EP2885793B1 - Anker für eine aktoreinrichtung - Google Patents
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- EP2885793B1 EP2885793B1 EP13731125.4A EP13731125A EP2885793B1 EP 2885793 B1 EP2885793 B1 EP 2885793B1 EP 13731125 A EP13731125 A EP 13731125A EP 2885793 B1 EP2885793 B1 EP 2885793B1
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Definitions
- the invention relates to an armature for an actuator device with at least one magnet.
- EP 1 217 209 B1 and EP 1 219 831 B1 adjusting devices are known for adjusting an acting on the displacement volume of a hydrostatic machine actuator piston.
- the adjusting piston is movable from a predetermined by the force of at least one return spring neutral position between two end positions.
- a control valve with a control piston is provided for regulating actuating pressures in actuating pressure chambers.
- the deflection of the actuating piston is transferable via a rigidly connected to the actuating piston return lever as a linear movement on a spring sleeve, which is in operative connection via a control spring.
- the control piston consists in the axial direction of a first control piston part and a second control piston part, which are interconnected by a control piston plunger.
- the first and the second control piston part can be acted on at the ends remote from each other by at least one centering spring and / or adjusting spring with a mutually directed force.
- a control spring is stretched between two spring seat bodies.
- the bias of at least one centering spring and / or adjusting spring is adjustable for generating in the neutral position of the control valve balanced spring forces.
- GB 1275113 A discloses an electromagnetic switch for electric starter motors for internal combustion engines
- US 6,130,595 A discloses an electromagnetic switch comprising an armature which is radially outwardly, over its entire longitudinal extent, provided with a thin metal layer.
- US 2005/0051748 A1 discloses an electromagnetic drive device and a solenoid valve with a piston having an oil passage therethrough.
- US 2005/0057103 A1 discloses an electromagnetic device with coils and a plunger in a magnetic path of the electromagnetic device.
- the object of the invention is to improve an anchor for an actuator device with at least one magnet, in particular with regard to the manufacturability and / or functionality.
- the object is achieved in the case of an armature for an actuator device having at least one magnet in that the armature is provided radially on the outside with a coating, wherein the region not provided with the coating or encapsulation is designed, arranged and / or dimensioned such that the region allows hydraulic compensation between two opposite ends of the armature.
- the hydraulic compensation simplifies a reciprocating movement of the armature during operation.
- the at least one area without coating or encapsulation creates in a simple manner a hydraulic connection between the two ends of the armature.
- the area may extend in the longitudinal direction. It can also be several areas not provided with the coating or encapsulation. It must be ensured that the areas provided with the coating or encapsulation ensure adequate guidance of the armature.
- the armature is preferably designed substantially rotationally symmetrical.
- the axis of rotation of the armature preferably corresponds to a longitudinal axis of the armature.
- Radial means transverse to the longitudinal axis of the anchor.
- the coating on the armature provides the advantage that a sliding film, in particular a Teflon film, can be omitted between the armature and a pole tube.
- a preferred embodiment of the anchor is characterized in that the coating has a constant extension in the radial direction. As a result, a defined radial air gap between the armature and the pole tube can be provided in a simple manner.
- the coating is designed as a sliding coating. As a result, the friction between armature and pole tube can be reduced during operation of the actuator device.
- the coating is formed of a friction-reducing material.
- the coating may be formed of a magnetic or a non-magnetic material.
- the coating may comprise multiple layers of different materials. If the coating comprises multiple layers, it is sufficient if only the outer coating is formed of a friction-reducing material.
- a further preferred embodiment of the anchor is characterized in that the armature is provided radially on the outside with a metal layer containing chromium.
- the metal layer may also be an outer one of act multiple layers, which are used to represent the coating.
- a further preferred embodiment of the anchor is characterized in that the armature is provided radially on the outside with a metal layer containing nickel. However, the metal layer can also be an outer one of several layers that are used to display the coating.
- a further preferred embodiment of the anchor is characterized in that the armature is provided radially on the outside over its entire longitudinal extent with the coating.
- the armature may have the shape of a straight circular cylinder jacket radially outward. For cost reasons, it may also be advantageous to provide only individual longitudinal sections or peripheral sections with the coating.
- the armature finds, for example, but not claimed, application in an actuator device, wherein the armature in a pole tube in the longitudinal direction is movable back and forth.
- the actuator device is, for example, an actuator in a control and control application.
- the actuator device may also include an effector used in robotics.
- the actuator device can be embodied both as an actuating device and as a drive device, for example in a mechatronic application.
- the actuator device can be used, for example, to drive a fluid machine, in particular a fluid pump.
- the actuator device is associated with an axial piston machine with a pivoting cradle, which is represented by a Schwenkverstell Surprise.
- the axial piston machine is preferably arranged in a mobile hydraulic drive in addition to a primary drive unit, for example an internal combustion engine.
- the mobile Hydraulic drive may be located in a hydraulic hybrid powertrain of a hybrid vehicle.
- the hybrid vehicle may be a passenger car or a commercial vehicle.
- the actuator device may be used to represent a control valve in a cooling circuit and / or heating circuit of a motor vehicle.
- the actuator device may only be equipped with a single-acting magnet.
- the actuator device serves alternatively or additionally to the illustration of a fuel injection valve, in particular a suction tube fuel injection valve.
- the actuator means may comprise a biproportional magnet having two coils disposed radially outward of the pole tube and partially overlapping in the axial direction to the armature.
- the armature When the first coil is energized, the armature is pulled in a first direction.
- the second coil When the second coil is energized, the armature is pulled in a second direction opposite to the first direction.
- the two coils 11, 12; 131, 132 are on bobbin 15, 16; 135, 136 wound up.
- 5; 124, 125 serve magnetic disks 18 to 20 or magnetic body 138 to 140.
- the magnetic disks 18 to 20 and the magnetic body 138 to 140 are a pole tube 24; 144 assigned, in which the armature 8; 128 is movable back and forth.
- the pole tube 24; 144 includes magnetic regions 25 to 27; 145 to 147 and nonmagnetic regions 28, 29; 148, 149.
- In the pole tube 24; 144 are at the ends of inner poles 31, 32; 151, 152 arranged.
- the inner poles 31, 32; 151, 152 serve to build up a magnetic flux and are fixed in the pole tube 24; 144 pressed.
- the armature 8; 128 is between the inner poles 31, 32; 151, 152 movable back and forth.
- residual air gaps between the armature 8; 128 and the inner poles 31, 32; 151, 152 are residual air gap disks 33, 34; 153, 154 executed and at the inner poles 31, 32; 151, 152 arranged that a striking of the armature 8; 128 at the inner poles 31, 32; 151, 152 is prevented.
- the inner poles 31, 32; 151, 152 are designed as annular bodies.
- the plunger 10; 130 extends through the inner pole 31; 151.
- a closure and adjustment element 36 is arranged in the inner pole 32; 152 is at the in FIG. 1 illustrated unclaimed embodiment.
- a closure member 155 and an adjustment member 156 is arranged.
- the biasing force of the spring 7; 127 or the middle position of the armature 8; 128 are set.
- the inner poles 31, 32; 151, 152 serve essentially to anchor 8; 128 when energizing the coils 11, 12; 131, 132 in the appropriate direction, ie to the left or to the right to draw.
- Actuator 1 shown is a sliding film 37 in the radial direction between the armature 8 and the pole tube 24 is arranged.
- the sliding film 37 is, for example, a Teflon film.
- plugs 39, 40 are mounted, which are for connection serve electrical lines through which the coils 11, 12 can be energized.
- FIG. 2 is the armature 8 of the actuator 1 from FIG. 1 shown in half section.
- the armature 8 comprises an anchor body 42, which is designed to be rotationally symmetrical about a longitudinal axis 43.
- the anchor body 42 has radially outwardly the shape of a straight circular cylinder jacket.
- the anchor body 42 is externally provided with a coating 44.
- the coating 44 is a circular cylinder jacket 45 with a very small thickness surrounding the armature body 42 radially outward.
- the coating 44 replaces the in FIG. 1 designated by 37 sliding film.
- the size of a radial air gap between the armature 8 and the pole tube 24 can be adjusted via the extent of the coating 44 or the circular cylinder jacket 45 in the radial direction.
- the coating 44 may be formed of a plastic material comprising, for example, polytetrafluoroethylene. To reduce the friction between the armature 8 and the pole tube 24, the coating 44 may include metallic components such as chromium or nickel. The coating 44 may be implemented as a metal layer with chromium and / or nickel components.
- the anchor body 42 is encapsulated with a plastic material.
- the plastic material is preferably applied to the anchor body 42 by injection molding.
- the anchor body 42 is inserted into a suitable injection molding tool and encapsulated with the plastic material.
- the ends 46, 47 of the anchor body 42 end faces also molded with the plastic material 45.
- the coating 44 can also be applied to the end faces at the ends 46, 47 of the anchor body 42.
- the coating 44 or the Plastic material, with which the anchor body 42 is encapsulated, is at the ends 46, 47 of the anchor body 42 circular disks 48, 49 represents.
- the annular discs 48, 49 which are integrally connected to the coating 44 and the plastic material, which represents the circular cylindrical shell 45, perform the same function as the residual air gap discs 33, 34 in the in FIG. 1
- an axial air gap between the armature 8 and the inner poles 31, 32 can be represented in a simple manner.
- the armature 8 can also be designed to be split to reduce eddy currents in the operation of the actuator device 1.
- the in the FIGS. 3A and 3B shown anchor 8 is in the longitudinal direction, at least partially, divided into two parts. Otherwise, the armature 8 may be similar or identical to the one in FIG FIG. 2 That is, the divided armature 8 may be provided with a molded-on sliding layer and with molded-on residual air gap disks.
- the armature 8 is divided by a slot 53 into two equal armature halves 51, 52.
- the slot 53 extends completely through the armature 8 both in the longitudinal direction and in the transverse direction.
- Radially outside the armature 8 is provided with a coating 54.
- the slot 53 is completely ejected with plastic material.
- the plastic material in the slot 53 is integrally connected to plastic material which constitutes the coating 54.
- the armature 8 may also comprise an anchor body 56 which is not completely but partially divided.
- the anchor body 56 has no through slot, but two slots 57, 58, which are interrupted by a web 59.
- the web 59 connects two anchor halves of the anchor body 56 integrally with each other.
- the web 59 is arranged centrally in the anchor body 56.
- the anchor 8 both in the slot 53 and the slots 57, 58 and outside completely injected or molded with plastic material.
- the armature 8 can also be partially encapsulated with plastic material, for example, segmentally, in particular axially or radially.
- the partial encapsulation with plastic material is preferably carried out in such a way that both a radial air gap and axial air gaps are represented.
- the friction between the armature 8 and the pole tube 24 is also reduced by the partial encapsulation with the plastic material.
- an anchor body 61 is encapsulated in two longitudinal sections 62 and 64 with plastic material 66, 67.
- the longitudinal sections 62, 64 are arranged at the ends 68, 69 of the anchor body 61.
- a longitudinal section 63 is disposed between the two longitudinal sections 62 and 64 and has a greater extension in the longitudinal direction than the two longitudinal sections 62 and 64 together.
- the ends 68, 69 of the anchor body 61 with the plastic material 66, 67 encapsulated.
- an inventive anchor body 72 in three circumferential sections 73 to 75 splattered with plastic material 76 to 78. The splashed with the plastic material 76 to 78 peripheral portions 73 to 75 are uniformly distributed over the circumference of the anchor body 72.
- the ends 79, 80 of the anchor body 72 are also sprayed with the plastic material 76 to 78 in the circumferential direction between the peripheral portions 73 to 75 arise between the plastic material 76 to 78 channels, which provide a hydraulic compensation between areas right and left of the anchor 8 allow.
- the peripheral portions 73 to 75 sprayed with the plastic material 76 to 78 have approximately the same extent in the circumferential direction as the areas not sprayed with plastic material therebetween.
- FIG. 8 is a pole tube 24 with magnetic inserts 81 to 83 and non-magnetic regions 85, 86 shown in longitudinal section.
- the inserts 81 to 83 are designed as a ring body.
- the insert 82 has a trapezoidal cross-section. A longer side of the trapezoidal cross section is arranged radially inward. A shorter side of the trapezoidal cross section is disposed radially outward.
- the inserts 81 and 83 also have trapezoidal cross-sections, but are cut off at the ends of the pole tube 24.
- the nonmagnetic regions 85, 86 also have the shape of ring bodies, each having a trapezoidal cross-section. However, the longitudinal sides of the trapezoidal cross sections of the non-magnetic regions 85, 86 are arranged radially outward. The short sides of the trapezoidal cross sections of the nonmagnetic regions 85, 86 are arranged inside. In this case, the non-magnetic areas 85, 86 combined with the inserts 81 to 83, that results in a pole tube 24, which has the shape of a straight, hollow circular cylinder.
- the pole tube 24 has radially within the inserts 81 to 83 on a non-magnetic region 88 which can be represented by a coating.
- the nonmagnetic region 88 has the shape of a straight circular cylinder jacket and replaces the in FIG. 1 designated by 37 sliding film. By the extent of the nonmagnetic region 88 in the radial direction, the size of a radial air gap between the armature 8 and the pole tube 24 can be adjusted.
- the nonmagnetic region 88 may be radially inwardly a sliding layer 89, whereby the friction between the armature 8 and the pole tube 24 is reduced.
- the pole tube 24 in FIG. 8 produced by plastic injection molding.
- the inserts 81 to 83 are inserted and positioned in a suitable injection molding tool.
- the inserts 81 to 83 for the representation of the non-magnetic areas 85, 86 and 88 are overmolded with a plastic material 90.
- This can be achieved in a simple manner that the inserts are 81 to 83 radially inwardly completely encapsulated with plastic material 90.
- the inserts 81 to 83 are exposed radially outward, that is not overmolded with plastic material 90.
- magnetic inserts 94 to 96 of a pole tube 24 can be overmoulded both radially inwardly and radially outwardly with plastic material 98.
- the plastic material 98 radially inside the inserts 94 to 96 is used to represent a sliding layer 99 for an anchor (not shown).
- the plastic material 98 serves radially inside the magnetic inserts 94 to 96 to provide a radial clearance gap between the armature and the pole tube 24.
- the pole tube 24 is in FIG. 9 positioned by only partially shown housing body 91, 92.
- pole tube 24 is the plastic material 98, with which the magnetic inserts 94 to 96 are radially outwardly molded, also for the preparation of bobbins 101, 102.
- the bobbin 101, 102 which are also referred to as a winding support, each have a radially outward open, U-shaped cross section.
- the coil carriers 101, 102 serve to receive coils 11, 12.
- the plastic material 98 serves in the in FIG. 9 shown pole tube 24 for supporting or positioning of magnetic disks 104 to 106.
- the two magnetic disks 104 and 106 are arranged at the ends of the pole tube 24 and partially supported on the housing bodies 91, 92.
- the magnetic disk 104 extends radially outwardly from the insert 94.
- the magnetic disk 106 extends radially outward from the insert 96.
- the magnetic disk 105 extends between the two coils 11 and 12 of the insert 95 radially outward. Axial gaps between the magnetic disks 104 to 106 and the coils 11, 12 are ejected with the plastic material 98.
- the injection molding or encapsulation with the plastic material 98 takes place for the purpose of displaying the coil carriers 101, 102 before the coils 11 and 12 are wound.
- the inserts 94 to 96 may be designed as turned parts or stampings.
- the inserts 94 to 96 can also be formed from a crenellated profile 110.
- the crenellated profile 110 comprises a total of seven pinnacles 111 to 117, which are for the representation of inserts can serve.
- the in FIG. 10 straight profile 110 rolled, how to in FIG. 11 sees.
- a receiving space 120 for an anchor can be represented in a simple manner.
- the battlements 111 to 117 are arranged uniformly distributed in the circumferential direction for the representation of the inserts and project radially outwards from the receiving space 120.
- the in the Figures 12 and 13 shown actuator device 121 includes a shape fixed sleeve 157, on which the pole tube 144 is constructed.
- the sleeve 157 has the shape of a straight circular cylinder jacket and replaced, inter alia, the sliding film 37 in FIG. 1
- the sleeve 157 serves to arrange further functional parts, as will be explained below.
- the sleeve 157 may be formed of a non-magnetic or magnetic material.
- the sleeve 157 may also be formed of a non-magnetic and a magnetic material. If the sleeve 157 is wholly or partially formed of a magnetic material, then the sleeve 157 may be provided with a coating radially inward.
- the coating may comprise, for example, polytetrafluoroethylene and serves to present a residual air gap in the radial direction.
- the magnetic body 138 to 140 with the magnetic portions 145 to 147 and the non-magnetic portions 148, 149 are constructed.
- the magnetic regions 145 to 147 and the non-magnetic regions 148, 149 ring bodies, which together with the sleeve 157, the pole tube 144 represent.
- the magnetic ring bodies represented by the magnetic regions 145 to 147 are integrally connected to a magnetic disk 161 to 163, respectively.
- the magnetic disks 161 to 163 extend radially from the respective magnetic ring body 145 to 147 to the outside.
- the magnetic bodies 138 to 140 are made, for example, as turned parts of a metallic material which is magnetic or magnetizable.
- the annular bodies represented by the non-magnetic regions 148 and 149 are integrally connected to one of the two coil supports 135, 136, respectively.
- a pole tube 144 can be provided in a simple manner, which not only comprises the magnetic regions 145 to 147 and the non-magnetic regions 148, 149, but also combined with the coil carriers 135, 136 and the magnetic discs 161 to 163.
- the sleeve 157 is particularly advantageous still for sealing a receiving space for the armature 128th
- the actuator device 121 comprises a housing 158 with a housing body 159 and a further housing body 160.
- the housing body 159 is a magnet pot which surrounds the coils 131 and 132 and allows a magnetic flux or inference.
- the housing body 160 is, for example, an encapsulation with plastic.
- FIG. 14 a bobbin 170 with two coils 171 and 172 is shown.
- the coils 171, 172 serve in an actuator device 1; 121 for the representation of electromagnets 4, 5; 124, 125.
- a split magnetic disk 174 is arranged between the coils 171, 172 .
- a pair of electrical connections 176, 177 are used for connecting the coils 171 and 172 to electrical power supply lines.
- the two electrical connections 176, 177 are connected to two coil ends 181, 182 of the coil 172.
- the winding ends 181, 182 extend from the coil 172 to the terminals 176, 177.
- the two winding ends 181, 182 are arranged radially on the outside of the coil 171.
- the winding ends 181, 182 extend in the axial direction, ie transversely to the winding direction of the two coils 171, 172.
- the two winding ends 181, 182 are each arranged in a sleeve 183, 184.
- the sleeves 183, 184 are designed as elastic sleeves and serve to reduce stresses due to thermal expansion in the built-in State of the coils 171, 172.
- the sleeves 183, 184 serve to reduce stresses that arise in a subsequent encapsulation of the wound coils 171, 172.
- the coil carrier 170 with the coils 171, 172 wound thereon is encapsulated with a plastic material.
- the elastic sleeves 183, 184 still serve to reduce stresses that arise due to vibrations in the operation of the coils 171, 172 in an actuator device.
- the elastic sleeves 183, 184 are preferably pushed onto the coil ends 181, 182 prior to connection to the terminals 176, 177.
- a coil carrier 210 is shown in perspective, which is carried out as similar to the coil support 170 in FIG. 14 ,
- the bobbin 210 also includes two coils 211, 212, a magnetic disk 214, and two terminals 216, 217.
- the two terminals 216, 217 each comprise two plugs 225, 226.
- the terminal 217 belongs to the coil 211.
- the terminal 216 belongs to the coil 212. From the coil 212, two coil ends 221, 222 extend to the plugs 226, 225. In this case, the winding ends 221, 222 extend outside of the coil 211.
- FIG. 16 is a similar pole tube 24 as in FIG. 9 shown.
- pole tube 24 includes inserts 294, 295 and 296, which are both radially inwardly and radially outwardly partially encapsulated with plastic material 98.
- the plastic material 98 has in the in FIG. 16 illustrated unclaimed embodiment, the same function as in the FIG. 9 illustrated unclaimed embodiment.
- the inserts 294, 295 and 296 executed something different.
- the inserts 294 to 296 have a trapezoidal cross-section, the long sides but radially inward and not radially outside like the one in FIG. 9 illustrated non-claimed embodiment are arranged. This has proven to be advantageous in terms of magnetic flux.
- the inserts 294 to 296 are each integrally connected to a magnetic disk 304, 305, 306.
- the magnetic disks 304, 305 and 306 extend radially outwardly from the respective insert 294 to 296.
- the insert 294 is also integrally connected to an inner pole 310.
- the inner pole 310 is partially encapsulated with the plastic material 98 together with the insert part 294 and the magnetic disk 304.
- a residual air gap disk 315 is molded onto the inner pole 310.
- the residual air gap disk 315 serves to represent an axial residual air gap between the inner pole 310 and an in FIG. 16 anchor not shown.
- the residual air gap disk 315 may be formed of the plastic material 98, as shown. This provides the advantage that the pole tube 24 with the inserts 294 to 296, the magnet ring disks 304 to 306 and the inner pole 310 can be produced together with the residual air gap disk 315 in an injection molding process.
- an actuator device 401 is shown in simplified form with a single-acting electromagnet 404.
- the single-acting solenoid 404 includes a coil 411.
- the coil 411 is energized, then the armature 408 against the biasing force of the spring 406 in FIG. 17 pulled down.
- the coil 411 is arranged in a coil carrier 415.
- the bobbin 415 is similar to that in the Figures 9 and 16 illustrated non-claimed embodiments in a pole tube 424 integrated.
- the pole tube 424 comprises combination bodies 421; 422, which are partially encapsulated with a plastic material 425.
- the combination bodies 421; 422 include like the one in FIG. 16 illustrated non-claimed embodiment, each an insert, which is integrally connected to a magnetic disk.
- the plastic material 425 serving for encapsulation of the combination bodies 421, 422 serves at the same time in a particularly advantageous manner for the representation of the bobbin 415.
- the bobbin 415 is closed on the outside by a magnet pot or inference body 430.
- the actuator device 401 is associated with a cooling and / or heating circuit, in particular a water circuit, a motor vehicle.
- the water cycle includes a housing 450 having an inlet 451 and an outlet 452.
- By an arrow 453 incoming cooling water is indicated.
- By an arrow 454 leaking cooling water is indicated.
- a closing body 455 a connection between the input 451 and the output 452 can be interrupted.
- the closing body 455 is attached to an armature 408 facing away from the end of the plunger 410.
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Anker für eine Aktoreinrichtung mit mindestens einem Magneten.
- Aus den europäischen Patentschriften
EP 1 217 209 B1 undEP 1 219 831 B1 sind Verstellvorrichtungen zum Verstellen eines auf das Verdrängungsvolumen einer hydrostatischen Maschine einwirkenden Stellkolbens bekannt. Der Stellkolben ist aus einer durch die Kraft zumindest einer Rückstellfeder vorgegebenen Neutralstellung zwischen zwei Endlagen bewegbar. Zur Regelung von Stelldrücken in Stelldruckkammern ist ein Steuerventil mit einem Steuerkolben vorgesehen. Die Auslenkung des Stellkolbens ist über einen starr mit dem Stellkolben verbundenen Rückführhebel als lineare Bewegung auf eine Federhülse übertragbar, die über eine Steuerfeder in Wirkverbindung steht. Der Steuerkolben besteht in axialer Richtung aus einem ersten Steuerkolbenteil und einem zweiten Steuerkolbenteil, die durch einen Steuerkolbenstößel miteinander verbunden sind. Der erste und der zweite Steuerkolbenteil sind an den voneinander abgewandten Enden durch jeweils zumindest eine Zentrierfeder und/oder Einstellfeder mit einer aufeinander zugerichteten Kraft beaufschlagbar. Zwischen zwei Federsitzkörpern ist eine Steuerfeder gespannt. Die Vorspannung zumindest einer Zentrierfeder und/oder Einstellfeder ist zum Erzeugen in Neutralstellung des Steuerventils ausgeglichener Federkräfte einstellbar. -
GB 1275113 A -
US 6,130,595 A offenbart einen elektromagnetischen Schalter, umfassend einen Anker, der radial außen, über seine gesamte Längsausdehnung, mit einer dünnen Metallschicht versehen ist. -
US 2005/0051748 A1 offenbart eine elektromagnetische Antriebseinrichtung und ein Magnetventil mit einem Kolben, aufweisend einen durch ihn hindurchgehenden Ölkanal. -
DE 20 2007 018 318 U1 offenbart eine Betätigungsanordnung zum Betätigen einer Ventilanordnung sowie einen Elektromagnetaktuator. -
US 2005/0057103 A1 offenbart eine elektromagnetische Vorrichtung mit Spulen und einem Plunger in einem magnetischen Pfad der elektromagnetischen Vorrichtung. - Aufgabe der Erfindung ist es, einen Anker für eine Aktoreinrichtung mit mindestens einem Magneten, insbesondere im Hinblick auf die Herstellbarkeit und/oder Funktionalität, zu verbessern.
- Die Aufgabe ist bei einem Anker für eine Aktoreinrichtung mit mindestens einem Magneten dadurch gelöst, dass der Anker radial außen mit einer Beschichtung versehen ist, wobei der nicht mit der Beschichtung oder Umspritzung versehene Bereich so ausgeführt, angeordnet und/oder bemessen ist, dass der Bereich einen hydraulischen Ausgleich zwischen zwei entgegengesetzten Enden des Ankers ermöglicht. Der hydraulische Ausgleich vereinfacht eine Hin- und Herbewegung des Ankers im Betrieb. Der mindestens eine Bereich ohne Beschichtung oder Umspritzung schafft auf einfache Art und Weise eine hydraulische Verbindung zwischen den beiden Enden des Ankers. Der Bereich kann sich in Längsrichtung erstrecken. Es können auch mehrere Bereiche nicht mit der Beschichtung oder Umspritzung versehen sein. Dabei ist darauf zu achten, dass die mit der Beschichtung oder Umspritzung versehenen Bereiche eine ausreichende Führung des Ankers sicherstellen. Der Anker ist vorzugsweise im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgeführt. Die Rotationsachse des Ankers entspricht vorzugsweise einer Längsachse des Ankers. Im eingebauten Zustand ist der Anker im Betrieb der Aktoreinrichtung in seiner Längsrichtung hin und her bewegbar. Radial bedeutet quer zur Längsachse des Ankers. Die Beschichtung an dem Anker liefert den Vorteil, dass eine Gleitfolie, insbesondere eine Teflonfolie, zwischen dem Anker und einem Polrohr entfallen kann.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ankers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine konstante Ausdehnung in radialer Richtung aufweist. Dadurch kann auf einfache Art und Weise ein definierter Radialluftspalt zwischen Anker und Polrohr bereitgestellt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ankers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung als Gleitbeschichtung ausgeführt ist. Dadurch kann die Reibung zwischen Anker und Polrohr im Betrieb der Aktoreinrichtung reduziert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ankers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einem reibungsreduzierenden Material gebildet ist. Die Beschichtung kann aus einem magnetischen oder einem amagnetischen Material gebildet sein. Die Beschichtung kann mehrere Schichten aus unterschiedlichen Materialien umfassen. Wenn die Beschichtung mehrere Schichten umfasst, reicht es aus, wenn nur die äußere Beschichtung aus einem reibungsreduzierenden Material gebildet ist. - Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ankers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker radial außen mit einer Metallschicht versehen ist, die Chrom enthält. Bei der Metallschicht kann es sich aber auch um eine äußere von mehreren Schichten handeln, die zur Darstellung der Beschichtung verwendet werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ankers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker radial außen mit einer Metallschicht versehen ist, die Nickel enthält. Bei der Metallschicht kann es sich aber auch um eine äußere von mehreren Schichten handeln, die zur Darstellung der Beschichtung verwendet werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ankers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker radial außen über seine gesamte Längsausdehnung mit der Beschichtung versehen ist. Der Anker hat radial außen möglicherweise die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels. Aus Kostengründen kann es auch vorteilhaft sein, nur einzelne Längsabschnitte oder Umfangsabschnitte mit der Beschichtung zu versehen. - Der Anker findet beispielsweise, aber nicht beansprucht, Anwendung in einer Aktoreinrichtung, wobei der Anker in einem Polrohr in Längsrichtung hin und her bewegbar ist. Bei der Aktoreinrichtung handelt es sich zum Beispiel um ein Stellglied in einer Steuer- und regelungstechnischen Anwendung. Die Aktoreinrichtung kann aber auch einen Effektor umfassen, der in der Robotik eingesetzt wird. Die Aktoreinrichtung kann dabei sowohl als Betätigungseinrichtung als auch als Antriebseinrichtung, zum Beispiel in einer mechatronischen Anwendung, ausgeführt sein. Die Aktoreinrichtung kann zum Beispiel zum Antrieb einer Fluidmaschine, insbesondere einer Fluidpumpe, verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist die Aktoreinrichtung einer Axialkolbenmaschine mit einer Schwenkwiege zugeordnet, die von einer Schwenkverstelleinrichtung dargestellt wird. Die Axialkolbenmaschine ist vorzugsweise in einem mobilen Hydraulikantrieb zusätzlich zu einer primären Antriebseinheit, zum Beispiel einer Brennkraftmaschine, angeordnet. Der mobile Hydraulikantrieb ist möglicherweise in einem Hydraulikhybridantriebsstrang eines Hybridfahrzeugs angeordnet. Bei dem Hybridfahrzeug handelt es sich möglicherweise um einen Personenkraftwagen oder ein Nutzfahrzeug.
- Die Aktoreinrichtung dient möglicherweise zur Darstellung eines Regelventils in einem Kühlkreislauf und/oder Heizkreislauf eines Kraftfahrzeugs. Zur Darstellung eines Kühlkreislaufventils beziehungsweise Heizkreislaufventils eines Kraftfahrzeugs ist die Aktoreinrichtung möglicherweise nur mit einem einfach wirkenden Magneten ausgestattet. Ferner dient die Aktoreinrichtung alternativ oder zusätzlich zur Darstellung eines Kraftstoffeinspritzventils, insbesondere eines Saugrohrkraftstoffeinspritzventils.
- Beispielsweise, aber nicht beansprucht, kann die Aktoreinrichtung einen Biproportional-Magneten mit zwei Spulen umfassen, die radial außerhalb des Polrohrs und in axialer Richtung teilweise überlappend zu dem Anker angeordnet sind. Wenn die erste Spule bestromt wird, dann wird der Anker in eine erste Richtung gezogen. Wenn die zweite Spule bestromt wird, dann wird der Anker in eine zweite Richtung gezogen, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
- Der Anker ist möglicherweise mechanisch mit einem Stößel gekoppelt. Der Stößel dient vorteilhaft zur Darstellung eines Regelventils. Der Anker mit dem Stößel ist möglicherwseise zwischen zwei Federn eingespannt, durch die der Anker in eine Mittelstellung vorgespannt wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigen: - Figur 1
- eine vereinfachte Darstellung einer nicht die Erfindung darstellende Aktoreinrichtung mit einem Biproportional-Elektromagneten;
- Figur 2
- ein Beispiel für einen nicht die Erfindung darstellende Anker im Längsschnitt;
- Figur 3A
- den Anker aus
Figur 2 in geschlitzter Ausführung im Querschnitt; - Figur 3B
- den Anker aus
Figur 3A mit einem durch einen Steg unterbrochenen Schlitz im Querschnitt; - Figur 4
- eine perspektivische Darstellung eines nicht die Erfindung darstellenden
Ankerbeispiels mit Kunststoffumspritzungen in zwei Längsabschnitten; - Figur 5
- den Anker aus
Figur 4 im Längsschnitt; - Figur 6
- einen erfindungsgemäßen Anker, der in drei Umfangsabschnitten mit Kunststoff bespritz ist;
- Figur 7
- den Anker aus
Figur 6 im Querschnitt; - Figur 8
- eine vereinfachte Darstellung eines gebauten Polrohrs im Längsschnitt;
- Figur 9
- ein ähnliches Polrohr wie in
Figur 8 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ; - Figur 10
- ein zinnenartiges Profil zur Darstellung von Einlegeteilen;
- Figur 11
- das Profil aus
Figur 10 in einem gerollten Zustand; - Figur 12
- eine ähnliche Aktoreinrichtung wie in
Figur 1 mit einer gestaltfesten Hülse zur Darstellung eines Polrohrs; - Figur 13
- eine Explosionsdarstellung der Aktoreinrichtung aus
Figur 12 und - Figur 14
- eine perspektivische Darstellung einer Spule mit von einer elastischen Hülse umgebenen Wicklungsenden;
- Figur 15
- eine ähnliche Darstellung wie in
Figur 14 gemäß einem weiteren nicht zu der Erfindung gehörendes Ausführungsbeispiel; - Figur 16
- ein ähnliches Polrohr wie in
Figur 9 gemäß einem weiteren nicht zu der Erfindung gehörendes
Ausführungsbeispiel und - Figur 17
- eine vereinfachte Darstellung einer Aktoreinrichtung mit einem einfach wirkenden Magneten. Beschreibung der beanspruchte und nicht-beanspruchte Ausführungsbeispiele
- Die beiden Spulen 11, 12; 131, 132 sind auf Spulenträger 15, 16; 135, 136 aufgewickelt. Zur Verbesserung der Funktion der Elektromagneten 4, 5; 124, 125 dienen Magnetscheiben 18 bis 20 beziehungsweise Magnetkörper 138 bis 140.
Die Magnetscheiben 18 bis 20 beziehungsweise die Magnetkörper 138 bis 140 sind einem Polrohr 24; 144 zugeordnet, in welchem der Anker 8; 128 hin und her bewegbar ist. Das Polrohr 24; 144 umfasst magnetische Bereiche 25 bis 27; 145 bis 147 und amagnetische Bereiche 28, 29; 148, 149.
In dem Polrohr 24; 144 sind an den Enden Innenpole 31, 32; 151, 152 angeordnet. Die Innenpole 31, 32; 151, 152 dienen zum Aufbau eines magnetischen Flusses und sind fest in das Polrohr 24; 144 eingepresst. Der Anker 8; 128 ist zwischen den Innenpolen 31, 32; 151, 152 hin und her bewegbar.
Zur Darstellung von Restluftspalten zwischen dem Anker 8; 128 und den Innenpolen 31, 32; 151, 152 sind Restluftspaltscheiben 33, 34; 153, 154 so ausgeführt und an den Innenpolen 31, 32; 151, 152 angeordnet, dass ein Anschlagen des Ankers 8; 128 an den Innenpolen 31, 32; 151, 152 verhindert wird.
Die Innenpole 31, 32; 151, 152 sind als Ringkörper ausgeführt. Der Stößel 10; 130 erstreckt sich durch den Innenpol 31; 151. In dem Innenpol 32; 152 ist bei dem inFigur 1 dargestellten nicht beanspruchten Ausführungsbeispiel ein Verschluss- und Einstellelement 36 angeordnet. Bei dem inFigur 12 dargestellten nicht beanspruchten Ausführungsbeispiel sind in dem Innenpol 152 ein Verschlusselement 155 und ein Einstellelement 156 angeordnet.
Über das Einstellelement 36; 156 kann die Vorspannkraft der Feder 7; 127 beziehungsweise die Mittelstellung des Ankers 8; 128 eingestellt werden. Die Innenpole 31, 32; 151, 152 dienen im Wesentlichen dazu, den Anker 8; 128 bei Bestromung der Spulen 11, 12; 131, 132 in die entsprechende Richtung, also nach links oder nach rechts, zu ziehen.
Bei der inFigur 1 dargestellten Aktoreinrichtung 1 ist eine Gleitfolie 37 in radialer Richtung zwischen dem Anker 8 und dem Polrohr 24 angeordnet. Bei der Gleitfolie 37 handelt es sich zum Beispiel um eine Teflonfolie. Außen an einem Gehäuse 38 der Aktoreinrichtung 1 sind Stecker 39, 40 angebracht, die zum Anschließen von elektrischen Leitungen dienen, über welche die Spulen 11, 12 bestromt werden können. - In
Figur 2 ist der Anker 8 der Aktoreinrichtung 1 ausFigur 1 im Halbschnitt dargestellt. Der Anker 8 umfasst einen Ankerkörper 42, der um eine Längsachse 43 rotationssymmetrisch ausgeführt ist. Der Ankerkörper 42 hat radial außen die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels. - Zur Herstellung eines Radialluftspalts und zur Reduzierung der Reibung zwischen dem Anker 8 und dem Polrohr 24 ist der Ankerkörper 42 außen mit einer Beschichtung 44 versehen. Die Beschichtung 44 stellt einen Kreiszylindermantel 45 mit einer sehr geringen Dicke dar, der den Ankerkörper 42 radial außen umgibt.
- Die Beschichtung 44 ersetzt die in
Figur 1 mit 37 bezeichnete Gleitfolie. Über die Ausdehnung der Beschichtung 44 beziehungsweise des Kreiszylindermantels 45 in radialer Richtung kann die Größe eines Radialluftspalts zwischen dem Anker 8 und dem Polrohr 24 eingestellt werden. - Die Beschichtung 44 kann aus einem Kunststoffmaterial gebildet sein, das zum Beispiel Polytetrafluorethylen umfasst. Zur Reduzierung der Reibung zwischen dem Anker 8 und dem Polrohr 24 kann die Beschichtung 44 metallische Bestandteile wie Chrom oder Nickel umfassen. Die Beschichtung 44 kann als Metallschicht mit Chrom- und/oder Nickelbestandteilen ausgeführt sein.
- Besonders vorteilhaft ist der Ankerkörper 42 mit einem Kunststoffmaterial umspritzt. Das Kunststoffmaterial wird vorzugsweise im Spritzgießverfahren auf den Ankerkörper 42 aufgebracht. Zu diesem Zweck wird der Ankerkörper 42 in ein geeignetes Spritzgusswerkzeug eingelegt und mit dem Kunststoffmaterial umspritzt.
- Besonders vorteilhaft sind an den Enden 46, 47 des Ankerkörpers 42 ausgebildete Stirnflächen ebenfalls mit dem Kunststoffmaterial 45 umspritzt. Alternativ kann die Beschichtung 44 auch auf die Stirnflächen an den Enden 46, 47 des Ankerkörpers 42 aufgebracht werden. Die Beschichtung 44 beziehungsweise das Kunststoffmaterial, mit dem der Ankerkörper 42 umspritzt ist, stellt an den Enden 46, 47 des Ankerkörpers 42 Kreisringscheiben 48, 49 dar.
- Die Kreisringscheiben 48, 49, die einstückig mit der Beschichtung 44 beziehungsweise mit dem Kunststoffmaterial verbunden sind, die beziehungsweise das den Kreiszylindermantel 45 darstellt, üben die gleiche Funktion aus, wie die Restluftspaltscheiben 33, 34 bei der in
Figur 1 dargestellten Aktoreinrichtung 1. Durch die Kreisringscheiben 48, 49 kann auf einfache Art und Weise ein axialer Luftspalt zwischen dem Anker 8 und den Innenpolen 31, 32 dargestellt werden. Somit können die Restluftspaltscheiben 33, 34 bei der inFigur 1 dargestellten Aktoreinrichtung 1 entfallen. - In den
Figuren 3A und 3B ist jeweils im Querschnitt dargestellt, dass der Anker 8 auch geteilt ausgeführt sein kann, um Wirbelströme im Betrieb der Aktoreinrichtung 1 zu reduzieren. Der in denFiguren 3A und 3B dargestellte Anker 8 ist in Längsrichtung, zumindest teilweise, zweigeteilt. Ansonsten kann der Anker 8 ähnlich oder genauso ausgeführt sein wie der inFigur 2 dargestellte Anker 8. Das heißt, der geteilte Anker 8 kann mit einer angespritzten Gleitschicht und mit angespritzten Restluftspaltscheiben ausgestattet sein. - In
Figur 3A ist der Anker 8 durch einen Schlitz 53 in zwei gleiche Ankerhälften 51, 52 geteilt. Der Schlitz 53 erstreckt sich sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung vollständig durch den Anker 8 hindurch. Radial außen ist der Anker 8 mit einer Beschichtung 54 versehen. - Zur Positionierung der beiden Ankerhälften 51, 52 relativ zueinander ist der Schlitz 53 vollständig mit Kunststoffmaterial ausgespritzt. Besonders vorteilhaft ist das Kunststoffmaterial in dem Schlitz 53 einstückig mit Kunststoffmaterial verbunden, das die Beschichtung 54 darstellt.
- In
Figur 3B sieht man, dass der Anker 8 auch einen Ankerkörper 56 umfassen kann, der nicht vollständig, sondern teilweise geteilt ist. Der Ankerkörper 56 weist keinen durchgehenden Schlitz, sondern zwei Schlitze 57, 58 auf, die durch einen Steg 59 unterbrochen sind. Der Steg 59 verbindet zwei Ankerhälften des Ankerkörpers 56 einstückig miteinander. Der Steg 59 ist mittig in dem Ankerkörper 56 angeordnet. - In den
Figuren 3A und 3B ist der Anker 8 sowohl in dem Schlitz 53 beziehungsweise den Schlitzen 57, 58 als auch außen vollständig mit Kunststoffmaterial ausgespritzt beziehungsweise umspritzt.
In denFiguren 4 bis 7 ist dargestellt, dass der Anker 8 auch nur teilweise, zum Beispiel segmentweise, insbesondere axial oder radial, mit Kunststoffmaterial umspritzt sein kann. Dabei ist die teilweise Umspritzung mit Kunststoffmaterial vorzugsweise so ausgeführt, das sowohl ein Radialluftspalt als auch Axialluftspalte dargestellt werden. Darüber hinaus wird auch durch die teilweise Umspritzung mit dem Kunststoffmaterial die Reibung zwischen dem Anker 8 und dem Polrohr 24 reduziert.
In denFiguren 4 und 5 sieht man, dass ein Ankerkörper 61 in zwei Längsabschnitten 62 und 64 mit Kunststoffmaterial 66, 67 umspritzt ist. Die Längsabschnitte 62, 64 sind an den Enden 68, 69 des Ankerkörpers 61 angeordnet. Ein Längsabschnitt 63 ist zwischen den beiden Längsabschnitten 62 und 64 angeordnet und hat eine größere Ausdehnung in Längsrichtung als die beiden Längsabschnitte 62 und 64 zusammen. Zur Darstellung der Axialluftspalte sind die Enden 68, 69 des Ankerkörpers 61 auch mit dem Kunststoffmaterial 66, 67 umspritzt.
In denFiguren 6 und 7 ist ein erfindungsgemäßer Ankerkörper 72 in drei Umfangsabschnitten 73 bis 75 mit Kunststoffmaterial 76 bis 78 bespritzt. Die mit dem Kunststoffmaterial 76 bis 78 bespritzten Umfangsabschnitte 73 bis 75 sind gleichmäßig über den Umfang des Ankerkörpers 72 verteilt. Zur Darstellung der Axialluftspalte sind die Enden 79, 80 des Ankerkörpers 72 ebenfalls mit dem Kunststoffmaterial 76 bis 78 bespritzt In Umfangsrichtung zwischen den Umfangsabschnitten 73 bis 75 ergeben sich zwischen dem Kunststoffmaterial 76 bis 78 Kanäle, die einen hydraulischen Ausgleich zwischen Bereichen rechts und links vom Anker 8 ermöglichen. Die mit dem Kunststoffmaterial 76 bis 78 bespritzten Umfangsabschnitte 73 bis 75 haben in Umfangsrichtung etwa die gleiche Ausdehnung wie die nicht mit Kunststoffmaterial bespritzten Bereiche dazwischen. - In
Figur 8 ist ein Polrohr 24 mit magnetischen Einlegeteilen 81 bis 83 und amagnetischen Bereichen 85, 86 im Längsschnitt dargestellt. Die Einlegeteile 81 bis 83 sind als Ringkörper ausgeführt. Das Einlegeteil 82 hat einen trapezförmigen Querschnitt. Eine längere Seite des trapezförmigen Querschnitts ist radial innen angeordnet. Eine kürzere Seite des trapezförmigen Querschnitts ist radial außen angeordnet. Die Einlegeteile 81 und 83 haben ebenfalls trapezförmige Querschnitte, die jedoch an den Enden des Polrohrs 24 abgeschnitten sind. - Die amagnetischen Bereiche 85, 86 haben ebenfalls die Gestalt von Ringkörpern, die jeweils einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Allerdings sind die Längsseiten der trapezförmigen Querschnitte der amagnetischen Bereiche 85, 86 radial außen angeordnet. Die kurzen Seiten der trapezförmigen Querschnitte der amagnetischen Bereiche 85, 86 sind innen angeordnet. Dabei sind die amagnetischen Bereiche 85, 86 so mit den Einlegeteilen 81 bis 83 kombiniert, dass sich ein Polrohr 24 ergibt, das die Gestalt eines geraden, hohlen Kreiszylinders aufweist.
- Das Polrohr 24 weist radial innerhalb der Einlegeteile 81 bis 83 einen amagnetischen Bereich 88 auf, der von einer Beschichtung dargestellt werden kann. Der amagnetische Bereich 88 hat die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels und ersetzt die in
Figur 1 mit 37 bezeichnete Gleitfolie. Durch die Ausdehnung des amagnetischen Bereichs 88 in radialer Richtung kann die Größe eines radialen Luftspalts zwischen dem Anker 8 und dem Polrohr 24 eingestellt werden. Darüber hinaus kann der amagnetische Bereich 88 radial innen eine Gleitschicht 89 darstellen, wodurch die Reibung zwischen dem Anker 8 und dem Polrohr 24 reduziert wird. - Besonders vorteilhaft ist das Polrohr 24 in
Figur 8 im Kunststoffspritzgussverfahren herstellbar. Dabei werden die Einlegeteile 81 bis 83 in ein geeignetes Spritzgusswerkzeug eingelegt und positioniert. Daraufhin werden die Einlegeteile 81 bis 83 zur Darstellung der amagnetischen Bereiche 85, 86 und 88 mit einem Kunststoffmaterial 90 umspritzt. Dadurch kann auf einfache Art und Weise erreicht werden, dass die Einlegeteile 81 bis 83 radial innen vollständig mit Kunststoffmaterial 90 umspritzt werden. Gleichzeitig kann durch entsprechende Gestaltung des Spritzgusswerkzeugs auf einfache Art und Weise erreicht werden, dass die Einlegeteile 81 bis 83 radial außen frei liegen, das heißt nicht mit Kunststoffmaterial 90 umspritzt sind. - In
Figur 9 ist dargestellt, dass magnetische Einlegeteile 94 bis 96 eines Polrohrs 24 sowohl radial innen als auch radial außen mit Kunststoffmaterial 98 umspritzt werden können. Das Kunststoffmaterial 98 radial innerhalb der Einlegeteile 94 bis 96 dient zur Darstellung einer Gleitschicht 99 für einen (nicht dargestellten) Anker. Darüber hinaus dient das Kunststoffmaterial 98 radial innerhalb der magnetischen Einlegeteile 94 bis 96 zur Darstellung eines Radialluftspalts zwischen dem Anker und dem Polrohr 24. Das Polrohr 24 ist inFigur 9 durch nur ausschnittsweise dargestellte Gehäusekörper 91, 92 positioniert. - Bei dem in
Figur 9 dargestellten Polrohr 24 dient das Kunststoffmaterial 98, mit dem die magnetischen Einlegeteile 94 bis 96 radial außen umspritzt sind, darüber hinaus zur Darstellung von Spulenträgern 101, 102. Die Spulenträger 101, 102, die auch als Wicklungsträger bezeichnet werden, weisen jeweils einen radial nach außen offenen, U-förmigen Querschnitt auf. Die Spulenträger 101, 102 dienen zur Aufnahme von Spulen 11, 12. - Darüber hinaus dient das Kunststoffmaterial 98 bei dem in
Figur 9 dargestellten Polrohr 24 zum Abstützen beziehungsweise positionieren von Magnetscheiben 104 bis 106. Die beiden Magnetscheiben 104 und 106 sind an den Enden des Polrohrs 24 angeordnet und teilweise an den Gehäusekörpern 91, 92 abgestützt. Die Magnetscheibe 104 erstreckt sich von dem Einlegeteil 94 radial nach außen. Die Magnetscheibe 106 erstreckt sich von dem Einlegeteil 96 radial nach außen. Die Magnetscheibe 105 erstreckt sich zwischen den beiden Spulen 11 und 12 von dem Einlegeteil 95 radial nach außen. Axiale Spalte zwischen den Magnetscheiben 104 bis 106 und den Spulen 11, 12 sind mit dem Kunststoffmaterial 98 ausgespritzt. Allerdings erfolgt das Ausspritzen beziehungsweise Umspritzen mit dem Kunststoffmaterial 98 zur Darstellung der Spulenträger 101, 102 vor dem Wickeln der Spulen 11 und 12. - Die Einlegeteile 94 bis 96 können als Drehteile oder Stanzteile ausgeführt sein. In den
Figuren 10 und 11 ist gezeigt, dass die Einlegeteile 94 bis 96 auch aus einem zinnenartigen Profil 110 gebildet werden können. Das zinnenartige Profil 110 umfasst insgesamt sieben Zinnen 111 bis 117, die zur Darstellung von Einlegeteilen dienen können. Zur Darstellung der Einlegeteile wird das inFigur 10 gerade Profil 110 gerollt, wie man inFigur 11 sieht. Durch das Rollen kann auf einfache Art und Weise ein Aufnahmeraum 120 für einen Anker dargestellt werden. Die Zinnen 111 bis 117 sind zur Darstellung der Einlegeteile in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet und stehen radial nach außen von dem Aufnahmeraum 120 ab. - Die in den
Figuren 12 und13 dargestellte Aktoreinrichtung 121 umfasst eine gestaltfeste Hülse 157, auf die das Polrohr 144 aufgebaut ist. Die Hülse 157 hat die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels und ersetzt unter anderem die Gleitfolie 37 der inFigur 1 dargestellten Aktoreinrichtung 1. Die Hülse 157 dient darüber hinaus zur Anordnung weiterer Funktionsteile, wie im Folgenden erläutert wird. Dabei kann die Hülse 157 aus einem amagnetischen oder magnetischen Material gebildet sein. Die Hülse 157 kann auch aus einem amagnetischen und einem magnetischen Material gebildet sein. Wenn die Hülse 157 ganz oder teilweise aus einem magnetischen Material gebildet ist, dann kann die Hülse 157 radial innen mit einer Beschichtung versehen sein. Die Beschichtung kann zum Beispiel Polytetrafluorethylen umfassen und dient dazu, einen Restluftspalt in radialer Richtung darzustellen. - Auf die Hülse 157 sind die Magnetkörper 138 bis 140 mit den magnetischen Bereichen 145 bis 147 und die amagnetischen Bereiche 148, 149 aufgebaut. Dabei stellen die magnetischen Bereiche 145 bis 147 und die amagnetischen Bereiche 148, 149 Ringkörper dar, die zusammen mit der Hülse 157 das Polrohr 144 darstellen.
- Die von den magnetischen Bereichen 145 bis 147 dargestellten magnetischen Ringkörper sind einstückig mit jeweils einer Magnetscheibe 161 bis 163 verbunden. Die Magnetscheiben 161 bis 163 erstrecken sich radial von dem jeweiligen Magnetringkörper 145 bis 147 nach außen. Die Magnetkörper 138 bis 140 sind zum Beispiel als Drehteile aus einem metallischen Material hergestellt, das magnetisch oder magnetisierbar ist.
- Die von den amagnetischen Bereichen 148 und 149 dargestellten Ringkörper sind einstückig jeweils mit einem der beiden Spulenträger 135, 136 verbunden. Dabei sind die Spulenträger 135, 136 mit den amagnetischen Ringkörpern 148, 149 als Spritzgussteile aus einem Kunststoffmaterial ausgeführt. Somit kann auf einfache Art und Weise ein Polrohr 144 geschaffen werden, das nicht nur die magnetischen Bereiche 145 bis 147 und die amagnetischen Bereiche 148, 149 umfasst, sondern darüber hinaus mit den Spulenträgern 135, 136 und den Magnetscheiben 161 bis 163 kombiniert ist. Dabei dient die Hülse 157 besonders vorteilhaft noch zur Abdichtung eines Aufnahmeraums für den Anker 128.
- Die Aktoreinrichtung 121 umfasst ein Gehäuse 158 mit einem Gehäusekörper 159 und einem weiteren Gehäusekörper 160. Bei dem Gehäusekörper 159 handelt es sich um einen Magnettopf, der die Spulen 131 und 132 umgibt und einen magnetischen Fluss beziehungsweise Rückschluss ermöglicht. Bei dem Gehäusekörper 160 handelt es sich zum Beispiel um eine Umspritzung mit Kunststoff.
- Von dem Gehäusekörper 159 erstrecken sich Schraublaschen 164, 165 radial nach außen. Die Schraublaschen 164, 165 dienen zur Befestigung der Aktoreinrichtung 121 an einer Tragstruktur. Die in
Figur 13 dargestellten Stecker 166, 167 dienen zum Anschließen der Spulen 131 und 132 an elektrische Energieversorgungsleitungen. - In
Figur 14 ist ein Spulenträger 170 mit zwei Spulen 171 und 172 dargestellt. Die Spulen 171, 172 dienen in einer Aktoreinrichtung 1; 121 zur Darstellung von Elektromagneten 4, 5; 124, 125. Zwischen den Spulen 171, 172 ist eine geteilte Magnetscheibe 174 angeordnet. - Zum Anschließen der spulen 171 und 172 an elektrische Energieversorgungsleitungen dient jeweils ein Paar elektrischer Anschlüsse 176, 177. Die beiden elektrischen Anschlüsse 176, 177 sind mit zwei Wicklungsenden 181, 182 der Spule 172 verbunden. Die Wicklungsenden 181, 182 verlaufen von der Spule 172 zu den Anschlüssen 176, 177. Dabei sind die beiden Wicklungsenden 181, 182 radial außen an der Spule 171 angeordnet. Die Wicklungsenden 181, 182 erstrecken sich in axialer Richtung, also quer zur Wicklungsrichtung der beiden Spulen 171, 172.
- Die beiden Wicklungsenden 181, 182 sind jeweils in einer Hülse 183, 184 angeordnet. Die Hülsen 183, 184 sind als elastische Hülsen ausgeführt und dienen zum Abbau von Spannungen aufgrund von Wärmedehnungen im eingebauten Zustand der Spulen 171, 172. Darüber hinaus dienen die Hülsen 183, 184 zum Abbau von Spannungen, die bei einem nachträglichen Umspritzen der gewickelten Spulen 171, 172 entstehen. Beim Umspritzen wird der Spulenträger 170 mit den darauf gewickelten Spulen 171, 172 mit einem Kunststoffmaterial umspritzt. Schließlich dienen die elastischen Hülsen 183, 184 noch zum Abbau von Spannungen, die aufgrund von Schwingungen im Betrieb der Spulen 171, 172 in einer Aktoreinrichtung entstehen. Die elastischen Hülsen 183,184 werden vorzugsweise vor dem Verbinden mit den Anschlüssen 176, 177 auf die Wicklungsenden 181, 182 geschoben.
InFigur 15 ist ein Spulenträger 210 perspektivisch dargestellt, der so ähnlich ausgeführt ist wie der Spulenträger 170 inFigur 14 . Der Spulenträger 210 umfasst ebenfalls zwei Spulen 211, 212, eine Magnetscheibe 214 und zwei Anschlüsse 216, 217.
Die beiden Anschlüsse 216, 217 umfassen jeweils zwei Stecker 225, 226. Der Anschluss 217 gehört zu der Spule 211. Der Anschluss 216 gehört zu der Spule 212. Von der Spule 212 erstrecken sich zwei Wicklungsenden 221, 222 zu den Steckern 226, 225. Dabei verlaufen die Wicklungsenden 221, 222 außen an der Spule 211. Allerdings verlaufen die Wicklungsenden 221, 222 nicht, wie bei dem vorangegangenen nicht-beanspruchten Ausführungsbeispiel quer zu der Spule 211, sondern schräg dazu. Dabei sind die beiden Wicklungsenden 221, 222, wie bei dem vorangegangenen nicht-beanspruchten Ausführungsbeispiel, jeweils von einer elastischen Hülse 223, 224 umgeben.
InFigur 16 ist ein ähnliches Polrohr 24 wie inFigur 9 dargestellt. Das inFigur 16 dargestellte Polrohr 24 umfasst Einlegeteile 294, 295 und 296, die sowohl radial innen als auch radial außen teilweise mit Kunststoffmaterial 98 umspritzt sind.
Das Kunststoffmaterial 98 hat bei dem inFigur 16 dargestellten nichtbeanspruchten Ausführungsbeispiel die gleiche Funktion wie bei dem inFigur 9 dargestellten nichtbeanspruchten Ausführungsbeispiel. - Im Unterschied zu dem in
Figur 9 dargestellten nicht-beanspruchten Ausführungsbeispiel sind bei dem inFigur 16 dargestellten Polrohr 24 die Einlegeteile 294, 295 und 296 etwas anders ausgeführt. Die Einlegeteile 294 bis 296 haben zwar auch einen trapezförmigen Querschnitt, dessen lange Seiten jedoch radial innen und nicht radial außen wie bei dem inFigur 9 dargestellten nicht-beanspruchten Ausführungsbeispiel angeordnet sind.
Das hat sich im Hinblick auf den magnetischen Fluss als vorteilhaft erwiesen.
Darüber hinaus sind die Einlegeteile 294 bis 296 jeweils einstückig mit einer Magnetscheibe 304, 305, 306 verbunden. Die Magnetscheiben 304, 305 und 306 erstrecken sich von dem jeweiligen Einlegeteil 294 bis 296 radial nach außen.
Das Einlegeteil 294 ist darüber hinaus einstückig mit einem Innenpol 310 verbunden. Der Innenpol 310 ist zusammen mit dem Einlegeteil 294 und der Magnetscheibe 304 teilweise mit dem Kunststoffmaterial 98 umspritzt.
Darüber hinaus ist an den Innenpol 310 eine Restluftspaltscheibe 315 angespritzt. Die Restluftspaltscheibe 315 dient zur Darstellung eines axialen Restluftspalts zwischen dem Innenpol 310 und einem inFigur 16 nicht dargestellten Anker.
Die Restluftspaltscheibe 315 kann, anders als dargestellt, aus dem Kunststoffmaterial 98 gebildet sein. Das liefert den Vorteil, dass das Polrohr 24 mit den Einlegeteilen 294 bis 296, den Magnetringscheiben 304 bis 306 und dem Innenpol 310 zusammen mit der Restluftspaltscheibe 315 in einem Spritzgießvorgang hergestellt werden kann.
InFigur 17 ist eine Aktoreinrichtung 401 mit einem einfach wirkenden Elektromagneten 404 vereinfacht dargestellt. Durch eine Feder 406 ist ein Anker 408 in seine dargestellte Öffnungsstellung vorgespannt.
Der einfach wirkende Elektromagnet 404 umfasst eine Spule 411. Wenn die Spule 411 bestromt wird, dann wird der Anker 408 entgegen der Vorspannkraft der Feder 406 inFigur 17 nach unten gezogen. Die Spule 411 ist in einem Spulenträger 415 angeordnet. Der Spulenträger 415 ist in ähnlicher Art und Weise wie bei den in denFiguren 9 und16 dargestellten nicht-beanspruchten Ausführungsbeispielen in ein Polrohr 424 integriert.
Das Polrohr 424 umfasst Kombinationskörper 421; 422, die teilweise mit einem Kunststoffmaterial 425 umspritzt sind. Die Kombinationskörper 421; 422 umfassen, wie bei dem inFigur 16 dargestellten nicht-beanspruchten Ausführungsbeispiel, jeweils ein Einlegeteil, das einstückig mit einer Magnetscheibe verbunden ist.
Das zur Umspritzung der Kombinationskörper 421, 422 dienende Kunststoffmaterial 425 dient gleichzeitig auf besonders vorteilhafte Art und Weise zur Darstellung des Spulenträgers 415. Der Spulenträger 415 ist außen durch einen Magnettopf oder Rückschlusskörper 430 abgeschlossen.
Die Aktoreinrichtung 401 ist einem Kühl- und/oder Heizkreislauf, insbesondere einem Wasserkreislauf, einem Kraftfahrzeug zugeordnet. Der Wasserkreislauf umfasst ein Gehäuse 450 mit einem Eingang 451 und einem Ausgang 452.
Durch einen Pfeil 453 ist eintretendes Kühlwasser angedeutet. Durch einen Pfeil 454 ist austretendes Kühlwasser angedeutet.
Durch einen Schließkörper 455 kann eine Verbindung zwischen dem Eingang 451 und dem Ausgang 452 unterbrochen werden. Der Schließkörper 455 ist an einem dem Anker 408 abgewandten Ende des Stößels 410 angebracht.
Wenn der Elektromagnet 404 beziehungsweise die Spule 411 bestromt wird, dann wird der Anker 408 inFigur 17 so nach unten gezogen, dass der Schließkörper 455 die Verbindung zwischen dem Eingang 451 und dem Ausgang 452 verschließt. Sobald die Bestromung des Elektromagneten 404 beziehungsweise der Spule 411 unterbrochen wird, sorgt die Vorspannkraft der Feder 406 dafür, dass der Anker 408 mit dem Schließkörper 455 wieder in seine inFigur 17 dargestellte Öffnungsstellung bewegt wird.
Ein Anker 8; 128 ist in Richtung einer Längsachse 9; 129 gegen die Vorspannkraft zweier Federn 6, 7; 127 hin und her bewegbar. Die Federn 6, 7; 127 sind zum Beispiel als Schraubendruckfedern ausgeführt. Eine Bewegung des Ankers 8; 128 wird auf einen Stößel 10; 130 übertragen, der mit dem Anker 8; 128 gekoppelt ist.
In
Der Elektromagnet 4; 124 wird durch eine erste Spule 11; 131 dargestellt die auch als Wicklung bezeichnet wird. Analog wird der zweite Elektromagnet 5; 125 durch eine zweite Spule 12; 132 dargestellt, die auch als Wicklung bezeichnet wird.
Wenn die erste Spule 11; 131 bestromt wird, dann wird der Anker 8; 128 entgegen der Federvorspannkraft der Feder 6 in
Claims (7)
- Anker für eine Aktoreinrichtung (1;401) mit mindestens einem Elektromagneten (4,5), wobei der Anker (8) radial außen mit einer Beschichtung (44) oder Umspritzung versehen ist, und der Anker radial außen mindestens einen Bereich aufweist, der nicht mit der Beschichtung oder Umspritzung versehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der nicht mit der Beschichtung oder Umspritzung versehene Bereich so ausgeführt, angeordnet und/oder bemessen ist, dass sich Kanäle ergeben, die einen hydraulischen Ausgleich zwischen zwei entgegengesetzten Enden des Ankers ermöglichen. - Anker nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung (44) eine konstante Ausdehnung in radialer Richtung aufweist.
- Anker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung (44) als Gleitbeschichtung ausgeführt ist.
- Anker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung (44) aus einem reibungsreduzierenden Material gebildet ist.
- Anker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anker (8) radial außen mit einer Metallschicht versehen ist, die Chrom enthält.
- Anker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anker (8) radial außen mit einer Metallschicht versehen ist, die Nickel enthält.
- Anker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anker (8) radial außen über seine gesamte Längsausdehnung mit der Beschichtung versehen ist.
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