DE102006011078A1

DE102006011078A1 - Hubmagnet sowie Verfahren zu seiner Herstellung

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Publication number: DE102006011078A1
Application number: DE102006011078A
Authority: DE
Inventors: Roger Klein; Klaus Peter Wiegel; Wolfgang Petri; Manfred Muschalle
Original assignee: Thomas Magnete GmbH
Current assignee: Thomas Magnete GmbH
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2006-03-08
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2026-03-09
Also published as: WO2007101550A2; DE502007005137D1; DE102006011078B4; EP2005448B1; EP2005448A2; ATE482457T1; WO2007101550A3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hubmagneten, umfassend einen hohlen zylinderförmigen Magnetkörper, der ein Magnetfluss führendes Gehäuse (1), in dem axial eine zylinderförmige stromführende Spule (4) eingelagert ist, ein scheibenförmiges Joch (Jochscheibe 7) und einen Pol mit einem axial sich erstreckenden Bereich (Konus 3) und einem radial vom Konus sich erstreckenden Bereich (Konusscheibe 2) aufweist, wobei im Inneren des Magnetkörpers ein in einer Lagerhülse (5) bzw. einem Lagerrohr gelagerter und geführter zylindrischer Anker (6) axiale Hubbewegung ausführt und die Lagerhülse (5) bzw. das Lagerrohr an ihrem der Jochscheibe (7) abgewandten Ende den Konus (3) übergreift und an ihrem anderen Ende die Jochscheibe (2) ganz oder teilweise durchgreift. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Jochscheibe (7) axial auf der Lagerhülse (5) bzw. auf dem Lagerrohr ausgerichtet und radial mit der Planfläche (22) des Gehäuses (1) verbunden ist. Die Erfindung betrifft auch ein Herstellungsverfahren des Magneten.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hubmagneten entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Herstellungsverfahren eines solchen Magneten entsprechend dem Anspruch 11.
Stand der Technik
Hubmagnete sind Betätigungsmagnete, mit denen Schalt- oder Regelfunktionen getätigt werden. Der Anker als Betätigungselement kann dabei beliebige Zwischenpositionen einnehmen und muss diese auch bei Gegenkräften halten. Je nach Kopplung mit dem in der Funktionskette folgenden Wirkelemente (z.B. Ventile) arbeiten Hubmagnete entweder drückend oder ziehend. Die Rückkehr in die stromlose Hubausgangsstellung erfolgt meist durch eine gegen die Magnetkraft wirkende Druckfeder.
Eine weit verbreitete Konstruktionsform von Hubmagneten ist der Topfmagnet. Diese Magnetkonstruktion besteht aus mindestens drei magnetischen Komponenten: einem zylinderförmigen, hohlen Magnetkörper, der aus Pol, Joch und einem unmagnetischem, flussführenden Gehäuse aufgebaut ist, darin eingelassen ist ein sich axial erstreckender zylinderförmiger Spulenkörper mit stromführender Spule, sowie der zylinderförmige Anker, an dessen Ende in Hubrichtung eine Führungsstange als Betätigungselement angeordnet ist und der innerhalb des Magnetkörpers die Hubbewegungen durchführt ( DE 44 39 422 A1 ).
In vielen Konstruktionen wird der Pol des Magnetkörpers aus Fertigungsgründen in einen axialen zylindrischen Bereich und radia len Bereich aufgeteilt. Beide Bereiche sind entweder ein Bauteil ( DE 44 38 158 A1 ), oder könne aus Herstellungsgründen auch aus jeweils zwei unterschiedlichen Bauteilen bestehen.
Der axiale Bereich des Poles, der im Folgenden als Konus bezeichnet wird, ist im Wesentlichen ein zylinderförmiger Körper, der in der Öffnung des Magnetkörpers angeordnet ist. Er weist an seiner dem Anker zugewandten Ende eine in Richtung des Ankers abfallende Kontur auf, die so gestaltet sind, dass die durch Magnetkraft erzeugte Hubkraft proportional dem angelegten Strom in der Spule ist ( DE 44 39 422 A19 ). In seinem Inneren weist das zylinderförmige Bauteile eine zentrale Durchgangsbohrung auf, die von der Betätigungsstange des Ankers durchgriffen wird.
Der radiale Bereich des Poles ist scheibenförmig und mit einer zentralen Öffnung versehen, deren axialer Bereich mit dem Außendurchmesser des Konuses verbunden ist. Der radial sich erstreckende Bereich dieses Bauteils weist eine planare Auflagefläche auf, die mit dem Ende des Spulenkörpers und dem Gehäuse verbunden wird. Auf Grund der scheibenförmigen Anordnung wird dieses Bauteil im folgenden als Konusscheibe bezeichnet.
Die Lagerung und Führung des zylindrischen Ankers in der Öffnung des Magnetkörpers erfolgt in einer Lagerhülse. Der axial erstreckende Bereich der Hülse übergreift an seinem offenen Ende den Konus. Die Lagerhülse kann dabei als einseitig verschlossener Topf oder als Rohr ausgestaltet sein.
Das Joch des Magnetkörpers ist an dem dem Konus entgegengesetzten Ende des Spulenkörpers angeordnet. Ähnlich wie die Konusscheibe weist dieses scheibenförmige Bauteil eine zentrale Öffnung auf, die teilweise oder ganz von dem Ende der Lagerhülse durchgriffen ist. Das im Folgenden als Jochscheibe bezeichnete Bauteil weist eine radiale Ausnehmung oder einen Durchgang auf und ist mit seinem axialen inneren Bereich mit der Lagerhülse in Kontakt. Der äußere axiale Bereich ist dagegen fest mit dem flussführenden Gehäuse an dieser Stelle verbunden.
Bei der Herstellung eines Hubmagneten in Topfbauweise werden nach dem Stand der Technik die Einzelbauteile des Magneten, wie die Jochscheibe, das Gehäuse und die Konusscheibe in einem speziellen Füge- und Pressverfahren einzeln miteinander verbunden und zu einem Hohlkörper geformt. Die einzelnen Bauteile werden zusammengesteckt und an den Fügestellen mit einander durch Verstemmen verbunden. Zum Zusammenbau wird ein großes Spiel benötigt, das beim Verstemmen große Rundlaufabweichungen zur Folge hat.
In dem DE – Buch „Ventilsysteme für die Luftfederung, Grundlagen, Technologie, Anwendungen", Döhla, Werner, Bibliothek der Technik; Bd.209, Landsberg/Lech 2000 ist ein Herstellungsverfahren für einen Hubmagneten beschrieben, bei dem einzelnen Bauteile des Magneten vor der Endmontage vorab zu mehreren Baugruppen zusammengefasst werden. Die einzelnen Baugruppen werden anschließend zum fertigen Magneten zusammengebaut. In einem separaten Herstellungsverfahren wird der Magnetanker zunächst mit der Betätigungsstange bestückt und in die Führungshülse bzw. in das Führungsrohr in eingesetzt.
Da eine axiale Schiefstellung des Ankers in der Lagerhülse für magnetische Querkräfte verantwortlich ist, werden die Führungsdurchmesser des Ankers und der Hülse bzw. des Rohres in einer Aufspannung gefertigt, um Rundlaufabweichungen minimal zu halten. Der zylinderförmige Konus wird in die Lagerungs-/Führungshülse eingesetzt und an seiner optimalen Position unter Beachtung des Hubweges des Ankers mit der Wandung der Hülse bzw. des Rohres in dieser Stellung fest verbunden. Die so gebildete patronen förmige Baugruppe wird dann anschließend in dem Hohlkörper eingebaut, der eine weitere Baugruppe darstellt, gebildet aus dem Gehäuse mit eingelegter Spule, der Jochscheibe und der Konusscheibe.
Das beschriebene bekannte Herstellungsverfahren weist aber erhebliche Nachteile auf. Durch das Spiel und den Fertigungstoleranzen der Einzelteile, die für das Verstemmen erforderlich sind, entsteht beim Zusammenbau sowohl bei der Herstellung des Baugruppen (Hohlkörpers, Patrone) als auch beim Zusammenbau zum kompletten Magneten ein hoher Streufluss des magnetische Flusses, der zu Kraftverlusten und großen Hysteresen des Magneten führt. Ferner entstehen zwischen den einzelnen Bauteilen und Gruppen beim Zusammenfügen mechanische Spannungen, welche die Geometrie verzerren und magnetische Streuflüsse erzeugen. Dies betrifft insbesondere die durch das Zusammenfügen erzeugte nichtzentrischen Ankerführung im Führungsrohr bzw. der Führungshülse. Die dadurch erzeugte radiale Querkraft bewirkt ebenfalls hohe Hystereseverluste.
Aufgabe der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, die zu große Hysterese des gattungsgemäßen Hubmagneten zu verringern. Gelöst wird die Aufgabe in Verbindung mit dem Oberbegriff vorrichtungsmäßig durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 und herstellungsmäßig durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 11.
Die Verbesserung der Hysterese wird durch eine Zentrierung des Magnetflusses in den flussführenden Teilen des Magnetkörpers erreicht, wodurch Querkräfte vermindert werden. Es wird ein gleichmäßiger magnetischer Luftspalt ringsum den Anker erreicht. Der Führungskörper (Hülse oder Rohr), lagert nach der Montage mittig zu der Jochscheibe und dem Pol. Die Einzelbauteile können somit mit geringerem Spiel hergestellt und zusammengefügt werden.
Das Herstellungsverfahren für den Magneten beruht auf dem an sich bekannten Baukastensystem, das darin besteht, aus einzelnen Bauteilen des Magnetkörpers zunächst mehrere Baugruppen zu bilden, die auch für andere Anwendungsfälle Verwendung finden können, und den Magneten aus vorgegebenen Baugruppen zusammenzubauen. Die Jochscheibe wird bei der Herstellung auf die Planfläche des Gehäuseendes nur lose aufgelegt und in dieser Lage auf die Lagerhülse ausgerichtet. Anschließend erfolgt erst die Fixierung axial auf die Planfläche des Gehäuseendes. Dadurch treten an dieser Stelle keine durch den Fügevorgang verursachenden Querkräfte an der Verbindungsstelle auf. Die Jochscheibe kann somit beim Herstellungsprozess mit sehr engem Spiel auf die Führungshülse aufgesetzt werden und wird in dieser Lage mit der Planfläche des Gehäuses verbunden werden.
Anders als im Stand der Technik vorgegeben, wird bei der Herstellung die Jochscheibe nicht in das Gehäuse eingepresst, sondern auf dieses nur lose aufgesetzt und die Planfläche mit dem Gehäuseende verbunden. Die Führungshülse bzw. das Führungsrohr wird spannungsfrei eingebaut und mit der Jochscheibe zentriert. Die bevorzugte Fügungsart für die Verbindung der Jochscheibe zum Gehäuse ist das Schweißen, das gegenüber dem Verstemmen der Bauteile Vorteile bietet.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann nach der Ausrichtung der Jochscheibe auf der Lagerhülse bzw. auf dem Lagerrohr auch die Konusscheibe in der gleichen Art kraft – und/oder formschlüssig miteinander verbunden werden, wobei auch hier als Fügungsart das Schweißen bevorzugt wird.
Das kraft- und/oder formschlüssige Fügen der beiden Baugruppen erfolgt untereinander vorteilhaft durch Einpressen, Einstemmen oder Verschweißen. Die Lagerhülse ist nur mit dem Konus kraft- und/oder formschlüssig verbunden, der mit der Konusscheibe kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist. Diese Verbindung ist bevorzugt verschweißt.
In einer druckdichter Ausführung des Magneten, z. B. als Betätigungsmagnet für ein Ventil in der Folgekette, ist zwischen dem Lagerrohr bzw. der Lagerhülse und dem Konus eine radiale Abdichtung vorgesehen, die insbesondere als O-Ringe ausgeführt ist. Dies ist der Fall, wenn der Magnetraum dicht mit Öl oder Benzin oder einem anderen Medium gefüllt ist.
Das Gehäuse ist vorteilhaft mit der Konusscheibe kraft- und/oder formschlüssig verbunden. Diese Verbindung, die meist verstemmt oder verschweißt ist, ist insbesondere bei der Ausführung des Magneten vorteilhaft, wenn Konusscheibe und Konus, also der gesamte Pol, ein einziges Bauteil bilden. Bei dieser Anordnung ragt dieses Bauteil (die Polscheibe) am offenen Ende der Patrone radial heraus.
Wenn jedoch, wie ganz besonders bevorzugt wird, der Pol zwei separate Bauteilen umfasst – den zylinderförmige Konus und die radial auf dem Konus aufgesetzten Polscheibe –, ist die Verbindungsstelle Konus/Konusscheibe kraft- und/oder formschlüssig mit einander zu verbinden.
Der zylinderförmige Konus, weist vorteilhaft an seinem der Konusscheibe zugewandten Ende eine radial sich erstreckende ringförmige Erhebung auf, die als axialer Anschlag bei der Einführung der Konusscheibe auf den Konus dient.
Als mechanischen Schutz gegen außen ist vorteilhaft das flussführende Gehäuse als rohrförmiger Mantel aus einem aus stanzbaren und biegbarem Material ausgeführt. Das rohrförmige Material wird um das Innere des Magneten gerollt. Als Alternative zum „gerollten" Mantel ist auch die Verwendung eines dünnwandigen Rohres als Gehäuse möglich, in dem vorab die erforderlichen Öffnungen für den Anschlußflansch und weitere Bauteile eingestanzt sind.
Für die Zentrierung der Jochscheibe mit der Spule ist es vorteilhaft, wenn die Spule an ihrem Planfläche in axialer Richtung Nocken aufweist. Diese drücken sich beim Zusammenbau in die Auflagefläche der Jochscheibe ein. Die Spule ist im „Käfig" des Gehäuses durch die Konusscheibe und Jochscheibe axial fixiert.
Bei der Verbindung der Jochscheibe mit der Planfläche des Gehäuseendes und der Ausrichtung in dieser Lage auf der Lagerhülse bzw. dem Lagerrohr sind vorteilhaft zwei Herstellungsverfahren anwendbar.
In dem ersten Herstellungsverfahren bilden Konus, Anker und die Lagerhülse bzw. das Lagerrohr eine erste Baugruppe, die zu einem patronenförmigen Baukörper zusammengefügt werden. Das Gehäuse mit der Spule, die Konusscheibe und die Jochscheibe werden zu einer zweiten Baugruppe zusammengefasst und zu einem zylinderförmigen, hohlförmigen Baukörper zusammengefügt. Der patronenförmige Baukörpers wird anschließend in die koaxiale Öffnung des Hohlkörpers eingeführt und beide Baukörper werden kraft- und/oder formschlüssig mit einander verbunden. Vorteilhaft wird bei diesem Verfahren die Jochscheibe vor dem Einführen der Patrone in den Hohlkörper mit dem Gehäuseende verbunden. Die Patrone wird nach dem Einführen in den Hohlkörper in der Jochscheibe nur radial zentriert. Die Jochscheibe liegt lose an die Patrone und wird darin nur radial geführt. Die axiale Führung erfolgt am gegenüberliegenden Ende durch den Anschlag des Konusses mit der Konusscheibe. Der Anschlag am axialen Konusende wird dabei in die Konusscheibe eingepresst.
Die Jochscheibe und die Konusscheibe werden während des Fügens zum Hohlkörper vorteilhaft mit einem Lehrdorn ausgerichtet. Die Fügung zum Hohlkörper erfolgt in einer Aufspannung, wobei in der Aufspannung die Spule eingelegt wird.
Nach dem losen Einführen des Ankers in seine Führungshülse oder gegen einen Anschlag bei der Ausführung als Rohr wird im Hubabstand zum Anker der Konus in das Lagerrohr bzw. Lagerhülse eingeführt und mit der Innenwandung des Rohres oder der Hülse in Ringnuten des Konus verbunden. Die Befestigung der Patrone im Hohlkörper kann vorteilhaft in ähnliche Weise realisiert werden. Falls ein axialer Anschlag für die Patrone in beiden Richtungen vorhanden ist, kann sie auch lose in den Hohlkörper eingesteckt werden.
In dem zweiten Herstellungsverfahren wird die Jochscheibe, in Abänderung zu dem oben beschriebenen Verfahren, nicht auf den „leeren" Hohlkörper aufgesetzt, sondern als letzter Verfahrensschritt bei der Magnetherstellung, nachdem alle übrigen Baugruppen zusammengefügt sind, an die Planfläche des Gehäuses befestigt.
Es erfolgt zunächst ähnlich wie bei dem oben beschriebenen Verfahren eine Patronenbildung der Baugruppe aus dem Führungsrohr bzw. der Führungshülse und dem Anker, der vorab in die Führungshülse eingefügt wird. Bei der Ausführung als Rohr muss durch Montagemittel sichergestellt werden, dass der Anker an seinem der Jochscheibe zugewandten Ende gegen Herausfallen gesichert ist. Eine zweite Baugruppe wird aus dem Konus und der Konusscheibe gebildet. Die Konusscheibe wird auf der Aussenwandung des zylinderförmigen an seinem dem Anker abgewandten Ende aufgeschoben und dort kraft und/oder formschlüssig verbunden. Der Konus weist an diesem Ende eine ringförmige radiale Erhebung auf. Diese dient sowohl als Zentrierung als auch als Anschlag für die einzuführende Konusscheibe. Auf dieses Gebilde wird dann das rohrförmige Gehäuse aufgesetzt.
Die dritte Baugruppe umfasst einen zylindrischen Körper, der aus ersten und der zweiten Baugruppe besteht. Die Baugruppe Führungshülse bzw. Führungsrohr mit Anker (erste Baugruppe) wird auf den Konus mit Konusscheibe (zweite Baugruppe) fixiert und zusammengefügt.
In einem weiteren Herstellungsprozess wird das Gehäuse auf die dritte Baugruppe aufgesetzt und die Spule in das Gehäuse eingelegt. Als letzter Fügevorgang für die Herstellung des Magneten wird die Jochscheibe auf die komplette dritte Baugruppe aufgesetzt.
Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Figurenbeschreibung der Zeichnung.
Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine Querschnittsdarstellung des Hubmagneten.
2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Variante des Herstellungsverfahrens des Magneten der 1.
3 zeigt eine Alternativvariante des Herstellungsverfahrens des Magneten der 1.
1 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Hubmagneten in der Bauform eines Topfmagneten, der als Betätigungseinrichtung für unterschiedliche Ventileinrichtungen und Ventilfunktionen verwendet wird. Bei hydraulischen Steuerungen von Getriebene, zum Umschalten des Getriebes von einer Kupplung auf die Parallelkupplung im Kfz – Bereich, werden zum Beispiel die für den Einsatz verwendeten Pilot- und Schaltventile durch den erfindungsgemäßen Hubmagneten getätigt. Neben der Schaltfunktion kann der in 1 dargestellte Hubmagnet auch in der Funktion als Proportionalmagnet verwendet werden, der einen proportionalen Zusammenhang zwischen der angelegten Stromstärke und der Hubbewegung bzw. Magnetkraft herstellt.
Aus der Querschnittsdarstellung des Magneten gemäß 1 ist ein magnetflussführendes Gehäuse 1 mit einer darin eingebeteten zylinderförmigen Spulenkörper 10 ersichtlich. In dem Spulenkörper 10 ist eine stromführende Spule 4 integriert. Die Stromversorgung erfolgt von außen über eine elektrische Anschlussstelle 11, die außen am Gehäuse 1 über einen radialen Anschlußflansch 12 angebracht ist. Das Gehäuse 1 bildet einen Außenmantel als Umgebungsschutz und besteht aus einem um das Innere des Magneten gerollten, magnetischen Material, das aus Stanzteilen oder aus einem gestanzten Rohr besteht. Die Enden des Mantels werden in einer axial sich erstreckenden Verbindung miteinander verbunden.
Der Magnet der 1 weist an seinem rechten Ende eine Jochscheibe 7 auf, die an ihrem radialen Außenbereich nicht, wie üblich zwischen den Gehäuse 1 eingepresst ist, sondern dort auf dieses Bauteil zunächst nur lose aufliegt. Sie wird erst in einem späteren Fertigungsschritt mit der Planfläche 22 des Gehäuses 1 verbunden. Auf der linken Seite des Gehäuses 1, in Hubrichtung des Ankers 6, ist der Pol des Magneten angeordnet, der als radial sich erstreckenden Bereich eine Konusscheibe 2 aufweist, die mit dem Spulenkörper 10 und einer dort angeordneten Planfläche des Gehäuse 1 verbunden ist. Dies geschieht durch Anheften mit Laser oder mit Hilfe eines WIG – Schweißbrenners (Wolfram – Innert – Gas Schweißen).
Das Gehäuse 1 mit eingelegte Spule 4, die Jochscheibe 7 und der Konusscheibe 2 bilden zusammen einen zylindrischen Hohlkör per 14 (2), in dessen Öffnung als Schalt- oder Steuerteil der Magnetanker 6 angeordnet ist, der auf Grund der Bestromung in der Spule 4 axiale Hubbewegungen nach links zum Pol des Magneten ausübt. 1 zeigt die stromlos offene Position des Hubankers 6. Der Anker 6 ist als zylinderförmiger Kolben ausgeführt und ist in eine Führungs- und/oder Lagerhülse 5 beweglich angeordnet, die in der Öffnung des Hohlkörpers 14 angeordnet ist. Durch Magnetkraft führt der Anker 6 Hubbewegungen in Richtung des Magnetpols aus. Die rechte Hubbegrenzung für den Anker 6 bildet der Hülsenboden 18. In der Darstellung der 1 ist der Magnetraum in der Lagerhülse mit einem Medium (ÖL, Benzin oder ähnl.) gefüllt. Damit bei der Hubbewegung das Medium abfließen kann, kann der Ankerkolben 6 zusätzlich noch zwei durchgehende Längsbohrungen aufweisen, wie in 1 dargestellt ist.
Neben dem radialen Bereich weist der Magnetpol zusätzlich einen axialen Bereich auf, der zum größten Teil in der Lagerhülse 5 angeordnet ist und von dieser umfasst ist. Dieses zylinderförmige Bauteil bildet den Konus 3, der zusätzlich einen zentralen Durchgang 15 aufweist, der von einer Betätigungsstange 8 durchgriffen wird, die an ihrem einen Ende mit dem Anker 6 verbunden ist und anderenends die Hubbewegung des Ankers 6 auf eine Betätigungseinrichtung (Ventilschieber o. ähnl.) für das Folgeelement überträgt. Die Lagerung des Ankers 6 erfolgt ausschließlich über die Betätigungsstange 8 an einer Lagerstelle 16 im Durchgang 15 des Konusses 3. Die Lager- und Führungshülse 9 ist nur am Konus 3 kraft und/oder formschlüssig festgesetzt.
Der Konus 3 weist an seinem dem Anker 6 zugewandten Ende einen Steuerkonus 9 (Ankergegenstück) mit entgegen der Hubrichtung abfallender Kontur und einer Ausdrehung 17 auf, die in eine entsprechend ausgestaltete Ausnehmung 13 des Ankers 6 eingreift.
Die Konturgestaltung beeinflusst direkt die Kraft – Hubkennlinie des Magneten. Bei Bestromung der Spule 4 wird der Anker 6 in den Bereich des Steuerkonusses 9 hineingezogen.
An seinem dem Anker 6 abgewandten Ende weist der Konus 3 eine ringförmige Erhebung 21 auf, die als Zentrierung oder Anschlag für die dort befestigte Konusscheibe 2 dient, die axial an ihrem Innendurchmesser mit dem Konus 3 kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist und mit ihrer radialen Fläche mit dem Spulenkörper 10 und dem Gehäuse 1 befestigt ist.
Die Lagerhülse 5 durchgreift mit ihrem dem Hülsenboden 18 zugewandten Ende den Innendurchmesser der Jochscheibe 7. Sie ist lediglich radial auf die Lagerhülse 5 ausgerichtet. An dieser Stelle ist keine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung vorgesehen. Der Hülsenboden 18 bildet somit die rechte, axiale Begrenzung des Magneten.
Der Magnet kann auf zwei unterschiedliche Art zusammen gebaut werden, wobei beiden Herstellungsverfahren gemeinsam ist, dass die einzelnen Bauteile des Magneten zu Baugruppen zusammengefasst und unterschiedlichen Baugruppen zum fertigen Magneten zusammengebaut werden. Das dabei verwendete Baukastensystem ist somit für unterschiedliche Einsatzbereiche verwendbar.
Bei dem Herstellungsverfahren gemäß 2 werden – wie im linken Bereich der 2 dargestellt – der Konus 3, der Anker 6 mit befestigter Betätigungsstange 8 und die Lagerhülse 5 zu einer ersten Baugruppe (Patrone 19) zusammengefasst. Der Anker 6 wird hierzu beispielsweise aus einem Palettenvorrat gegriffen, mit der Betätigungsstange 8 bestückt und in die Lagerhülse 5 eingesetzt. Im gleichem oder in einem Folgearbeitsgang wird der Konus 3 in die Lagerhülse 5 eingepresst und kann mit Laser oder mit dem WIG Schweißbrenner dicht verschweißt werden.
Die zweite Baugruppe bildet der Hohlkörper 14, der die Konusscheibe 2, den Spulenkörper 10 mit eingelegter Spule 4, das Gehäuse 1 und die Jochscheibe 7 umfasst. Dies ist im rechten Bereich der 2 dargestellt. Die vier Bauteile werden in einer Aufspannung mit einem Lehrdorn ausgerichtet, wobei zunächst im Spulenkörper 10 die Spule 4 eingelegt und in das Gehäuse 1 nur eingeführt wird. Diese Bauteile bilden einen Mittelteil des Hohlkörpers 14, dessen linke Abschlussteile die Konusscheibe 2 und dessen rechte Abschlussteile die Jochscheibe 7 bildet. Beide Bauteile werden an dem Mittelteil angeheftet und gegeneinander entweder durch Laser oder dem WIG Schweißbrenner zum Hohlkörper 14 verbunden. In die Öffnung des Hohlkörpers 14 wird in Pfeilrichtung 20 die Patrone 19 lose bis zum Anschlag der ringförmigen Erhebung 21 eingeführt. Beide Baugruppen werden dabei miteinander verpreßt.
Ein alternatives Herstellungsverfahren des Magneten nach 1 zeigt 3. Der Anker 6 mit Betätigungsstange 8 wird in die Führungshülse 5 eingeführt. Beide Bauteile bilden zusammen eine erste Baugruppe. Aus dem Konus 3 und der Konusscheibe 2 wird eine zweite Baugruppe gebildet. Hierzu wird die Konusscheibe 2 auf der Aussenwandung des Konus 3 bis zu seiner ringförmigen Erhebung 21 aufgesteckt. Die axiale Verbindungsstelle des Konus 3 und mit der Konusscheibe 2 werden miteinander verpreßt oder verschweißt.
Die beiden Baugruppen werden anschließend aufeinander fixiert und zusammengefügt. Auf die so gebildete dritte Baugruppe wird das Gehäuse 1 aufgesetzt. Über eine so gebildete vierte Baugruppe wird der Spulenkörper 10 mit der Spule 4 eingesetzt. Als Abschluss wird von rechts her die Jochscheibe 7 auf die Lagerhülse 5 fixiert und gegen die Gehäuseplanfläche 22 aufgedrückt und mit dieser verschweißt. Die Verbindungsstelle Konus/Konusscheibe wird dabei zusammen mit der Jochscheibe 7 ausgerichtet und kraft- und/oder formschlüssig verbunden.

1: Gehäuse
2: Konusscheibe
3: Konus
4: Spule
5: Lagerhülse
6: Anker
7: Jochscheibe
8: Betätigungsstange
9: Steuerkonus
10: Spulenkörper
11: Elektr. Anschlussstelle
12: Anschlussflansch
13: Ausnehmung
14: Hohlkörper
15: Durchgang
16: Lagerstelle
17: Ausdrehung
18: Hülsenboden
19: Patrone
20: Pfeilrichtung
21: ringförmige Erhebung
22: Gehäuseplanfläche

Claims

Hubmagnet, umfassend einen hohlen zylinderförmigen Magnetkörper, der ein Magnetfluss führendes Gehäuse (1), in dem axial eine zylinderförmige, stromführende Spule (4) eingelagert ist, ein scheibenförmiges Joch (Jochscheibe 7) und einen Pol mit einem axial sich ersteckenden Bereich (Konus 3) und einem radial vom Konus sich erstreckende Bereich (Konusscheibe 2) aufweist, wobei im Inneren des Magnetkörpers ein in einer Lagerhülse (5) bzw. einem Lagerrohr gelagerter und geführter zylindrischer Anker (6) axiale Hubbewegung ausführt und die Lagerhülse (5) bzw. das Lagerrohr an ihrem der Jochscheibe (7) abgewandten Ende den Konus (3) übergreift und an ihrem anderen Ende die Jochscheibe (2) ganz oder teilweise durchgreift, dadurch gekennzeichnet, dass die Jochscheibe (7) axial auf der Lagerhülse (5) bzw. auf dem Lagerrohr ausgerichtet und radial mit der Planfläche (22) des Gehäuses (1) verbunden ist.
Hubmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konusscheibe (2) kraft und/oder formschlüssig mit dem Gehäuse (1) verbunden ist.
Hubmagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Konus (3) mit der Lagerhülse (5) bzw. dem Lagerrohr und mit der Konusscheibe (2) kraft- und/oder formschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt ist.
Hubmagnet nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Lagerhülse (5) bzw. dem Lagerrohr und dem Konus (3) mindestens eine radiale Abdichtung angeordnet ist, insbesondere einen oder mehrere O-Ringe.
Hubmagnet nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuses (1) mit der Konusscheibe (2) eine Kraft und/oder formschlüssige Verbindung aufweist, insbesondere verstemmt, eingepresst oder verschweißt ist.
Hubmagnet nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Konus (3) und die Konusscheibe (2) ein einziges Bauteil bilden.
Hubmagnet nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Konus (3) und die Konusscheibe (2) unterschiedliche Bauteile umfassen.
Hubmagnet nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Konus (3) an seinem dem Anker abgewandten Ende eine radial sich erstreckendes ringförmige Erhebung (21) als Zentrierung und/oder Anschlag für die aufgesetzte Konusscheibe (2) aufweist.
Hubmagnet nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (4) bzw. ein die Spule (4) umfassender zylindrischer Spulenkörper 10 an den Planflächen (22) Nocken zur axialen Fixierung an der Jochscheibe aufweist.
Hubmagnet nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) eine rohrförmige, axial gestanzte Umhüllung des Magneten bildet.
Verfahren zur Herstellung eines Hubmagneten nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, wobei Baugruppen aus einzelnen Bauteile des Magnetkörpers gebildet werden und diese zu einem Magneten zusammengefügt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Jochscheibe (7) auf die Lagerhülse (5) bzw. auf das Lagerrohr ausgerichtet wird und in dieser Lage mit der Planfläche (22) des Gehäuses (1) kraft- und formschlüssig verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das kraft- und/oder formschlüssige Fügen der Bauteile und Baugruppen untereinander durch Einpressen, Einstemmen oder Verschweißen erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 oder 12, wobei der Konus (3), Anker (6) und die Lagerhülse bzw. das Lagerrohr zu einem patronenförmigen Baukörper (19) zusammengefügt werden, das Gehäuse (1), die Konusscheibe (2) und die Jochscheibe (2) zu einem zylinderförmigen, hohlförmigen Baukörper (14) zusammengefügt werden, der patronenförmigen Baukörpers (19) in die koaxiale Öffnung des Hohlkörpers (14) eingeführt wird und beide Baukörper kraft- und/oder formschlüssig mit einander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Jochscheibe (7) vor dem Einführen der Patrone (19) in den Hohlkörper (14) mit der Planfläche (22) des Gehäuses verbunden wird, die Patrone (19) nach dem Einführen in den Hohlkörper (14) sich in die Jochscheibe (2) zentriert wird und die Jochscheibe (7) in der axialen Aussparung der Konusscheibe (2) kraft – und/oder formschlüssig fixiert wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Konus im Hubabstand zum Anker in die Lagerhülse (5) bzw. das Lagerrohr befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Patrone (19) in den Hohlkörper (14) eingepresst wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Patrone (19) lose in den Hohlkörper (14) eingeführt und mittels eines axialen Anschlages, der an dem Anker abgewandten Ende des Konuses (3) angeordnet ist, fixiert wird.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügung zum Hohlkörper (14) in einer Aufspannung erfolgt, wobei in der Aufspannung die Spule eingelegt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Jochscheibe (7) und die Konusscheibe (2) während des Fügens zum Hohlkörper mit einem Lehrdorn ausgerichtet werden.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, durch folgende Merkmale gekennzeichnet: – Bilden einer ersten Baugruppe aus der Lagerhülse (5) bzw. dem Lagerrohr und dem Anker (6), der vorab in die Hülse (5) bzw. dem Rohr eingefügt wird, – Bilden einer zweiten Baugruppe aus dem Konus (3) und der Konusscheibe (2), indem die Konusscheibe (2) auf der Aussenwandung des Konusses (3) an seinem dem Anker abgewandten Ende eingesteckt und befestigt wird, – Fixieren und Zusammenfügen der ersten und der zweiten Baugruppe auf die Aussenwandung des Konusses (3) zu einer dritten Baugruppe, – Aufsetzen des Gehäuses auf der dritten Baugruppe und Einsetzen der Spule (4) in das Gehäuse (1), – Aufsetzen und Zusammenfügen der Jochscheibe (7) mit der dritten Baugruppe.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle Konus (3)/Konusscheibe (2) kraft- und/oder formschlüssige ist und zusammen mit der Jochscheibe (7) ausgerichtet werden.