DE69832458T2

DE69832458T2 - Elektromagnetischer Betätiger mit schwalbenschwanzförmiger Blechpaket-Gehäuse Verbindung

Info

Publication number: DE69832458T2
Application number: DE69832458T
Authority: DE
Inventors: Dennis Bulgatz
Original assignee: Siemens VDO Automotive Corp
Current assignee: Continental Automotive Systems Inc
Priority date: 1997-12-09
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2018-12-08
Also published as: DE69832458D1; EP0921536A1; US20010040018A1; EP0921536B1; JPH11260639A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Betätiger für einen Kraftfahrzeugmotor und insbesondere ein Verfahren zur Befestigung eines Blechpaketes des Betätigers an einem Gehäuse des Betätigers.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein herkömmlicher elektromagnetischer Betätiger zum Öffnen und Schließen eines Ventils einer Verbrennungskraftmaschine umfasst im Allgemeinen "Öffnungs"- und "Schließ"-Elektromagnete, welche, wenn sie erregt sind, eine elektromagnetische Kraft erzeugen, die auf einen Anker einwirkt. Der Anker wird von einem Paar parallel angeordneter, identischer Federn vorgespannt. Der Anker ist mit einem Zylinderventil des Motors gekoppelt. Der Anker ruht ungefähr in der Mitte zwischen dem Öffnungs- und dem Schließ-Elektromagneten, wenn sich die Federn im Gleichgewicht befinden. Wenn der Anker durch eine magnetische Kraft entweder in der geschlossenen oder in der geöffneten Position gehalten wird (so dass er an dem Öffnungs- oder Schließ-Elektromagneten anliegt), wird von den Federn potentielle Energie gespeichert. Wenn die magnetische Kraft ausgeschaltet wird, während sich der Anker in der geöffneten Position befindet, wird die potentielle Energie der Feder in kinetische Energie der sich bewegenden Masse umgewandelt und bewirkt, dass sich der Anker zum Schließ-Elektromagneten hin bewegt. Falls die Reibung gering genug ist, kann der Anker dann in die geschlossene Position bewegt und in dieser gehalten werden, indem Strom an den Schließ-Elektromagneten angelegt wird.
Der herkömmliche elektromagnetische Betätiger umfasst ein Paar Elektromagnete, die jeweils ein mit einem Gehäuse gekoppeltes Blechpaket enthalten. Mit jedem Blechpaket ist eine Spule verbunden. Normalerweise ist das Blechpaket am Gehäuse mittels einer Bolzenverbindung befestigt, deren Einbau aufgrund der Kräfte, die erforderlich sind, um einen Festsitz am Gehäuse zu bewirken, im Allgemeinen schwierig ist.
Es besteht Bedarf an einer Blechpaket-Gehäuse-Verbindung, welche leicht hergestellt werden kann, eine starrere Montage ermöglicht und für einen innigen Kontakt zwischen den zwei Komponenten sorgt, um die Wärmeübertragung zu erleichtern.
In US-A-4540966 (Zelkonitz) wird eine Reihe von Spulen bereitgestellt, die in einem Gusswerkstoff montiert sind. In GB-A-2252675 (Diesel Technology Corp) wird eine Phenolharz-Form für einen Betätiger mit Blechen bereitgestellt. Diese kann jedoch aufquellen, wenn sie mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoffen in Kontakt kommt. In US-A-311087 (Dowdle) wird eine geblechte Baugruppe bereitgestellt, welche in ein Gehäuse eingesetzt und anschließend mit Hilfe von Bolzen gehalten werden kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dem obengenannten Bedarf Rechnung zu tragen. Die Erfindung besteht in einem Verfahren zum Verbinden eines Blechpaketes eines elektromagnetischen Betätigers mit einem Gehäuse des Betätigers, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Blechpaketes, das wenigstens ein geformtes Merkmal aufweist, Bereitstellen einer Form zur Definition des Gehäuses, Einfügen des Blechpaketes in die Form, so dass das besagte geformte Merkmal des besagten Blechpaketes ein dazu passendes geformtes Merkmal in dem besagten Gehäuse definiert, und Gießen von Aluminium um wenigstens einen Teil des besagten Blechpaketes, um das besagte Gehäuse zu definieren, so dass das besagte geformte Merkmal des besagten Blechpaketes mit dem besagten geformten Merkmal des besagten Gehäuses zum Eingriff gelangt, wodurch es das besagte Blechpaket mit dem besagten Gehäuse verbindet.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung besteht die Erfindung aus einer Blechlamellen- und Gehäuse-Baugruppe für einen elektromagnetischen Betätiger, welche umfasst: ein Blechpaket, das aus einer Vielzahl von einzelnen Blechlamellen besteht, wobei das besagte Blechpaket eine Unterseite und ein mit der besagten Unterseite verknüpftes geformtes Merkmal aufweist, und ein Gehäuse, das eine Oberseite und ein mit der besagten Oberseite verknüpftes geformtes Merkmal aufweist, wobei das besagte Gehäuse das besagte Blechpaket aufnimmt, so dass das besagte geformte Merkmal des besagten Blechpaketes starr mit dem besagten geformten Merkmal des besagten Gehäuses zum Eingriff gelangt, wobei die besagte Unterseite des besagten Blechpaketes die besagte Oberseite des besagten Gehäuses berührt, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Gehäuse aus Aluminiumguss besteht.
Weitere Aufgaben, Merkmale und charakteristische Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sowie die Wirkungsweisen und die Funktionen der zugehörigen Elemente der Konstruktion, die Kombination von Teilen und wirtschaftliche Aspekte der Fertigung werden beim Studium der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Patentansprüche unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, wobei all dies Bestandteile der vorliegenden Patentbeschreibung sind, noch besser ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittdarstellung eines elektromagnetischen Betätigers, der eine Gehäuse-Blechpaket-Verbindung aufweist, die entsprechend den Prinzipien der vorliegenden Erfindung vorgesehen wurde;
2 ist eine Perspektivansicht eines Blechpaketes des elektromagnetischen Betätigers von 1;
3 ist eine Perspektivansicht eines gegossenen Gehäuseunterteils des elektromagnetischen Betätigers von 1, das ohne das mit ihm gekoppelte Blechpaket dargestellt ist; und
4 ist eine Querschnittzeichnung des Blechpaketes des Betätigers von 1, das gekoppelt mit dem Gehäuseunterteil nach einem Arbeitsgang des Gießens dargestellt ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es wird auf 1 Bezug genommen; sie zeigt einen allgemein mit 10 bezeichneten elektromagnetischen Betätiger, der eine Verbindung zwischen einer Gehäuseunterteil-Baugruppe und einem Blechpaket aufweist, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist. Der elektromagnetische Betätiger 10 umfasst ein Gehäuseoberteil 13, das einen oberen Elektromagneten 15 enthält, und ein Gehäuseunterteil 17, das einen unteren Elektromagneten 19 enthält. Ein Anker 21 ist so angeordnet, dass er eine Bewegung zwischen den Elektromagneten 15 und 19 ausführt. Der Anker 21 wird von einer Welle 23 getragen. Die Welle 23 ist so beschaffen, dass sie auf herkömmliche Weise mit dem Schaft eines Zylinderventils (nicht dargestellt) eines Motors eines Kraftfahrzeugs gekoppelt ist.
Die Erfindung wird im Hinblick auf den unteren Elektromagneten 19 beschrieben. Es ist jedoch leicht einzusehen, dass die Prinzipien der Erfindung ebenso auf die Konstruktion des oberen Elektromagneten 15 anwendbar sind. Es wird auf 1 Bezug genommen; der untere Elektromagnet 19 umfasst ein allgemein mit 14 bezeichnetes Blechpaket, welches im Gehäuseunterteil 17 enthalten ist. Wie in 2 dargestellt, besteht das Blechpaket 14 aus einer Vielzahl von einzelnen gestapelten Blechlamellen 16, die vorzugsweise aus einem weichmagnetischen Werkstoff wie etwa Siliziumeisen bestehen. Jede Blechlamelle 16 ist im Großen und Ganzen E-förmig, wobei sie Kanäle 18 zur Aufnahme einer Spulenbaugruppe 24 (1) des Elektromagneten 19 definiert. Die einzelnen Blechlamellen 16 sind vorzugsweise durch eine Schweißnaht 29 miteinander verbunden, oder durch ein anderes geeignetes Verfahren wie etwa mit Hilfe von Bolzen oder einer Verriegelungsanordnung, so dass das Blechpaket 14 definiert wird. Gemäß der Erfindung weist jede Blechlamelle 16 wenigstens ein mit einer Unterseite 28 derselben verknüpftes geformtes Merkmal auf, wobei diese zusammenwirken, so dass wenigstens ein geformtes Merkmal 26 des Blechpaketes 14 definiert wird. Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst das geformte Merkmal 26 zwei Schwalbenschwänze, die in einem gewissen Abstand voneinander von der Unterseite 28 aus vorspringen und verwendet werden, um das Blechpaket 14 am Gehäuseunterteil 17 zu befestigen, wie nachfolgend ersichtlich wird.
3 zeigt die Gestalt eines gegossenen Gehäuseunterteils 17 ohne das mit ihm gekoppelte Blechpaket 14. Wie dargestellt umfasst das Gehäuseunterteil 17 wenigstens ein geformtes Merkmal 30, das mit der Oberseite 32 desselben verknüpft ist und so konstruiert und angeordnet ist, dass es mit dem geformten Merkmal 26 des Blechpaketes 14 zusammenpasst. Bei der dargestellten Ausführungsform besteht das geformte Merkmal 30 des Gehäuseunterteils 17 aus zwei in einem gewissen Abstand voneinander angeordneten Kanälen 30, die in seiner Oberseite 32 definiert sind, zur Aufnahme der Schwalbenschwänze 26 des Blechpaketes 14.
Zwecks bestmöglicher Wärmeübertragung sollte sich das Blechpaket 14 in innigem Kontakt mit dem Gehäuseunterteil 17 befinden. Dies wird am besten erreicht, indem das Blechpaket 14 zuerst in einer Form 34 angebracht wird. Die Form ist so gestaltet, dass sie das Gehäuseunterteil 17 definiert. Somit definieren die Schwalbenschwänze 26 des Blechpaketes 14 die geformten Merkmale 30 oder Kanäle im Gehäuseunterteil 17 während des Arbeitsgangs des Gießens. Bei der dargestellten Ausführungsform besteht das Gehäuseunterteil 17 aus Aluminium. Es ist jedoch leicht einzusehen, dass auch andere gießbare Werkstoffe, die gute Wärmeübertragungseigenschaften aufweisen, als Werkstoffe für das Gehäuseunterteil 17 verwendet werden können. Somit wird Aluminium um das Blechpaket 14 herum gegossen, so dass beim Härten des Aluminiums die Schwalbenschwänze 26 des Blechpaketes 14 sich im Eingriff mit den Kanälen 30 des Gehäuseunterteils 17 befinden und dadurch das Blechpaket 14 mit dem Gehäuseunterteil 17 verbinden. 4 zeigt einen Querschnitt des mit dem Gehäuseunterteil 17 verbundenen Blechpaketes 14 nach dem Arbeitsgang des Gießens, wobei die Oberseite des Gehäuseunterteils 17 die Unterseite 28 des Blechpaketes 14 berührt. Nachdem das Aluminium gehärtet ist, wird die aus dem Gehäuseunterteil 17 und dem Blechpaket 14 bestehende Baugruppe aus der Form entnommen.
Es ist leicht einzusehen, dass, anstatt dass der Schwalbenschwanz (die Schwalbenschwänze) 26 am Blechpaket 14 und der Kanal (die Kanäle) 30 im Gehäuseunterteil 17 vorgesehen wird (werden), das Blechpaket 14 den Kanal (die Kanäle) aufweisen kann und das Gehäuseunterteil 17 den (die) dazu passende(n) Schwalbenschwanz (Schwalbenschwänze) aufweisen kann.
Obwohl die geformten Merkmale 26 des Blechpaketes 14 als Schwalbenschwänze dargestellt wurden und die dazu passenden geformten Merkmale 30 des Gehäuseunterteils 17 als Kanäle dargestellt wurden, ist leicht einzusehen, dass die zueinander passenden geformten Merkmale 26 und 30 auch eine andere Gestalt haben können, um das Blechpaket 14 mit dem Gehäuseunterteil 17 zu verbinden. Zum Beispiel kann eine der Komponenten eine Nut aufweisen, und das andere Teil kann einen Vorsprung aufweisen, der dazu bestimmt ist, in der Nut aufgenommen zu werden.
Das Vergießen des Blechpaketes 14 im Inneren des Gehäuses 17 reduziert auf vorteilhafte Weise die Bearbeitungsvorgänge, die erforderlich wären, um das Gehäuse für das Blechpaket vorzubereiten, wenn die zwei Komponenten separat zusammengebaut werden sollten. Das Anlegen des Gehäuses am Blechpaket entlang seiner Länge verleiht dem Blechpaket zusätzliche Steifigkeit und verringert dabei die Durchbiegung während der Funktion des Betätigers.
Ferner wird, da die Schwalbenschwänze 26 des Blechpaketes 14 in die Kanäle 30 im Gehäuse 17 eingreifen und die im Großen und Ganzen ebene Oberseite 32 des Gehäuses 17 die im Großen und Ganzen ebene Unterseite 28 des Blechpaketes 14 berührt, eine gute Wärmeübertragung zwischen diesen beiden Komponenten ermöglicht.

Claims

Verfahren zum Verbinden eines Blechpaketes eines elektromagnetischen Betätigers mit einem Gehäuse des Betätigers, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Blechpaketes, das wenigstens ein geformtes Merkmal aufweist, Bereitstellen einer Form zur Definition des Gehäuses, Einfügen des Blechpaketes in die Form, so dass das besagte geformte Merkmal des besagten Blechpaketes ein dazu passendes geformtes Merkmal in dem besagten Gehäuse definiert, und Gießen von Aluminium um wenigstens einen Teil des besagten Blechpaketes, um das besagte Gehäuse zu definieren, so dass das besagte geformte Merkmal des besagten Blechpaketes mit dem besagten geformten Merkmal des besagten Gehäuses zum Eingriff gelangt, wodurch es das besagte Blechpaket mit dem besagten Gehäuse verbindet.
Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner umfasst: Entnehmen des besagten Blechpaketes zusammen mit dem Gehäuse aus der besagten Form.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das besagte geformte Merkmal des besagten Blechpaketes eines der beiden Elemente Schwalbenschwanz und Kanal umfasst und das besagte geformte Merkmal des besagten Gehäuses das andere der beiden Elemente Schwalbenschwanz und Kanal beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das besagte Merkmal des besagten Blechpaketes einen Schwalbenschwanz beinhaltet und das besagte geformte Merkmal des besagten Gehäuses einen Kanal beinhaltet, der den besagten Schwalbenschwanz aufnimmt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei sich von einer Unterseite des besagten Blechpaketes aus in einem gewissen Abstand voneinander ein Paar von Schwalbenschwänzen erstreckt, welche zu einem Paar von Kanälen in dem besagten Gehäuse passen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das besagte Blechpaket hergestellt wird, indem eine Vielzahl von einzelnen Blechlamellen miteinander verbunden wird, wobei jede der besagten einzelnen Blechlamellen ein geformtes Merkmal aufweist, wobei diese zusammenwirken, so dass das besagte geformte Merkmal des besagten Blechpaketes definiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das besagte geformte Merkmal des besagten Blechpaketes mit einer Unterseite des besagten Blechpaketes verknüpft ist und das besagte geformte Merkmal des besagten Gehäuses mit einer Oberseite des besagten Gehäuses verknüpft ist, und wobei das besagte Gießen so beschaffen ist, dass, wenn sich die besagten geformten Merkmale im Eingriff befinden, die besagte Oberseite des besagten Gehäuses die besagte Unterseite des besagten Blechpaketes berührt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von geformten Merkmalen an einem Blechpaket vorgesehen ist und eine entsprechende Anzahl von dazu passenden geformten Merkmalen beim Gießen des besagten Werkstoffes in dem Gehäuse definiert wird.
Blechlamellen- und Gehäuse-Baugruppe für einen elektromagnetischen Betätiger, welche umfasst: ein Blechpaket, das aus einer Vielzahl von einzelnen Blechlamellen besteht, wobei das besagte Blechpaket eine Unterseite und ein mit der besagten Unterseite verknüpftes geformtes Merkmal aufweist, und ein Gehäuse, das eine Oberseite und ein mit der besagten Oberseite verknüpftes geformtes Merkmal aufweist, wobei das besagte Gehäuse das besagte Blechpaket aufnimmt, so dass das besagte geformte Merkmal des besagten Blechpaketes starr mit dem besagten geformten Merkmal des besagten Gehäuses zum Eingriff gelangt, wobei die besagte Unterseite des besagten Blechpaketes die besagte Oberseite des besagten Gehäuses berührt, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Gehäuse aus Aluminiumguss besteht.
Baugruppe nach Anspruch 9, wobei das besagte Merkmal des besagten Blechpaketes einen Schwalbenschwanz beinhaltet und das besagte geformte Merkmal des besagten Gehäuses einen Kanal beinhaltet, der den besagten Schwalbenschwanz aufnimmt.
Baugruppe nach Anspruch 9, wobei jede der besagten einzelnen Blechlamellen im Großen und Ganzen E-förmig ist.
Baugruppe nach Anspruch 9, wobei die besagte Unterseite des besagten Blechpaketes und die besagte Oberseite des besagten Gehäuses jeweils im Großen und Ganzen eben sind.
Baugruppe nach Anspruch 9, wobei eine Vielzahl von geformten Merkmalen an dem besagten Blechpaket vorgesehen ist und eine entsprechende Anzahl von geformten Merkmalen an dem besagten Gehäuse vorgesehen ist.