WO2009106080A1 - Elektromagnetischer aktuator und ventil - Google Patents

Abstract

Es wird ein elektromagnetischer Aktuator (7) angegeben mit einer Spule (8) und mindestens zwei entlang einer Achse (16) bewegbaren Ankern (12, 17), die durch ein durch die Spule (8) erzeugtes Magnetfeld beaufschlagbar sind. Man möchte mit einfachen Mitteln groβe Steuerungsmoglichkeiten bewirken. Hierzu ist vorgesehen, dass das Magnetfeld auf einen Anker (12) eine groβere Antriebskraft ausübt als auf einen anderen Anker (17).

Description

Elektromagnetischer Aktuator und Ventil

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Aktuator mit einer Spule und mindestens zwei entlang einer Achse bewegbaren Ankern, die durch ein durch die Spule erzeugtes Magnetfeld beaufschlagbar sind.

Ferner betrifft die Erfindung ein Ventil mit einem Einlass, einem Auslass und dazwischen einem Ventilsitz, mit dem ein Ventilelement zusammenwirkt.

Ein derartiger elektromagnetischer Aktuator und ein Ventil sind beispiels- weise aus EP 0 763 683 A1 bekannt. Innerhalb der Spule sind zwei Anker angeordnet, die sich entlang der Mittelachse der Spule bewegen können, wenn die Spule mit einem Strom beaufschlagt wird und dementsprechend ein Magnetfeld erzeugt. Das Magnetfeld bewirkt, dass sich die beiden Anker gegenseitig anziehen. Der eine Anker entfernt sich dabei von einem Betä-tigungsschaft eines Ventilelements und gibt dadurch eine Druckausgleichsöffnung frei. Der andere Anker steht mit einem Abstandshalter mit dem Betätigungsschaft in Verbindung. Der Betätigungsschaft steht mit dem Ventilelement in Verbindung. Sobald ein Druckausgleich über das Ventilelement erfolgt ist, reicht die Kraft einer Feder aus, um das Ventil weiter zu öffnen.

Aus US 6 814 339 B2 ist ein Magnetventil bekannt, das zwei magnetische Kreise aufweist, von denen jeder eine Spule und einen Anker aufweist. Die beiden Spulen können unabhängig voneinander angesteuert werden, so dass man zwei Ventilelemente ansteuern kann, um eine Ventilöffnung mehr oder weniger weit freizugeben. Hier werden zwar erweiterte Steuerungsmöglichkeiten zur Verfügung gestellt. Der bauliche Aufwand, den man dafür treiben muss, ist jedoch relativ hoch. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln große Steuerungsmöglichkeiten bewirken zu können.

Diese Aufgabe wird bei einem elektromagnetischen Aktuator der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Magnetfeld auf einen Anker eine größere Antriebskraft ausübt als auf einen anderen Anker.

Bei dieser Ausgestaltung wird sich der Anker, auf den das Magnetfeld eine größere Antriebskraft ausübt, früher oder schneller bewegen als der ande- re Anker. Diese unterschiedlichen Bewegungen kann man für eine Vielzahl von Anwendungsfällen ausnutzen, beispielsweise zur Betätigung eines Ventils.

Vorzugsweise ist ein Übertragungselement vorgesehen, das von jedem bewegbaren Anker antreibbar ist. Mit dem Übertragungselement kann man die durch das Magnetfeld bewirkte Antriebswirkung nach außen übertragen. Da das Übertragungselement von jedem Anker antreibbar ist, ist sichergestellt, dass die Wirkungen des Magnetfeldes auf jeden Anker nach außen übertragen werden können, so dass man die stärkere oder die schwächere Kraft zur Steuerung eines an das Übertragungselement angeschlossenen Steuerelements verwenden kann.

Hierbei ist bevorzugt, dass jeder bewegbare Anker nur in eine Bewegungsrichtung auf das Übertragungselement wirkt. In die andere Bewe- gungsrichtung kann dann beispielsweise eine Rückstelleinrichtung, etwa in Form einer Rückstellfeder, auf das Übertragungselement wirken. Die Beschränkung auf eine Bewegungsrichtung lässt sich beispielsweise durch die Wahl einer entsprechenden Geometrie bewirken.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ein Verbindungselement zwischen den beiden bewegbaren Ankern vorgesehen ist, das gegenüber mindestens einem bewegbaren Anker eine begrenzte Be- weglichkeit in Zug- und in Druckrichtung aufweist. Auch mit einem derartigen Verbindungselement lässt sich dann eine Bewegung so steuern, dass zunächst der eine bewegbare Anker und dann der andere bewegbare Anker bewegt wird. Die Übertragung der Bewegung nach außen kann dann durch einen der beiden bewegbaren Anker erfolgen.

Vorzugsweise ist ein feststehender Anker vorgesehen. Ein derartiger feststehender Anker kann auch als "Joch" bezeichnet werden. Der Aktuator weist dann mindestens drei Anker auf. Damit lassen sich die auf die be- wegbaren Anker wirkenden Kräfte noch besser steuern.

Hierbei ist bevorzugt, dass die beweglichen Anker auf einer Seite des feststehenden Ankers angeordnet sind. Das Übertragungselement wirkt dabei vorzugsweise auf der dem feststehenden Anker abgewandten Seite aus dem Stapel der Anker heraus.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zwischen den Ankern Luftspalte vorgesehen sind, deren Geometrien sich voneinander unterscheiden. Durch die Verwendung unterschiedlich gestal- teter Luftspalte lassen sich auf einfache Weise unterschiedlich große Magnetkräfte auf die bewegbaren Anker ausüben. Diese unterschiedlichen Kräfte wirken sich dann in unterschiedlichen Bewegungen aus.

Vorzugsweise weist ein Luftspalt ankerseitige Begrenzungsflächen auf, die stärker relativ zur Achse geneigt sind als ankerseitige Begrenzungsflächen eines anderen Luftspalts. Das Magnetfeld sucht bildlich ausgedrückt den Weg des geringsten Widerstandes. Es wird also den kürzestmögli- chen Luftspaltweg wählen und dementsprechend praktisch senkrecht aus den Begrenzungsflächen aus- bzw. in die Begrenzungsflächen eintreten. Durch die unterschiedlichen Neigungen der Begrenzungsflächen relativ zur Achse ergeben sich unterschiedliche Richtungen des Magnetfeldes. Da nur Komponenten des Magnetfeldes parallel zur Achse Kräfte in Be- wegungsrichtung erzeugen können, lässt sich auf diese Weise mit einfachen Mitteln eine unterschiedliche Kraftwirkung auf die Anker erzeugen.

Hierbei ist bevorzugt, dass ein Luftspalt ankerseitige Begrenzungsflächen aufweist, die senkrecht zur Achse verlaufen. In diesem Luftspalt entstehen dann hauptsächlich Komponenten des Magnetfeldes, die parallel zur Achse gerichtet sind und dementsprechend die größte Kraftwirkung auf den bewegbaren Anker ausüben, der diesen Luftspalt begrenzt.

Auch ist bevorzugt, dass ein Luftspalt ankerseitige Begrenzungsflächen aufweist, die zumindest abschnittsweise die Form einer Konusmantelfläche aufweisen. In dem Luftspalt schließt das Magnetfeld mit der Achse einen größeren oder kleineren Winkel ein, so dass die parallel zur Achse verlaufenden Komponenten schwächer ausgebildet sind.

Vorzugsweise ist der magnetische Fluss durch die Luftspalte gleich. Dabei muss es sich nicht um eine Gleichheit im mathematischen Sinne handeln. Der Fluss wird innerhalb der axialen Erstreckung der Spule als "gleich" angesehen. Dementsprechend kann man eine relativ einfach aufgebaute Spule und einen relativ einfach aufgebauten magnetischen Kreis verwenden.

Vorzugsweise ist die Antriebskraft auf einen Anker 30 bis 70 % größer als auf einen anderen Anker. Der Anker mit der größten Antriebskraft wird sich dann deutlich vor dem oder den anderen Ankern bewegen, was man für die Steuerung eines von dem elektromagnetischen Aktuator betriebenen angeschlossenen Gerätes ausnutzen kann.

Die Aufgabe wird bei einem Ventil der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Ventilelement mit einem Aktuator der oben beschriebenen Art verbunden ist. Der Aktuator kann das Ventilelement vom Ventilsitz abheben oder es wieder an den Ventilsitz zurückführen. Dabei kann man einen mehrstufigen Antrieb realisieren, obwohl nur eine Spule vorgesehen ist. Die unterschiedlichen Bewegungsabschnitte des Ventilelements lassen sich einfach durch verschieden große Ströme einstellen, mit denen die Spule versorgt wird.

Hierbei ist besonders bevorzugt, dass der bewegliche Anker, auf den größere Kräfte wirken, als an/aus-Betätiger und der bewegliche Anker, auf den kleinere Kräfte wirken, als proportionaler Betätiger wirkt. In einem Ventil ist vielfach die Kraft, die man zum anfänglichen Öffnen des Ventils benötigt, größer als die Kraft, die man zum Bewegen des Ventilelements bei geöffnetem Ventil benötigt. Man kann nun das beschriebene Konzept in vorteilhafterweise dazu ausnutzen, dass man mit dem Anker, auf den größere Kräfte wirken, das Ventilelement zunächst vom Ventilsitz abhebt. In diesem Zustand wirken auf das Ventilelement in beide Betätigungsrichtungen etwa die gleichen Kräfte. Man kann dann den Anker mit den kleineren Kräften ausnutzen, um die genaue Position des Ventilelements gegenüber dem Ventilsitz und damit den Öffnungsgrad und den Durchfluss durch das Ventil einzustellen.

Vorzugsweise wirkt eine Schließfeder über das Übertragungselement auf das Ventilelement und das Magnetfeld erzeugt in Öffnungsrichtung wirkende Kräfte. Wenn die Spule mit Strom beaufschlagt wird, dann werden beide Anker mit Kräften in Öffnungsrichtung beaufschlagt. Wenn der

Strom abgeschaltet wird, dann bewirkt die Schließfeder, dass das Ventilelement wieder auf den Ventilsitz gedrückt wird.

Vorzugsweise ist das Ventilelement zwischen dem Einlass und dem Ven- tilsitz angeordnet. Der Druck im Einlass wirkt dann zusätzlich in Schließrichtung auf das Ventilelement. Dies hat zwar zur Folge, dass man größere Kräfte benötigt, um das Ventilelement von Ventilsitz abzuheben. Auf- grund der Ausführungsform mit den Ankern, auf die unterschiedlich große Kräfte wirken können, ist dies aber unkritisch.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungs- beispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ventils mit einem Aktu- ator, wobei das Ventil geschlossen ist,

Fig. 2 eine Darstellung entsprechend Fig. 1 mit dem Ventil in anfänglich geöffneter Stellung,

Fig. 3 eine Darstellung nach Fig. 1 mit dem Ventil in weiter geöffneter Stellung,

Fig. 4 eine Darstellung nach Fig. 1 mit dem Ventil in größtmöglicher

Öffnungssteilung,

Fig. 5 eine Darstellung der Bewegung des Ventilelements über dem magnetischen Fluss bei niedrigen Kräften,

Fig. 6 eine Darstellung der Bewegung des Ventilelements über dem magnetischen Fluss bei größeren Kräften,

Fig. 7 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Bewegung des Ventilelements in einem Ventil und

Fig. 8 eine abgewandelte Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Ventil 1 mit einem Ventilgehäuse 2, das einen Einlass 3, einen Auslass 4 und dazwischen einen Ventilsitz 5 aufweist. Wenn das Ventil 1 geschlossen ist, dann liegt ein Ventilelement 6 am Ven- tilsitz 5 an. Wenn das Ventil geöffnet ist, dann ist das Ventilelement 6 mehr oder weniger weit vom Ventilsitz 5 abgehoben (Fig. 2 bis 4).

Zur Betätigung des Ventilelements 6 ist ein elektromagnetischer Aktuator 7 vorgesehen, der mit dem Ventilgehäuse 2 verbunden ist.

Der Aktuator 7 weist eine einzelne Spule 8 auf, die in nicht näher dargestellter Weise mit Strom versorgt werden kann, wobei die Stärke dieses Stromes eingestellt werden kann. Über die Stärke des Stromes lässt sich auch die Stärke eines Magnetfeldes und damit die Stärke des magnetischen Flusses einstellen, der von der Spule 8 erzeugt wird.

An einer Stirnseite der Spule 8 ist ein ortsfester Anker 9 angeordnet, der auch als "Joch" bezeichnet werden kann. Der Anker 9 dient als Widerlager für eine Schließfeder 10, die auf ein Übertragungselement 11 wirkt, das mit dem Ventilelement 6 verbunden ist. Die Schließfeder 10 belastet also das Ventilelement 6 in Richtung auf den Ventilsitz 5.

Innerhalb der Spule 8 ist ein erster bewegbarer Anker 12 vorgesehen, der mit dem festen Anker 9 einen ersten Luftspalt 13 bildet. Der Luftspalt 13 wird durch ankerseitige Begrenzungsflächen 14, 15 begrenzt, die senkrecht zu einer Achse 16 der Spule 8 gerichtet sind.

Ein zweiter bewegbarer Anker 17 bildet mit dem ersten bewegbaren Anker 12 einen zweiten Luftspalt 18, dessen ankerseitige Begrenzungsflächen 19, 20 als Konusmantel-flächen ausgebildet sind, d.h. die Begrenzungsflächen 19, 20 schließen mit der Achse 16 der Spule 8 einen spitzen Winkel ein.

Der erste Anker 12 weist eine gestufte Bohrung 21 auf, durch die das Übertragungselement 11 geführt ist. Das Übertragungselement 11 weist dabei einen ersten Ab-schnitt 22 auf, dessen Durchmesser mit dem groß- ten Durchmesser der gestuften Bohrung 21 übereinstimmt. Ferner weist das Übertragungselement einen zweiten Abschnitt 23 auf, dessen Durchmesser mit dem kleineren Durchmesser der gestuften Bohrung 21 übereinstimmt. Dies hat zur Folge, dass bei einer Bewegung des ersten Ankers 12 in Richtung auf den festen Anker 9 das Übertragungselement 11 mit in Richtung auf den Anker 9 gezogen wird. Andererseits kann sich das Übertragungselement 11 aber auch ohne Antrieb durch den ersten bewegbaren Anker 12 weiter auf den ortsfesten Anker 9 zu bewegen, beispielsweise unter der Steuerung des zweiten bewegbaren Ankers 17.

Das Übertragungselement 11 weist einen dritten Abschnitt 24 auf, der durch den zweiten bewegbaren Anker 17 geführt ist. Der dritte Abschnitt 24 weist einen kleineren Durchmesser auf als der zweite Abschnitt 23. Der zweite Abschnitt 23 liegt dementsprechend mit einer Stufe am zweiten bewegbaren Anker 17 an. Wenn der zweite bewegbare Anker 17 in Richtung auf den ortsfesten Anker 9 bewegt wird, dann zieht er das Übertragungselement 11 mit. Das Übertragungselement 11 kann sich aber auch in Richtung auf den ortsfesten Anker 9 zu bewegen, ohne dass sich der zweite bewegbare Anker 17 bewegt.

Die beiden Luftspalte 13, 18 sind innerhalb der Spule 8 angeordnet, so dass in beiden Luftspalten im Wesentlichen der gleiche magnetische Fluss herrscht.

Aufgrund der unterschiedlichen Form der Luftspalte 13, 18 ergeben sich in den Luftspalten aber unterschiedliche Hauptrichtungen des magnetischen Feldes bzw. des magnetischen Flusses. Im ersten Luftspalt 13 ist das magnetische Feld im Wesentlichen parallel zur Achse 16 gerichtet, d.h. Feldlinien verlaufen parallel zur Achse 16. Im zweiten Luftspalt 18 verlau- fen die Feldlinien senkrecht zu den Begrenzungsflächen 19, 20, d.h. das magnetische Feld und damit der magnetische Fluss sind unter einem spitzen Winkel zur Achse 16 ausgerichtet. Bei gleichem magnetischen Fluss wie im ersten Luftspalt 13 ergibt sich dadurch eine schwächere Komponente des magnetischen Flusses parallel zur Achse 16, so dass auch die dadurch hervorgerufenen Kräfte, die zwischen dem ersten bewegbaren Anker 12 und dem zweiten bewegbaren Anker 17 wirken, kleiner sind als die Kräfte zwischen dem ersten bewegbaren Anker 12 und dem Joch.

Wenn nun die Spule 8 mit Strom versorgt wird und ein Magnetfeld entsteht, dann wird, wie dies in Fig. 2 zu erkennen ist, der erste bewegbare Anker 12 unter Verminderung des ersten Luftspalts 13 gegen das Joch 9 gezogen. Dabei wird die Schließfeder 10 komprimiert und das Ventilelement 6 wird vom Ventilsitz 5 abgehoben. Damit erfolgt ein Druckausgleich über die beiden Seiten des Ventilelements 6, so dass der Druck im Einlass 3 nicht mehr schließend auf das Ventilelement 6 wirkt.

Der zweite bewegbare Anker 17 ist, da auch im zweiten Luftspalt 18 Magnetkräfte wirken, dem ersten bewegbaren Anker 12 gefolgt. Er kommt bei den Stromstärken, die die in Fig. 2 dargestellte Konfiguration hervorrufen, aber noch nicht zur Anlage an den ersten bewegbaren Anker 12.

Wenn die Stromstärke weiter erhöht wird, ergibt sich eine Situation, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Hier ist der zweite bewegbare Anker 17 unter einer weiteren Verringerung des zweiten Luftspalts 18 noch stärker an den ersten bewegbaren Anker 12 angenähert, so dass das Ventilelement 6 einen noch größeren Abstand vom Ventilsitz 5 hat als bei der Situation, die in Fig. 2 dargestellt ist.

Wenn die Stromstärke in der Spule 8 weiter erhöht wird, dann kommt der zweite bewegbare Anker 17 zur Anlage an den ersten bewegbaren Anker 12, so dass der zweite Luftspalt 18 ebenfalls verschwindet. Das Ventilele- ment 6 hat in dieser Situation den größtmöglichen Abstand zum Ventilsitz 5, so dass der Durchgang zwischen dem Einlass 3 und dem Auslass 4 weitestmöglich geöffnet ist. Wenn der Strom durch die Spule 8 abgeschaltet wird, dann sorgt die Schließfeder 10 dafür, dass das Ventilelement 6 wieder zur Anlage an den Ventilsitz 5 gebracht wird.

Man kann nun den Aktuator 7 so betreiben, dass die Bewegung des ersten bewegbaren Ankers 12 als an/aus-Bewegung erfolgt, d.h. der erste Anker 12 sorgt lediglich für ein Öffnen und Schließen des Ventils 1. Hierzu wird die Stärke des Stroms durch die Spule 8 so eingestellt, dass die über den ersten Luftspalt 13 wirkenden Anziehungskräfte zwischen dem Joch 9 und dem ersten bewegbaren Anker 12 groß genug sind, um das Ventilelement 6 vom Ventilsitz 5 abzuheben. Sie sind aber nicht so groß, dass sich auch der zweite Anker 17 in einem nennenswerten Umfang gegenüber dem ersten Anker 12 bewegt.

Der zweite bewegbare Anker 17 kann durch den in der Spule 8 fließenden Strom jedoch so gesteuert werden, dass eine proportionale Regelung der Öffnung des Ventils 1 möglich ist.

Fig. 5 zeigt nach oben aufgetragen die Position P des Ventilelements 6 gegenüber dem Ventilsitz 5 und nach rechts den magnetischen Fluss F, der durch den in der Spule 8 fließenden Strom erzeugt wird. Bei einem Fluss F1 ergibt sich die Betätigung des ersten bewegbaren Ankers 12, also eine "an/aus"-Bewegung, die das Ventilelement 6 vom Ventilsitz 5 abhebt. In einem Abschnitt, wo der magnetische Fluss F größer ist als F1 , kann man durch die Größe des magnetischen Flusses F etwa eine proportionale Regelung der Position P des Ventilelements 6 gegenüber dem Ventilsitz 5 erreichen.

Fig. 6 zeigt eine ähnliche Ausgestaltung, bei der allerdings die auf das

Ventilelement 6 wirkenden Kräfte so groß sind, dass die Öffnungsbewegung erst bei einem magnetischen Fluss F2 erfolgt, hier aber auch als "an/aus"-Bewegung. In einem Abschnitt oberhalb von F2 erfolgt dann eine proportionale Regelung.

Die unterschiedlichen Kräfte auf das Ventilelement 6 können durch die Wahl unterschiedlich starker Schließfedern 10 hervorgerufen werden. Ein erheblicher Einfluss wird auch durch die Druckdifferenz zwischen dem Ein- lass 3 und dem Auslass 4 hervorgerufen, die bei geschlossenem Ventil 1 in Schließrichtung auf das Ventilelement 6 wirkt.

Daraus ergibt sich eine Situation, wie sie in Fig. 7 dargestellt ist. Die Spule muss zunächst einen magnetischen Fluss F2 erzeugen, um das Ventil öffnen zu können, d.h. das Ventilelement 6 vom Ventilsitz 5 abzuheben. Sobald das Ventil geöffnet ist, kann in einem Bereich, in dem der Fluss größer ist als F1 , eine proportionale Einstellung der Position P des Ventil- elements 6 erfolgen. Wenn der Fluss unter F1 absinkt, dann wird das Ventil 1 wieder geschlossen.

Von der dargestellten Ausführungsform kann in mancherlei Hinsicht abgewichen werden. Die Begrenzungsflächen 14, 15 müssen nicht eben sein. Es reicht aus, wenn sie einen größeren Konuswinkel mit der Achse

16 einschließen.

Der Fachmann wird die Größe der Luftspalte 13, 18 in Abhängigkeit von den gewünschten Kräften dimensionieren.

Die beiden Luftspalte 13, 18 müssen nicht über ihre axiale Erstreckung die gleiche Ausrichtung haben. So kann man beispielsweise den zweiten Luftspalt 18 mit mehreren unterschiedlichen Konus-Abschnitten ausgestalten.

Es ist auch möglich, den Konus des zweiten Luftspalts 18 umzudrehen, also zum Ventilelement 6 hin öffnen zu lassen. Man kann auch einen "Doppelkonus" vorsehen, so dass in der Stirnseite des zweiten bewegbaren Ankers 17, die dem ersten bewegbaren Anker 12 gegenüberliegt, eine V-förmige Nut vorgesehen ist, wenn der erste bewegbare Anker 12 eine entsprechend V-förmige Vorsprungsgeometrie aufweist.

Das Joch, d.h. der ortsfeste Anker 9, ist unter Umständen entbehrlich, wenn man auf andere Weise erreichen kann, dass der erste Anker 12 bei einer bestimmten Strombeaufschlagung vom Ventilsitz 5 weg bewegt wird.

Die auf den ersten bewegbaren Anker 12 wirkenden Kräfte sind 30 % bis 70 %, beispielsweise 50 % größer als die auf den zweiten beweglichen Anker 17 wirkenden Kräfte. Der erste bewegbare Anker 12 kann daher vor dem zweiten Anker 17 die Kraft der Schließfeder 10 und die Druckdiffe- renz über das Ventilelement 6 überwinden und liegt dann nach kurzer Bewegung am Joch an. Dort bleibt er bis zum Schließen des Ventils 1. Eine Erhöhung des Stroms durch die Spule 8 wirkt sich dann nur auf die Bewegung des zweiten Ankers 17 aus.

Fig. 8 zeigt ein Ventil 1 mit einem abgewandelten Aktuator 7. Gleiche und funktionsgleiche Elemente wie in den Fig. 1 bis 4 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei dem Aktuator nach Fig. 8 ist das Ventilelement 6 unmittelbar am zwei- ten bewegbaren Anker 17 angeordnet, d.h. eine Bewegung des zweiten bewegbaren Ankers 17 überträgt sich direkt auf das Ventilelement 6.

Der erste bewegbare Anker 12 ist über ein Verbindungselement 25 mit dem zweiten bewegbaren Anker 17 verbunden. Dabei ist das Verbin- dungselement 25 im ersten bewegbaren Anker 12 festgelegt. Es weist einen Kopf 26 auf, der in einer Ausnehmung 29 im zweiten bewegbaren Anker 17 angeordnet ist. Der Kopf 26 kommt in Zugrichtung an eine erste Anlagefläche 27 zur Anlage, wenn sich der erste bewegbare Anker 12 nach oben bewegt, und an eine zweite Anlagefläche 28 zur Anlage, wenn sich der erste bewegbare Anker 12 gegenüber dem zweiten bewegbaren Anker 17 nach unten bewegt. Die Richtungsangaben beziehen sich auf die Darstellung der Fig. 8.

Das Verbindungselement 25 hat dementsprechend eine begrenzte Bewegbarkeit gegenüber dem zweiten bewegbaren Anker 17, wobei diese Bewegbarkeit durch die beiden Anlageflächen 27, 28 begrenzt ist.

Natürlich ist es auch möglich, das Verbindungselement 25 im zweiten bewegbaren Anker 17 festzulegen und gegenüber dem ersten bewegbaren Anker die Beweglichkeit zuzulassen. Auch ist eine Ausführungsform denkbar, in der das Verbindungselement 25 gegenüber beiden bewegbaren Ankern 12, 17 eine begrenzte Bewegungsmöglichkeit aufweist.

Die Funktion des Aktuators 7 ist ansonsten ähnlich zu der, die in Verbindung mit den Fig. 1 bis 4 beschrieben worden ist.

Claims

Patentansprüche

1. Elektromagnetischer Aktuator mit einer Spule und mindestens zwei entlang einer Achse bewegbaren Ankern, die durch ein durch die

Spule erzeugtes Magnetfeld beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld auf einen Anker (12) eine größere Antriebskraft ausübt als auf einen anderen Anker (17).

2. Aktuator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Übertragungselement (11) vorgesehen ist, das von jedem bewegbaren Anker (12, 17) antreibbar ist.

3. Aktuator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder bewegbare Anker (12, 17) nur in eine Bewegungsrichtung auf das

Übertragungselement (11) wirkt.

4. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungselement (25) zwischen den beiden be- wegbaren Ankern (12, 17) vorgesehen ist, das gegenüber mindestens einem bewegbaren Anker (17) eine begrenzte Beweglichkeit in Zug- und in Druckrichtung aufweist.

5. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich- net, dass ein feststehender Anker (9) vorgesehen ist.

6. Aktuator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Anker (12, 17) auf einer Seite des feststehenden Ankers (9) angeordnet sind.

7. Aktuator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Ankern (9, 12, 17) Luftspalte (13, 18) vorgesehen sind, deren Geometrien sich voneinander unterscheiden.

8. Aktuator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftspalt (18) ankerseitige Begrenzungsflächen (19, 20) aufweist, die stärker relativ zur Achse (16) geneigt sind als ankerseitige Begrenzungsflächen (14, 15) eines anderen Luftspalts (13).

9. Aktuator nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftspalt (13) ankerseitige Begrenzungsflächen (14, 15) aufweist, die senkrecht zur Achse (16) verlaufen.

10. Aktuator nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeich- net, dass ein Luftspalt (18) ankerseitige Begrenzungsflächen (19,

20) aufweist, die zumindest abschnittsweise die Form einer Konusmantelfläche aufweisen.

11. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn- zeichnet, dass der magnetische Fluss durch die Luftspalte (13, 18) gleich ist.

12. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebskraft auf einen Anker (12) 30 bis 70 % größer ist als auf einen anderen Anker (17).

13. Ventil mit einem Einlass, einem Auslass und dazwischen einem Ventilsitz, mit dem ein Ventilelement zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (6) mit einem Aktuator (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 verbunden ist.

14. Ventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Anker (12), auf den größere Kräfte wirken, als an/aus- Betätiger und der bewegliche Anker (17), auf den kleinere Kräfte wirken, als proportionaler Betätiger wirkt.

15. Ventil nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schließfeder (10) über das Übertragungselement (11) auf das Ventilelement (6) wirkt und das Magnetfeld in Öffnungsrichtung wirkende Kräfte erzeugt.

16. Ventil nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (6) zwischen dem Einlass (3) und dem Ventilsitz (5) angeordnet ist.