist ersichtlich, daß bis zum Erreichen des Totpunktes eine Kraft erforderlich ist, in welcher Richtung auch der Hebel bewegt wird, und daß bei Beginn des Hubs eine große Kraft erforderlich ist. Die notwendige Kraft nimmt dann bei geringem zusätzlichen Hub einen

,_c Maximalwert an.

Bei einer herkömmlichen Magnetvorrichtung mit einer einzigen Feldspule, einem von der Spule angezogenen Kolben und einer Rückholfeder, nimmt die Anzugskraft während 2Q des Anziehens des Kolbens zu, wie durch die gestrichelte Linie B in Fig. 2 dargestellt ist. Um die erforderliche Kraft beim Hubbeginn größer als eine erforderliche Kraft wie z.B. beim Spitzenwert der Kurve A festzusetzen, wird die Magnetvorrichtung notwendigerweise ziemlich

groß gestaltet. Bei dem Typ der Magnetvorrichtung, bei

dem der Kolben durch eine Feldspule abgestoßen wird, tritt die umgekehrte Situation ein. Um jedoch bei einem gegebenen Hub eine Kraft zu erhalten, die größer als der Maximalwert ist, muß eine große anfängliche Antriebskraft erzeugt werden, wie durch die gestrichelte Linie

C in Fig. 2 dargestellt ist. Deshalb baut auch dieser Typ der Magnetvorrichtung mit großem Platzbedarf.

Angesichts der vorstehenden Überlegungen wurden Magnetvorrichtungen vorgeschlagen, die eine Antriebskraft er-35

zeugen, deren charakteristischer Kurvenverlauf ähnlich

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der Kurve A ist. Ein Typ solcher herkömmlicher Vorrichtungen ist in Fig. 3 gezeigt; hierbei erstreckt sich ein Stab 4 durch einen scheibenförmigen Permanentmagneten 1 aus Ferrit und durch Magnetkerne 2 und 3, die die Form eines Kegelstumpfs haben und auf gegenüberliegenden Seiten des Permanentmagneten 1 angeordnet sind, der an seinen beiden Enden mit Nord- und Südpol magnetisiert ist. Der Stab ist mit ringförmigen Nuten versehen, in die Ε-Ringe bzw. Segerringe 5 und 6 eingreifen. Diese Ringe stützen die Kerne 2 bzw. 3. Außerhalb dieser Ringe sind Gummiseheiben 7 und 8 zur Absorption mechanischer Stöße angeordnet. Der Stab 4 erstreckt sich auch durch diese Gummischeiben 7 und 8. Feldspulen 9 bzw. 10 sind auf Kerne 11 bzw. 12 gewickelt, wobei der Kern 11 durch eine Endplatte 13 und eine Mittelplatte 15 eines magnetischen Jochs gestützt ist, während auf ähnliche Weise der Kern 12 durch die andere Endplatte 14 und die Mittelplatte 15 des Jochs gestützt ist. Diese Kerne sind im Gehäuse 16, das zylindrische Form hat, des Jochs aufgenommen.

Beide Enden des Gehäuses 16 sind so nach innen umgebogen, daß die Endplatten 13 und 14, die Kerne 11 und 12, die Mittelplatte 15 sowie das Gehäuse 16 miteinander verbunden sind.

Wenn in Richtung des Pfeils a gemäß Fig. 3 ein elektrischer Strom angelegt ist, sind die Endplatten 13 und 14 des Jochs magnetisiert und bilden Nordpole, während die Mittelplatte 15 zu einem Südpol magnetisiert ist. Somit ist die linke bzw. rechte Seite des Permanentmagneten 1 Süd- bzw. Nordpol. Wenn folglich die Vorrichtung mit einem in Richtung a fließenden Strom erregt wird, wird der Kolbenkern 2 J-η Richtung der Endplatte 13 angezogen und gleichzeitig durch die Mittelplatte 15 abgestoßen , wodurch der Kern 2 in die Richtung des Pfeils b gedrückt wird. Ähnlich wird der Kolbenkern 3 durch die

OM-UUZ-UH

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Endplatte 14 abgestoßen und durch die Mittelplatte 15 angezogen, so daß auch der Kern 3 in die gleiche Richtung gedruckt wird. Somit drücken bzw. bewegen diese Kerne den Stab 4 in die Richtung b, bis die Gummischeibe 7 an der Endplatte 3 anstößt und somit zu diesem Zeitpunkt der Stab stehenbleibt. Nach dieser Bewegung des Stabs 4 nach links (in Pfeilrichtung b) wird die durch den Pfeil a gezeigte Richtung des angelegten Stroms umgekehrt. Dadurch werden die Endplatten 13 und 14 südpolarisiert, während die Mittelplatte 15 nordpolarisiert wird. Hierdurch wird der Stab 4 nach rechte (entgegengesetzt zur Richtung b) bewegt und bleibt dann im Zustand gemäß Fig. 3 stehen. Die soweit beschriebene Magnetvorrichtung wird beispielsweise zur automatischen Verriegelung und Entriegelung einer Kraftfahrzeugtür verwendet.

Bei diesem Typ der Magnetvorrichtung, bei der der Kolben im Raum innerhalb der Spulen angeordnet ist und durch die anziehenden und abstoßenden Kräfte des durch die Spulen aufgebauten Magnetfelds angetrieben wird, werden die Ränder des zylindrischen Gehäuses bzw. des Hauptjoches so umgebogen, so daß sie fest an den Endplatten 13 und 14, wie Fig. 3 zeigt, angebracht sind, so daß die Endplatten 13 und 14, die Kerne 11. und 12, die Mit-

25. telplatte 15 und das Hauptjoch 16 miteinander verbunden sind. Bei diesem Aufbau wird der Abstand zwischen den Endplatten 13 und 14, genauer der Abstand zwischen der Endplatte 13 und der Mitteplatte 15 und der Abstand zwischen der Endplatte 14 und der Mittelplatte 15 durch die Abmessungen der Endplatten 13 und 14, der Kerne 11 und 12, des Haupt Joches 16, der Mittelplatte 15, durch die Stärke des Umbiegvorgangs an beiden Enden des Joches 16 und durch die Richtung des aufgeprägten Drucks bestimmt. Somit sind die Parameter, die den Abstand beeinflussen, zahlreich und deshalb treten große Abweichungen von Stück

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zu Stück auf. Insbesondere die Abweichungen der einzelnen Stücke, die aufgrund des Umbiegens a*uf treten, bringen ein ernsthaftes Problem mit sich. Da durch das Umbiegen ferner eine Kraft auf die Spulenkerne einwirkt, müssen diese eine große Wanddicke haben. Dies führt zu dem unerwünschten Effekt, daß der Durchmesser der Magnetvorrichtung groß ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Magnetvorrichtung zu schaffen, die eine Wirkkraft erzeugt, die effizient in Übereinstimmung mit ihrer gegebenen nichtlinearen Beziehung zum Hub angelegt ist, und die auch kleine Gestalt haben kann. Ferner soll die Magnetvorrichtung mit geringen Abweichungen von Stück zu Stück hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 gelöst. Die Vorrichtung umfaßt hierbei, wie Fig. 3 zeigt, zwei Feldspulen, eine Mittelplatte 15 zwischen diesen Spulen mit einem ringförmigen magnetischen Flußwegabschnitt, und Endplatten 13 und 14 eines Jochs mit ringförmigen Endflächen, die den ringförmigen Endflächen der Mittelplatte 15 gegenüberliegen, wobei die Breite A (siehe Fig. 6) der Platte 15 entlang eines Stabs größer als die Dicke C eines Permanentmagneten 1 (A > C) ist, die Länge D der Magnetkerne 2 und 3 entlang des Stabs größer oder gleich dem Abstand B zwischen den Endflächen der Mittelplatte 15 und den entsprechenden Endflächen der Endplatten 13 und 14 (D > B) ist. Diese Anordnung führt zu einer Charakteristik der Antriebskraft, die die Beziehung zwischen der wirkenden Kraft und dem Hub der Kurve A (Fig.2) anpaßt. Folglich kann die Magnetvorrichtung kompakt gemacht werden und einen wirksameren Antrieb ausführen.

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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht ein Jochkörper aus mehreren Abschnitten. Der Jochkörper wirkt mit einer der Endplatten des Jochs zusammen und bildet eine Ausnehmung, die sich im wesentlichen senkrecht zur A.chse eines Kolbens erstreckt. Die andere Endplatte ist mit einem vorspringenden Abschnitt versehen, der in Eingriff mit der Ausnehmung steht. Wenn der vorspringende Abschnitt in die Ausnehmung eingesetzt wird, wirken die Endplatten mit dem Jochkörper zusammen. Die innere Wand des äußeren Gehäuses dieser Vorrichtung stützt den Jochkörper und hält diesen Eingriff aufrecht.

Der Jochkörper ist beispielsweise in der Ebene, die die Mittelachse des Körpers enthält, zweigeteilt. Beide Enden

_n_ jeder Hälfte haben einen vorspringenden Abschnitt, der Io

mit einer halbkreisförmigen Öffnung versehen ist. Der äußere Umfang jeder Endplatte ist mit einer ringförmigen Nut oder Ausnehmung versehen, in die der halbkreisförmige Rand des vorspringenden Abschnitts eingreift und dadurch _on einen äußeren magnetischen Flußweg der Spulen bildet. Diese Jocheinheit ist in einen äußeren Zylinder aus synthetischem Harz eingesetzt, der einen Innenraum hat, der mit der Kontur der Einheit übereinstimmt, so daß diese allgemein gehalten ist.

Bei der eben beschriebenen neuen Vorrichtung sind die Abstände der Magnetschleife, wie z.B. die Joch-Endplattenabstände durch den Zusammenbau des Jochkörpers und die Endp'latten bestimmt, wodurch die Abweichungen zwischen den einzelnen hergestellten Stücken verringert

sind. Da ferner auf die Spulenkerne beim Zusammenbau der Bauteile keine Kraft ausgeübt wird, kann die Wand der Spulenkerne dünner gemacht werden. Zusätzlich ist es möglich, die Spulenkerne wegzulassen. Ein weiterer

Vorteil liegt darin, daß der Zusammenbau der Vorrichtung 35

einfacher ist.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend
anhand schematischer Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf den Betätigungsabschnitt ,- einer in einem Kraftfahrzeug eingebauten Türver

riegelungsvorrichtung ,

Fig. 2 ein Diagramm, das die Beziehung der zur Verriegelung und Entriegelung der Vorrichtung gemäß Fig. 1 erforderlichen Kraft zur durch eine Magnetvorrichtung erzeugten Kraft zeigt,

Fig. 3 einen Längsschnitt einer herkömmlichen Magnetvorrichtung ,

Fig. 4a einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Magnetvorrichtung,

Fig. 4b eine linke Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 4a,

Fig. 4c eine rechte Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 4a,

Fig. 5a bis 5c perspektivische Ansichten der Gestalt verschiederer Bauteile der Magnetvorrichtung

gemäß Fig. 4a,

Fig. 6 eine vergrößerte Schnittansicht eines Ausschnitts der Vorrichtung gemäß Fig. 4a.
30

Fig. 4a zeigt eine Magnetvorrichtung, bei der das erfindungsgemäße Prinzip angewandt ist. Diese Vorrichtung kann als Antriebsquelle zur automatischen Verriegelung und Entriegelung einer Kraftfahrzeugtür verwendet werden; sie umfaßt einen Stab 4 mit einem Abschnitt A₃, der durch

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einen Kolben hindurchgeht. Im Stab 4 sind an gegenüberliegenden Enden des Abschnitts A₃ ringförmige Nuten A₁ und Ar, so ausgebildet, daß sich Abschnitte A., A^ und 4 gleichen Durchmessers relativ zu den Abschnitten, an denen die Nuten gebildet sind, ausbauchen bzw. größer erstrecken. Scheiben 7 und 8 aus relativ hartem Gummi sind in den Nuten A. bzw. 4» angebracht. Wenn keine äußere Kraft an diesen Bauteilen anliegt und diese daher nicht verformt sind, ist der Durchmesser der in den Scheiben 7 und 8 gebildeten Löcher geringer als derjenige der ausbauchenden Abschnitte A., 4„, 4,- und liegt in

*\ ο Ο

der gleichen Größenordnung oder ist etwas kleiner als derjenige der ringförmigen Nuten.

Zunächst wird der Stab 4 in das Loch in der Scheibe 8 15

mit relativ großer Kraft eingesetzt, um die Scheibe 8 in Eingriff mit der ringförmigen Nut A₂ zu bringen. Dann wird der Stab 4 durch Löcher _f die in einem Kern 3 des Kolbens, einem Permanentmagneten 1 aus beispielsweise seltenem erdmagnetischem Werkstoff, einem Kern 2 des Kolbens bzw. der Scheibe 7 ausgebildet sind, in dieser Reihenfolge gesteckt. Anschließend wird die Scheibe 7 gegen den Kern 2 mit verhältnismäßig großer Kraft gepreßt und dadurch in Eingriff mit der Nut A. gebracht, wodurch die · Baueinheit aus dem Stab 4 und dem Kolben

25- fertiggestellt ist. Die Gestalt dieser Baueinheit ist in Explosionsdarstellung in Fig. 5a gezeigt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Länge des Abschnitts 4„ des Stabs 4 in seiner Achsrichtung geringfügig kleiner als die Summe aus den Dicken der drei Baukomponenten, d.h. der Kerne 3 und 4 sowie des Magneten 1. Die Dicke der Scheiben 7 und 8 ist so gewählt, daß sie in der gleichen Größenordnung wie die Breite der Nuten 4 und 4_p liegt.-Folglich werden die Gummischeiben 7 und 8 durch die Kerne 2 bzw. 3 leicht zusammengepreßt,

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wenn der Kolben und der Stab zu einer Einheit zusammengebaut sind, wie in den Fig. 4a und 5a gezeigt ist. Dies verhindert, daß die Kolbeneinheit sich vom Stab 4 lokkert.
5

Gemäß Fig. 4a erstreckt sich der Stab 4 durch Seitenplatten 13 und 14 des Joches, die mittels zwei Jochkörpern 17 und 18 miteinander verbunden sind. Die Gestalt jedes der Jochkörper 17 und 18 ist in Fig. 5b dargestellt.

Die Jochkörper haben mittig Langlöcher 17.. bzw. 18.. und eine Mittelplatte 15 hat Vorsprünge", die in diese Langlöcher_?wie in Fig. 4a gezeigt,eingesetzt sind. Die Gestalt der Mittelplatte 15 ist in Fig. 5a gezeigt. Die Jochkörper 17 und 18 haben Vorsprünge 17₂, 17₃ ^bzw· ¹⁸ ₂' ¹⁸3

.,_ an ihren beiden Enden, wobei jeder der Vorsprünge eine halbkreisförmige Öffnung hat, wie Fig. 5b zeigt. Diese Vorsprünge sind in ringförmige Nuten eingesetzt, die in den tassenförmigen Seitenplatten 13 und 14 ausgebildet sind, wie Fig. 5a zeigt. Insbesondere liegt der Jochkörper 17 dem Jochkörper 18 so gegenüber, daß die vorderen Enden der Vorsprünge 18_? und 18₃ an den vorderen Enden der Vorsprünge 17_? und 17„ anstoßen. Die Vorsprünge 17₂ und 18₉ umgeben eine dadurch gebildete kreisförmige Öffnung, und die Vorsprünge 17₃ und 18'₃ umgeben eine ähnliche kreisförmige Öffnung. Die ringförmigen Nuten in den Seitenplatten 13 und 14 sind in diesen Offnungen angeordnet. Gleichzeitig stehen die Vorsprünge 17_ und 18_? bzw. die Vorsprünge 17 und 18_ in Eingriff mit der ringförmigen Nut in der Seitenplatte 13 bzw. der Seitenplatte

14. Infolge dieses Eingriffs sind die Seitenplatten 13

und 14 in einem gewissen Abstand voneinander entfernt.

Gemäß Fig. 4a ist eine erste Feldspule 9 durch die Vorsprünge 17 und 18p außerhalb der Seitenplatte 13 und auch durch die Mittelplatte 15 umgeben. In ähnlicher Weise ist eine zweite Feldspule 10 durch die Vorsprünge

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17_Q und 18 außerhalb der Seitenplatte 14 und zusätzlich durch die Mittelplatte 15 umgeben. Spulenkerne sind hierbei weggelassen.

Die Gestalt jeder der Feldspulen 9 und 10 ist in Fig. 5b gezeigt. Jede dieser Spulen ist erzeugt, indem ein elektrisch isolierter Draht, der mit heißverklebbarem und isolierendem Harz bedeckt ist, um eine mit Trennmittel bedeckte Form in die Gestalt einer Spule gewickelt wird, indem dann die Einheit erwärmt wird und die Spulenwicklung nach dem Kühlen der Einheit von der Form abgenommen wird. Bei üblichen Bedingungen erhalten diese Spulen die Gestalt gemäß Fig. 5b. Die tassenförmigen Joch-Seitenplatten 13 bzw. 14 sind in die Spulen 9 bzw. 10 eingesetzt. Die Kolben/Stab-Einheit ist, wie in Fig. 5a ge-

zeigt, in die Mittelplatte 15 eingesetzt. Der Stab der Kolben/Stab-Einheit ist in die Seitenplatten 13 und 14 eingesetzt, an denen die Spulen 9 bzw. 10 in der in Fig. 5a gezeigten Art und Weise angebracht sind. Einer der beiden Vorsprünge der Mittelplatte 15 ist in das Langloch 17.. in dem Jochkörper 17 eingesetzt und der andere ist in das Langloch 18. des Jochkörpers 18 eingesetzt. Die Vorsprünge 17p, 17₃ und 18g, 18₃ der Jochkörper 17 und 18 sind in die ringförmige Nut in der Seitenplatte 13 eingesetzt, wodurch die Kolben/Stab-Einheit 1 bis ■ 4, 7, 8, die Seitenplatten 13,14, die Mittelplatte 15 und die Jochkörper 17, 18 zu einer Spulen/Kolben-Einheit zusammengebaut sind.

Diese Spulen/Kolben-Einheit ist in einen äußeren Zylinder 23 zusammen mit einer Blattfeder 19 eingesetzt. Die Gestalt des Zylinders 23 ist in Fig. 5a dargestellt. Der Zylinder hat einen Raum 23^₁ zur Aufnahme der Spulen/Kolben-Einheit. Eine Öffnung 23„ (Fig. 4a) relativ großen Durchmessers ist am Ende bzw. Boden ausgebildet, so daß sich der Stab 4 hierdurch erstrecken kann. Das Loch 23„

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erstreckt sich in Richtung der Stabachse und bildet einen zylindrischen Flansch 23_Q .

Die Gestalt der Blattfeder 19 ist in Fig. 5b gezeigt. Die Blattfeder ist üblicherweise gebogen und dünn und hat zwei abstehende Abschnitte Ι9_χ und 19₂- Normalerweise ist die Breite der Blattfeder 19 geringer als diejenige des oberen Plattenabschnitts des Jochkörpers 17.

Der innere Raum 23., des äußeren Zylinders 23 ist so gestaltet, daß die Spulen/Kolben-Einheit und die Blattfeder 19 etwas ungebogen in ihm aufgenommen sind. Beim Einbau der Spulen/Kolben-Einheit 1-4, 7-10 in den Zylinder 23 wird die Blattfeder 19 entlang des oberen Plattenabschnitts des Jochkörpers 17 (Fig. 5b) bewegt, während ihre abstehenden Abschnitte 19.. und 19_? in Berührung mit der Außenseite des Vorsprungs 17- stehen. Anschließend werden die Vorsprünge 17-, 18„ und die abstehenden Abschnitte 19- , 19- in den Raum 23_χ des Zylinders 23 eingesetzt, und anschließend wird die gesamte Feder 19 in ihn eingesetzt. Während dieses Einsetzens ist die Feder 19 etwas gestreckt. Nach dem Abschluß des Einsetzens, d.h. wenn der Zustand gemäß Fig. 4a erreicht ist, drückt die Elastizitätskraft der Feder 19 den Jochkörper 17 ständig in Richtung des Jochkörpers 18.

Der innere Raum 23.. des Zylinders 23 ist durch eine Abdeckung 24 aus synthetischem Harz abgeschlossen. Eine vorspringende Wand 24.. mit im wesentlichen zylindrischer Form drückt gegen die Seitenplatte 13 und ist einstückig mit der Abdeckung 24 an deren Innenseite ausgebildet.

^⁰ Die Wand 24₁ ist zweigeteilt und bildet einen Raum zur Aufnahme einer beweglichen Schalterplatte 20 und einer feststehenden Schalterplatte 22 und läßt Bewegung der beweglichen Platte 20 zu. Ein .Gummistück 21 ist an der Platte 20 an der Stelle fest angebracht, in der das vordere Ende des Stabs 4 gegen diese stößt. Die Schalter-

_ _: ; -; O H-UUZ.

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platten 20 und 22 sind gemäß Fig. 4a fest an der Innen-

ti

seite der Abdeckung 24 befestigt. Fig. 5a zeigt die Gestalt der Abdeckung 24.

Nach dem Einsetzen der Spulen/Kolben-Einheit 1-4, 7-10 und der Blattfeder 19 in den äußeren Zylinder 23, wie oben beschrieben, werden die elektrischen Kabel der Spulen 9 und 10 durch in der Abdeckung 24 ausgebildete Kabelöffnungen 24. bzw. 24₅ gesteckt; anschließend wird

IQ die Abdeckung.24 mittels Schrauben 25-27 fest am Zylinder 23 angebracht. Somit drückt die vorstehende Wand 24 der Abdeckung 24 gegen die Seitenplatte 13. Bevor die Abdeckung 24 am Zylinder 23 angebracht wird, werden die Schalterplatten 20 und 22 an ihr fest angebracht, und die Kabel mit den Platten verbunden, wobei sie durch die Öffnungen 24„ und 24_ nach außen geführt werden. Die Kabel der Spulen 9 und 10 sowie die Kabel der Schalterplatten 22 und 23 sind in einem Kabelhalter 24g»
der in der Abdeckung 24 ausgebildet ist, gehalten.

Die Schalterplatten 20 und 22 erlauben die Feststellung des Betriebszustands der Magnetvorrichtung. Wenn sich die Kolben/Stab-Einheit bez. Fig. 4a auf der linken Seite befindet, drückt das vordere Ende des Stabs 4 das

Gummistück 21 nach links und hält die Schalterplatte 25-

20 von der Schalterplatte 22 weg, d.h., die Schaltervorrichtung ist geöffnet. Wenn andererseits der Stab 4 von der Platte 21 entfernt wird, wie in Fig. 4a gezeigt, druckt die Elastizitätskraft der Platte 21 dieselbe im

Uhrzeigersinn und hält sie in Berührung mit der Platte 30

22, d.h. die Schaltervorrichtung ist geschlossen.

Der zylindrische Flansch 23₂ des äußeren Zylinders ist in ein Ende eines Gummibalgs 28 eingesetzt. Das rechte

Ende des Stabs 4 ist in ein Loch im anderen Ende des 35

Gummibalgs eingesetzt. Der Gummibalg 28 ist fest an dem

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Stab 4 angebracht, indem ein Verbindungsstück 29 in den Stab 4 eingeschraubt und festgezogen ist.

Die bisher beschriebene Magnetvorrichtung ist in Fig. p· 4a im Längsschnitt gezeigt. Die linke bzw. rechte Seitenansicht der Vorrichtung ist in Fig. 4b bzw. 4c dargestellt. Gemäß Fig. 4b sind die elektrischen Kabel, die mit den Feldspulen 9 und 10 verbunden sind, mit Bezugszeichen 32 bzw. 33 bezeichnet. Die mit den SchalterplatjQ ten 22 bzw. 20 verbundenen elektrischen Kabel sind mit 30 bzw. 31 bezeichnet.

Ein Ausschnitt von Fig. 4a ist in Fig. 6 vergrößert dargestellt. A sei die Breite der ringförmigen Abschnitte

jg der Mittelplatte 15, B der Abstand zwischen den Enden der ringförmigen Abschnitte und der entsprechenden Joch-Seitenplatte 13 bzw. 14, C die Dicke des Permanentmagneten 1, D die axiale Länge der Kerne 2 und 3, E der Abstand zwischen dem Ende eines Pols des Magnets 1 und dem näherliegenden Ende der Mittelplatte 15, wenn sich der Kolben um seine volle Hubstrecke, wie gezeigt, bewegt hat, G der Abstand zwischen der inneren Fläche der Mittelplatte 15 und der äußeren Fläche des Magneten 1, und g der Abstand zwischen der Außenseite der Kerne 2 und 3 und der inneren Fläche der Mittelplatte. Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Abmessungen gemäß der nachstehenden Tabelle 1 festgelegt.

Tabelle 1

A= 10 mm B = 4,5 ram C=3mm

D = 9 mm G=O,4 mm g=0,2mm

Um den Kolben aus dem Zustand gemäß Fig. 6 nach links zu bewegen, wird ein elektrischer Strom an die Spulen 9 und 10 in einer solchen Richtung angelegt, daß die

OtUUiUH

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Mittelplatte südpolarisiert und die Seitenplatten 13 nordpolarisiert werden. Zu diesem Zeitpunkt wirkt eine Kraft am Punkt a auf der Kurve D gemäß Fig. 2 auf den Kolben. Diese Kraft ist die Summe aus den folgenden vier Kräften: Der abstoßenden Kraft F₁ zwischen dem Kern 3 und der Seitenplatte 14, der anziehenden Kraft F₂ zwischen dem Kern 3 und der Mittelplatte 15, der abstoßenden Kraft F„ zwischen der Mittelplatte 15 und dem Kern 2, und der anziehenden Kraft F. zwischen dem Kern 2 und der Seitenplatte 13. Da der Nordpol des Magneten' 1 nahe bei der Mittelplatte 15 auf deren rechten Seite liegt, wie Fig. 6 zeigt, ist die Kraft F„ am größten. Wenn der Kolben seine Bewegung nach links beginnt, verringert sich der Abstand zwischen dem Nordpol des Magneten 1

und dem rechten Ende der Mittelplatte 15, so daß die Kraft 15

F_p rasch ansteigt. Die Kraft F. nimmt ebenfalls zu. Wenn der vom Nordpol des Magneten 1 austretende magnetische Fluß im größten Maße am rechten Ende der Mittelplatte 15 konzentriert ist, d.h. wenn der Kolben um eine Entfernung bewegt wurde, die im wesentlichen gleich E ist,

²^ nimmt die Kraft Fp einen Maximalwert an, wie durch Punkt b auf der Kurve D in Fig. 2 gekennzeichnet ist. Wenn sich der Kolben weiter nach links bewegt, nimmt die Kraft F₂ rasch ab, die Kraft F₄ nimmt jedoch allmählich zu. Folglich nimmt die nach links gerichtete Antriebskraft

25- aus der Summe aus den Kräften F„ und F₄ allmählich ab, wie durch das Intervall b-c auf der Kurve D in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn der Kolben in die am weitesten links liegende Stellung bewegt wurde, herrscht die Kraft F unter den Kräften, die auf den Kolben wirken, vor.

Unter der Annahme, daß beim obigen Ausführungsbeispiel E=F gilt (F ist diejenige Hubstrecke, bei der die Kraft aufgrund des Antriebsmechanismus ein Maximum erreicht), nimmt der Abstand zwischen dem rechten (oder linken) Ende der Mittelplatte 15 und dem Kern 3 (oder 2) einen

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Minimalwert an, wenn sich der Kolben um die Strecke F bewegt hat. Um diesen Zustand zu erreichen, sind die Bedingungen A> C und D> B , wie in Tabelle 1 angegeben, erfüllt. Falls insbesondere die Beziehung A <C C gilt, nimmt die Kraft F rasch zu, nachdem sich der Kolben bis zu dem Punkt bewegt hat, an dem die Kräfte ein Maximum einnehmen, und die Neigung des Intervalls b-c auf der Kurve D in Fig. 2 wird weniger steil. Folglich trifft der Kolben mit einer großen Kraft auf der Seitenplatte 13 auf. Falls die Beziehung D <C B gilt, werden die Kräfte bei den Punkten a und c (Fig. 2) geringer, so daß der Kolben nicht sofort beim Beginn der Antriebsfunktion bewegt wird. Nach dem Erreichen des Totpunktes wird die Kraft rasch geringer. Das Erreichen des anderen Endes ist somit ungewiß.

Angesichts der vorangehenden Überlegungen verwendet die 15

Erfindung die Beziehungen A >· C und D^ B, die zu einer Magnetvorrichtung führen, die ziemlich klein ist, wirksam und stabil arbeitet und eine geringere Stoßwirkung erzeugt.

Beim obigen Ausführungsbeispiel hat die Magnetvorrichtung Kolbenkerne 2 und 3, die durch die mit dem Stab 4 in Eingriff stehenden elastischen Elemente 7 und 8 gestützt werden, und deshalb lockert sich keines der Bauteile 2g der Vorrichtung, selbst wenn die Maßgenauigkeit der Kolbenkerne und des Permanentmagneten gering ist. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Kolbeneinheit leicht mit dem Stab verbunden werden kann. Obwohl die Blattfeder 19 den Jochkörper 17 gegen die Seitenplatten 13 und 14 drückt und dadurch diese Seitenplatten gegen

den anderen Jochkörper 18 beim obigen Ausführungsbeispiel drückt, ist es auch möglich, die Feder wegzulassen und die Jocheinheit in den äußeren Zylinder 23 aus synthetischem Harz mit einer maßvollen Preßpassung einzusetzen. Bei diesem alternativen Ausführungsbeispiel ist der Zylinder 23 vorzugsweise aus leicht elastischem oder nachgiebigem synthetischen Harz hergestellt.

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1 Offensichtlich sind somit verschiedenste Abänderungen der Erfindung möglich, ohne den Erfiridungsgedanken und den Rahmen der Patentansprüche zu verlassen.

5 Offenbart ist eine Magnetvorrichtung, die beispielsweise zur Verwendung bei Kraftfahrzeugtürverriegelungsvorrichtungen dient. Sie umfaßt einen Stab, zwei Magnetkerne, einen zwischen diese Kerne eingelegten Permanentmagneten, zwei Feldspulen zur Erzeugung eines magnetischen Flusses entlang des Stabs, einen magnetischen Jochkörper zur Bildung eines magnetischen Flußwegs entlang der Außenseiten der Spulen, eine zwischen den Spulen angeordnete magnetische Mittelplatte, und zwei magnetische Joch-Seitenplatten. Der Permanentmagnet und die Kerne sind auf

,g dem Stab befestigt und bilden einen magnetischen Kolben. Die Mittelplatte umfaßt einen ringförmigen magnetischen Flußwegabschnitt, durch den sich der magnetische Kolben erstreckt. Die Breite A des ringförmigen magnetischen Flußwegabschnitts in Richtung der Stabachse, der Abstand B zwischen den Endflächen des magnetischen Flußwegabschnitts und den entsprechenden Endflächen der Joch-Seitenplatten, die Dicke C des Dauermagneten in Polarisationsrichtung, und die Länge D der Magnetkerne in Richtung der Stabachse sind so gewählt, daß die folgenden Bedingungen gelten: A y C und D ^- B.

Claims

Patentansprüche

Iy. Magnetvo.rrichtung, gekennzeichnet durch einen Stab (4), einen Permanentmagneten (1), zwei an der Seite des Nordpols bzw. des Südpols des Permanentmagneten angeordnete Magnetkerne (2,3), wobei der Permanentmagnet zwischen den beiden Kernen so eingebettet ist, daß diese einen an dem Stab befestigten Magnetkolben bilden, durch zwei Feldspulen (9,10) zur Erzeugung eines Magnetflusses entlang des Stabs, durch einen magnetischen Jochkörper (17,18) zur Erzeugung eines magnetischen Flußwegs entlang den Außenseiten der Feldspulen, durch eine zwischen den Feldspulen angeordnete magnetische Mittelplatte (15) mit einem ringförmigen magnetischen Flußwegabschnitt, durch den sich der magnetische Kolben erstreckt, wobei die Mittelplatte ferner Flanschabschnitte hat, die magnetische Flußwege zwischen dem ringförmigen magnetischen Flußwegabschnitt und dem Jochkörper aufbauen, und durch zwei magnetische Joch-Endplatten (13,14), von denen jede mit dem Jochkörper verbunden ist und eine ringförmige Wand hat, die sich in die jeweilige Feldspule so erstreckt, daß die Endflächen der Endplatten den Endflächen des ringförmigen magnetischen Flußwegabschnitts gegen-

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überliegen, und durch die Beziehungen

A > C sowie D ;> B,

wobei A die Breite des ringförmigen magnetischen Flußwegabschnitts in Richtung der Stabachse, B der Abstand zwisehen den Endflächen des magnetischen Flußwegabschnitts und den entsprechenden Endflächen der Joch-Endplatten, C die Dicke des Permanentmagneten in Polarisationsrichtung und D die Länge der Magnetkerne in Richtung der Stabachse ist.
2. Magnetvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kolben mit einem Loch versehen ist, durch das sich der Stab (4) erstreckt, und umfaßt den in der Richtung der Mittelachse des Loches magnetisierten Permanentmagneten (l), die beiden auf der Seite des Nord- bzw. Südpol es des Permanentmagneten angeordneten Magnetkerne (2,3), wobei jeder Magnetkern ein Loch hat, durch das sich der Stab erstreckt, den sich durch die Löcher im Permanentmagneten und in den Magnetkernen erstreckenden Stab, der mit Ausnehmungen (4.., 4p) in der Nähe der Außenseite der Magnetkerne versehen ist, sowie elastische Elemente (7,8) mit Abschnitten, die mit den Ausnehmungen in Eingriff stehen und mit anderen Abschnitten, die an die Seiten der Magnetker-

25. ne anstoßen und diese dadurch in Richtung des Permanentmagneten drücken.
3. Magnetvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Ausnehmungen (4-, 4₂) ⁱⁿ dem

Stab (4) eine ringförmige in Umfangsrichtung verlaufende 30

Nut ist.
4. Magnetvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der elastischen Elemente (7,8) mit einem Loch versehen ist, das

mit der entsprechenden Nut (4., A^) im Stab in Eingriff

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steht, wobei der Durchmesser der Löcher geringer als der Durchmesser der Stababschnitte zu beiden Seiten der Nuten ist.
5. Magnetvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Jochkörper (17,18) in mehrere Abschnitte unterteilt ist, daß der Jochkörper und eine der Joch-Endplatten Ausnehmungen haben, die sich im wesentlichen senkrecht zur Achse des Kolbens erstrecken, ^und die andere Joch-Endplatte Vorsprünge hat, die in Eingriff mit den Ausnehmungen kommen, wodurch die Joch-Endplatten in Eingriff mit dem Jochkörper gebracht sind, und daß die innere Wand des äußeren Gehäuses (23) der Magnetvorrichtung zum Abstützen des Jochkörpers dient,

2g um diesen Eingriff aufrecht zu erhalten.
6. Magnetvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (17 , 17₀, 18 , 18_) sich senkrecht von beiden Enden des Längsabschnitts des Jochkörpers (17,18L der in Richtung der Achse der Feldspulen (9,10) liegt, erstrecken, daß jeder der Vorsprünge mit einer Öffnung versehen ist, die einen Abschnitt eines Kreises bildet, und daß die Ausnehmungen eine ringförmige Nut sind, die im Umfang jeder Joch-Endplatte (13,14) gebildet und an den Kreis entsprechend angepaßt ist.
7. Magnetvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Jochkörper (17,18) zweigeteilt ^iSt·
8. Magnetvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner gekennzeichnet durch eine Federeinrichtung (19), die zwischen dem äußeren Gehäuse (23) und

dem Jochkörper (17,18) angeordnet ist, um zumindest einen 35

Abschnitt (17 ) des Jochkörpers in Richtung des anderen

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Abschnitts bzw. der anderen Abschnitte zu drücken.
9. Magnetvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung (19) eine Blattfeder ist, die herkömmlich gebogen und in den Spalt zwischen der inneren Wand des äußeren Gehäuses (23) und der Rückseite eines Abschnitts (17) des Jochkörpers (17, 18) eingesetzt und dabei etwas gestreckt ist.
10. Magnetvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldspulen (9,10) an der Außenseite der zylindrischen Vorsprünge die an den Joch-Endplatten (13,14) ausgebildet sind, angeordnet sind und zwischen den Vorsprüngen an beiden Enden des Jochkörpers (17,18) vorgesehen sind, ohne Spulenkerne zu verwenden.
11. Magnetvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Feldspulen (9,10) eine Festspule ist, die hergestellt ist, indem ein isolierter, mit einem' heißverklebenden Isolierstoff bedeckter Draht in die Form einer Spule gewickelt wird, erhitzt wird und anschließend verfestigt wird.

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