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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen federgespannten Kolbenspeicher
mit Rastierfunktion.
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Derartige
Kolbenspeicher umfassen eine Druckkammer, die von einem Kolben einseitig
verschlossen ist, der zwischen einer ersten und einer zweiten Lage
axial verlagerbar ist, um das Volumen der Druckkammer je nach axialer
Lage des Kolbens zu verändern. Der Kolben wird mittels
Federvorspannung in die erste Lage gedrängt, welche einem
Betriebszustand des Kolbenspeichers entspricht, in dem die Druckkammer
ein minimales Volumen besitzt. Wird der Druckkammer im Betrieb des
Kolbenspeichers beispielsweise ein Hydraulikfluid (oder ein Pneumatikfluid) über
einen Systemanschluss des Kolbenspeichers zugeführt, vergrößert
sich das Volumen der Druckkammer, indem der Kolben durch den hydraulischen
Druck in Richtung der zweiten Lage verlagert wird. Ein Rastmechanismus
ist vorgesehen, um den Kolben in der zweiten Lage entgegen der Federvorspannung
zu halten, um den mittels des eingeleiteten Fluids in dem Kolbenspeicher
gespeicherten Druck aufrecht zu erhalten. Ein Lösen des
Rastmechanismus schließlich gibt den gespeicherten Druck wieder
frei. Der Rastmechanismus kann dabei zum Halten des Kolbens in der
zweiten Lage mittels einer Elektromagnetvorrichtung oder in anderer
Weise blockiert werden.
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In
der
DE 10 2006
014 756 A1 ist ein Kolbenspeicher der oben beschriebenen
Art offenbart, der zum Speichern von Hydraulikfluid eines Hydrauliksystems
einer Getriebeeinrichtung eines Fahrzeugs eingesetzt wird. Dieser
Kolbenspeicher ersetzt dabei eine elektromotorisch steuerbare Zusatzpumpe,
welche normalerweise eine von der Verbrennungsmaschine des Fahrzeugs
angetriebene Getriebehauptpumpe unterstützt, um eine so
genannte Start-Stopp-Funktion der Getriebeeinrichtung zu ermöglichen,
mittels derer der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs reduziert werden
kann.
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Der
in der
DE 10 2006
014 756 A1 beschriebene Kolbenspeicher besteht jedoch aus
zahlreichen komplexen Baugruppen, deren Herstellung und Montage
jeweils hohen fertigungstechnischen Aufwand erfordern.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kolbenspeicher vorzuschlagen,
der mit vereinfachten Baugruppen und einfacheren Fertigungsmethoden
kostengünstig hergestellt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Kolbenspeicher mit den Merkmalen des unabhängigen
Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Der
erfindungsgemäße federgespannte Kolbenspeicher
mit Rastierfunktion umfasst eine Druckkammer, die einseitig durch
einen in einem Rohr axial verlagerbaren Kolben verschlossen ist,
um das Volumen der Druckkammer je nach axialer Lage des Kolbens
zu verändern. Eine Federvorspannung des Kolbenspeichers
drängt den Kolben in eine erste Lage. Ein Rastmechanismus
ist vorgesehen, um den Kolben in einer von der ersten Lage verschiedenen
zweiten Lage entgegen der Federvorspannung zurückzuhalten.
Der Kolbenspeicher umfasst ferner eine Elektromagnetvorrichtung,
die eingerichtet ist, den Rastmechanismus in der zweiten Lage des
Kolbens zu blockieren, sowie einen Topf, der in das Rohr eingesetzt
ist und zumindest einen Teil der Elektromagnetvorrichtung aufnimmt.
Erfindungsgemäß ist der Topf derart ausgebildet
und eingerichtet, dass eine Wandung des Topfs einen Teil des Magnetkreises
der Elektromagnetvorrichtung bildet. Separate Bauteile, die normalerweise
eigens zum Herstellen eines entsprechenden Magnetkreises vorgesehen
sind, werden verzichtbar, wodurch der Aufbau und die Montage des
Kolbenspeichers vereinfacht wird, mit dem Ergebnis reduzierter Kosten.
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Der
Magnetkreis wird durch weitere Bauteile des Kolbenspeichers ergänzt.
Das heißt, die Wandung des Topfs bildet den Magnetkreis
beispielsweise zusammen mit einem Polteil und einem Magnetanker
der Elektromagnetvorrichtung sowie Teilen eines Ankerrohrs, in dem
der Magnetanker verlagerbar geführt ist.
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Vorzugsweise
ist der Topf multifunktional ausgebildet und stellt beispielsweise
gleichzeitig einen Anschlag für den Kolben zur Verfügung,
wenn dieser in Richtung seiner zweiten Position verlagert wird.
Des Weiteren kann der Topf einer die Federvorspannung erzeugenden
Schraubenfeder als Führung dienen, indem er sich geeignet
in das Rohr des Kolbenspeichers hinein erstreckt. Beide Merkmale
vermindern die Anzahl der benötigten Bauteile und halten
den Aufbau des Kolbenspeichers einfach.
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Schließlich
ist der Topf vorzugsweise unmittelbar an das Rohr angrenzend in
dem Rohr angeordnet, wobei weiterhin das den Magnetanker führende Ankerrohr
vorzugsweise unmittelbar in dem Topf angeordnet ist. Auf diese Weise
ist der Magnetanker optimal in dem Rohr zentriert und zu dem Kolben ausgerichtet,
um ein einwandfreies Funktionieren des Rastmechanismus zu gewährleisten.
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Der
Topf ist vorzugsweise als Tiefziehteil ausgebildet, kann also einfach
und kostengünstig produziert werden.
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Auch
eine Baugruppe der Elektromagnetvorrichtung, die einen Spulenkörper
mit gewickelter Drahtspule, das mit dem Spulenkörper verbundene Polteil
und einen mit dem Polteil verbundenen Sockel für einen
Stecker zur Stromversorgung der Spule umfasst, kann in dem Topf
angeordnet sein, vorzugsweise durch einfaches Einpressen. Neben
einer kostengünstigen Montage ist dadurch eine vibrationsfreie Anordnung
der Baugruppe sichergestellt.
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Die
Bauteile der vorstehend erwähnten Baugruppe sind derart
ausgebildet, dass sie bereits vor dem Wickeln der Spule auf den
Spulenkörper zusammenfügbar sind. Beispielsweise
kann der Sockel an das Polteil angespritzt sein und das Polteil
kann mit dem Spulenkörper mittels einer Clipsverbindung
oder dergleichen verbunden sein. Alternative Verbindungstechniken
sind einsetzbar. Auf diese Weise ist es möglich, die beiden
Drahtenden der Spule unmittelbar an Kontaktanschlüsse des
Sockels anzuschließen. Eine herkömmliche Kontaktierung
der Drahtenden mit Anschlüssen des Spulenkörpers,
welche ihrerseits nachträglich in einem weiteren Produktionsschritt
mit den Kontaktanschlüssen des Sockels verbunden werden,
kann aufgrund der Montage der Bauteile der Baugruppe, die vor dem
Wickeln der Spule erfolgt, entfallen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kolben mehrteilig
ausgebildet und umfasst zumindest ein erstes Kolbenteil und ein
zweites Kolbenteil, wobei zumindest eines der beiden Kolbenteile gehärtet
ist und angeordnet ist, mit dem Rastmechanismus verrastend zusammenzuwirken.
Auf diese Weise wird eine kostengünstige Herstellung des
Kolbens unterstützt, da lediglich solche Teile des Kolbens,
die starken mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind, gehärtet
ausgebildet sind, während andere Kolbenteile, die mechanisch
weniger stark beansprucht werden, aus einfachen, ungehärteten und
damit kostengünstigeren Materialien hergestellt werden
können.
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Bevorzugt
ist der Kolben, der in dem Rohr des Kolbenspeichers axial verlagerbar
ist, gegenüber dem Rohr durch mindestens eine in eine Umfangsnut des
Kolbens eingesetzte Ringdichtung abgedichtet, wobei erst durch axiales
Zusammenfügen des ersten Kolbenteils und des zweiten Kolbenteils
die Umfangsnut gebildet wird. Dadurch wird es möglich, dass
Dichtungen mit einteiligen, kostengünstigen Dichtungselementen,
z. B. O-Ring-Dichtungen und/oder Gleitringdichtungen, eingesetzt
werden können und die Dichtungselemente verdehnungsfrei auf
eines der beiden Kolbenteile montiert werden können, bevor
dieses mit dem anderen Kolbenteil zusammengefügt wird,
um den Kolben – und die Umfangsnut des Kolbens – zu
bilden. Eine einfache Montage des Kolbens und insbesondere der Umfangsnut
kann beispielsweise durch Ineinanderstecken der beiden Kolbenteile
erfolgen.
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Die
Kolbenteile sind vorzugsweise als Tiefziehteile ausgebildet. Eine
auf diese Weise ermöglichte spanlose Fertigung der Kolbenteile
vereinfacht die Herstellung des Kolbens und verringert die entstehenden
Kosten. Das Härten des zumindest einen Kolbenteils kann
dabei nach dem Tiefziehen erfolgen. Weiterhin kann eines der Kolbenteile,
beispielsweise das zweite Kolbenteil, dazu dienen, eine Anschlagposition
des Kolbens jenseits der zweiten Lage zu definieren, indem es beim
Verlagern des Kolbens über die zweite Lage hinaus mit einem
Anschlag, z. B. dem vorstehend erwähnten Anschlag des Topfs,
zusammenwirkt. Um diese Funktion auszuüben, muss das entsprechende
Kolbenteil nicht notwendig gehärtet sein, was, wie erwähnt,
einen Kostenvorteil liefert.
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Der
mehrteilige Kolben kann weiterhin eine Scheibe umfassen, die fest
und dichtend in einem der beiden Kolbenteile angeordnet ist. Diese
Scheibe dient neben der Dichtung des Rohrs gegenüber der Druckkammer
als Betätigungselement zur Betätigung des Rastmechanismus,
beispielsweise indem sie beim Verlagern des Kolbens in Richtung
seiner zweiten Position mit dem Magnetanker zusammenwirkt und ein
Verlagern desselben herbeiführt. Insbesondere kann die
Scheibe in dem Kolbenteil derart angeordnet sein, dass sie während
der Montage des Kolbenspeichers axial in Relation zu dem Rastmechanismus
bzw. zum Magnetanker, der mit dem Rastmechanismus gekoppelt ist,
ausrichtbar ist. Dadurch kann mit einfachen technischen Mitteln
sichergestellt werden, dass der Magnetanker beim Verlagern des Kolbens
in Richtung der zweiten Lage nicht zu weit verlagert wird und dadurch
andere Baugruppen, beispielsweise Bauteile der Elektromagnetvorrichtung,
beschädigt. Komplizierte und technisch aufwändige
Toleranzausgleichsmechanismen für den Magnetanker sind
verzichtbar.
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Als
weitere einseitige Begrenzung der Druckkammer und als ein Systemanschluss
zum Zuführen von Druck erzeugendem Fluid kann ein Anschlussflansch
vorgesehen sein, der in das Rohr des Kolbenspeichers eingesteckt
ist. Der Anschlussflansch kann einfach und kostengünstig
durch Einrollen des Rohrs in eine Nut des Anschlussflanschs an dem
Rohr befestigt werden. Andere Verbindungstechniken können
jedoch gleichfalls eingesetzt werden, wobei die Form des Systemanschlusses
variabel ist. Bevorzugt wird eine Herstellung des Anschlussflanschs
aus einem Kunststoffmaterial. Dadurch wird z. B. eine strömungsoptimierte
Gestaltung von Fluidleitkanälen vereinfacht. Auch das Rohr
des Kolbenspeichers kann aus Kunststoff gefertigt sein.
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Wie
bereits erwähnt, umfasst die Elektromagnetvorrichtung vorzugsweise
einen Magnetanker. Dieser wird beim axialen Verlagern des Kolbens
von der ersten in die zweite Lage seinerseits in eine axiale Position
verlagert, in der mittels des Magentankers mindestens ein Sperrelement
des Rastmechanismus in einer radialen Position so gehalten wird,
dass eine Rückverlagerung des Kolbens in Richtung seiner
ersten Lage blockiert ist. Bevorzugt ist zum Halten des mindestens
einen Sperrelements mindestens ein separates Riegelstück
vorgesehen, das an dem Magnetanker befestigt ist und das aus einem
härteren Material hergestellt ist als der Magnetanker.
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Dadurch
kann auf einfache Weise ein Riegelstück mit einer für
seine Funktion notwendigen Härte bereitgestellt werden,
ohne die Notwendigkeit, den Magnetanker, der vorzugsweise aus einem
weichmagnetischen Material hergestellt ist, vollständig
oder zumindest teilweise zu härten. Ein vollständiges
Härten hätte eine Beeinträchtigung der
magnetischen Eigenschaften des Magnetankers zur Folge, eine zumindest
teilweise Härtung im Bereich des Riegelstücks
durch Einsatzhärten wäre technisch aufwendig und
somit teuer. Der Magnetanker erfüllt bei einfachem und
kostengünstigem Aufbau beide Merkmale, nämlich
eine gute Magnetisierbarkeit des Magnetankers und ein Riegelstück mit
einer zum Betätigen von Sperrelementen ausreichenden Härte,
welches fest mit dem Magnetanker verbunden ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform wird das Riegelstück
auf den Magnetanker aufgepresst. Andere Arten des Befestigens des
Riegelstücks am Magnetanker sind gleichfalls möglich.
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Vorzugsweise
sind das Riegelstück als Kugelrampe und das Sperrelement
als Kugel ausgebildet. Auf diese Weise lässt sich ein sehr
einfach aufgebauter und zuverlässig funktionierender Rastmechanismus
realisieren, der keine weiteren Bauteile mehr benötigt
und somit kostengünstig zu produzieren und zu montieren
ist. Andere Formen von Riegelstücken und/oder Sperrelementen
können verwendet werden, wobei die Anzahl der eingesetzten
Riegelstücke und/oder Sperrelemente variieren kann. So kann
beispielsweise ein Riegelstück mehrere Sperrelemente radial
verlagern oder aber mehrere Sperrelemente können durch
mehrere Riegelstücke betätigt werden.
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An
einer dem Magnetanker zugewandten Seitenfläche des Polteils
der Elektromagnetvorrichtung des Kolbenspeichers kann eine mit dem
Polteil stoffschlüssig verbundene, vorzugsweise ringförmige Fläche
angeordnet sein, die aus demselben Material gefertigt ist wie das
Polteil. Diese Fläche ersetzt ein herkömmlich
verwendetes Remanenzplättchen, welches verhindert, dass
der Magnetanker in einer Haftposition an dem Polteil haften bleibt,
auch wenn die Stromzufuhr zur Spule der Elektromagnetvorrichtung,
die im energetisierten Zustand ein Halten des Magnetankers bewirkt,
nicht mehr besteht. Der erwünschte Effekt der Fläche
ergibt sich aufgrund der Geometrie der Fläche. Mittels
der Fläche kann also ein Bauteil des Kolbenspeichers eingespart
werden, was die Montage des Kolbenspeichers vereinfacht. Eine solche
Fläche kann alternativ auch an einer dem Polteil zugewandten
Seitenfläche des Magnetankers angeordnet sein. Diese Fläche
ist dann entsprechend aus demselben Material gefertigt wie der Magnetanker.
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Vorzugsweise
wird die das Remanenzplättchen ersetzende Fläche
mittels Fließpressens oder Sinterns an dem Polteil (oder
dem Magnetanker) erzeugt, wodurch eine kostengünstige Herstellung
ermöglicht wird. Andere geeignete Fertigungstechniken können
gleichfalls eingesetzt werden.
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Die
Fläche besitzt in etwa eine Dicke von 0,05 bis 0,1 mm,
vorzugsweise eine Dicke von etwa 0,08 mm, und nimmt in etwa einen
Anteil zwischen 5% und 20%, vorzugsweise zwischen 10% und 15%, der
jeweiligen Seitenfläche ein. Wie bereits erwähnt, ist
die Fläche in der Regel ringförmig ausgebildet,
jedoch sind andere Formen, auch unzusammenhängende, möglich.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform weist das dem Kolben
abgewandte, dem Polteil zugewandte Ende des Magnetankers einen reduzierten
Querschnitt auf. Dieser reduzierte Querschnitt ist vorteilhaft als
ein Durchmessersprung von einem großen zu einem demgegenüber
verkleinerten Außendurchmesser ausgebildet, kann aber auch
auf andere Weise ausgeführt sein. Dadurch wird es möglich,
in der Haftposition des Magnetankers an dem Polteil die magnetische
Flussdichte zu erhöhen und die Haftwirkung zu verstärken,
ohne dazu mehr Energie einsetzen zu müssen.
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Die
vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden
Zeichnungen beispielhaft erläutert. Darin zeigen:
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1 eine
Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Kolbenspeichers;
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2 eine
vergrößerte Darstellung einzelner zusammenwirkender
Baugruppen des Kolbenspeichers aus 1 ebenfalls
als Schnittdarstellung;
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3A und 3B Schnittdarstellungen
einer Baugruppe einer Elektromagnetvorrichtung des Kolbenspeichers
aus 1, ohne gewickelte Drahtspule (3A)
und mit gewickelter Drahtspule mit direkt an Anschlusskontakten
eines Steckersockels kontaktierten Drahtenden (3B);
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3C einen
Ausschnitt der Baugruppe aus 3B in
Draufsicht, der die Kontaktierung der Drahtenden der Spule mit den
entsprechenden Anschlusskontakten darstellt; und
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4 eine
vergrößerte Schnittdarstellung eines mehrteiligen
Kolbens des Kolbenspeichers aus 1.
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Mit
Bezug auf 1 umfasst ein Kolbenspeicher 10 eine
Druckkammer 40, die einseitig durch einen Kolben 50 verschlossen
ist. Der Kolben 50, der mit Bezug auf 4 nachfolgend
genauer beschrieben wird, ist in einem Rohr 20 des Kolbenspeichers 10 zwischen
einer ersten Lage (wie in 1. gezeigt) und
einer zweiten Lage axial verlagerbar, um das Volumen der Druckkammer 40 je
nach axialer Lage des Kolbens 50 zu verändern. Über
einen Systemanschluss, wie z. B. einen in 1 gezeigten
Anschlussflansch 30, zuführbares Hydraulikfluid
(oder Pneumatikfluid) wird der Kolben 50 mittels Fluiddrucks
entgegen einer Federvorspannung in Richtung der zweiten Lage verlagert.
Der Anschlussflansch 30 begrenzt die Druckkammer 40 dabei ebenfalls
einseitig, wobei bei vergrößertem Druckkammervolumen
auch Anteile des Rohrs 20 Fluiddruck aufnehmen. Die Federvorspannung
wird hier durch eine Schraubenfeder 190 erzeugt, kann jedoch auch
auf andere Weise bereitgestellt werden, z. B. pneumatisch. Die Schraubenfeder 190 wird
teilweise durch einen Topf 70 geführt, der seinerseits
an der dem Anschlussflansch 30 gegenüberliegenden
Seite des Rohrs 20 des Kolbenspeichers 10 in dem
Rohr 20 angeordnet ist und eine Elektromagnetvorrichtung 80 des
Kolbenspeichers 10 teilweise aufnimmt, die ihrerseits mit
Bezug auf die 2 und 3A bis 3C genauer
beschrieben wird.
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Die
prinzipielle Arbeitsweise des Kolbenspeichers 10 wird im
Folgenden kurz dargestellt. Die Elektromagnetvorrichtung 80 umfasst
einen Magnetanker 150, der in einem Ankerrohr 160,
welches in dem Topf 70 angeordnet ist, axial verlagerbar
ist. Beim axialen Verlagern des Kolbens 50 von der ersten
Lage in die zweite Lage aufgrund von Fluiddruck wird der Magnetanker 150 seinerseits
von seiner ersten, in 1 gezeigten Stellung axial verlagert,
wenn eine Scheibe 56 des Kolbens 50 auf den Magnetanker 150 trifft
und diesen mitführt. Weiterhin werden beim axialen Verlagern
des Kolbens 50 in Richtung der zweiten Position, bevor
die Scheibe 56 auf den Magnetanker 150 trifft,
Abdeckbleche 185 entgegen einer durch eine Feder 180 erzeugten
Vorspannung in Verlagerungsrichtung des Kolbens 50 verschoben, wenn
dem Magnetanker 150 zugewandte Anteile eines Kolbenteil 52 des
Kolbens 50 mit den Abdeckblechen 185 zusammenwirken.
Aufgrund der verlagerten Abdeckbleche 180 können
nun Sperrelemente 175 mittels eines Riegelstücks 170,
das an dem Magnetanker 150 befestigt ist, durch Aussparungen
in dem Ankerrohr 160 radial verschoben und in einer Position
gehalten werden, die eine Rückverlagerung des Kolbens 50 in
Richtung der ersten Lage verhindert. Dies wird dadurch erreicht,
dass der Magnetanker 150, der durch die Scheibe 56 des
Kolbens 50 axial in Richtung eines Polteils 110 der
Elektromagnetvorrichtung 80 verlagert worden ist, durch
elektromagnetische Kraft an dem Polteil 110 gehalten wird. Dazu
dient eine Drahtspule 140, die auf einen Spulenkörper 130 gewickelt
ist und über einen Steckeranschluss 90 mit Strom
versorgt wird. Das heißt, eine Rückverlagerung
des Magnetankers 150 in Richtung seiner ersten axialen
(in 1 gezeigten) Position wird verhindert. Dadurch
wird aber auch eine Rückverlagerung des Kolbens 50 in
Richtung seiner ersten Lage verhindert, da das Kolbenteil 52 bei
seiner Verlagerung in Richtung der zweiten Position zwar noch über
die – radial noch nicht verlagerten – Sperrelemente 175 verlagert
werden konnte, nun aber durch dieselben – in ihrer durch
das (mit dem Magnetanker 150 fest verbundene) Riegelstück 170 radial
veränderten und gehaltenen Lage – an einer Rückverlagerung
gehindert wird. Wenn die Spule 140 nicht mehr mit Strom
versorgt wird, so wird der Magnetanker 150 durch die Elektromagnetvorrichtung 80 wieder
freigegeben und der Magnetanker 150 verlagert sich aufgrund
einer Federverspannung 155 (in 1 nicht
gezeigt, siehe 2) in seine in 1 gezeigte
Ausgangsposition. Dabei wird auch das fest mit dem Magnetanker 150 verbundene
Riegelstück 170 in gleicher Weise axial verlagert,
wodurch die Sperrelemente 175 radial wieder in ihre Ausgangspostionen
zurückfallen können und das Kolbenteil 52 des
Kolbens 50 freigeben. Der Kolben 50 gibt daraufhin
den mittels der Schraubenfeder 190 gespeicherten Druck über
das in der Druckkammer 40 gespeicherte Fluid frei.
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In 2 sind
der Rastmechanismus, bestehend aus dem Riegelstück 170 und
den Sperrelementen 175, sowie umgebende und angrenzende Bauteile
der Elektromagnetvorrichtung 80 vergrößert dargestellt.
Die Anzahl der Riegelstücke 170 und Sperrelemente 175 kann
variiert werden, wobei auch nur ein Riegelstück 170 (wie
in 2) und/oder ein Sperrelement 175 eingesetzt
werden können. Das Riegelstück 170 ist
als separates Bauteil an dem Magnetanker 150 befestigt
und aus einem härteren Material gefertigt als der Magnetanker 150,
der seinerseits aus einem weichmagnetischen Material gefertigt ist.
In der in 2 gezeigten Ausführungsform
ist das Riegelstück 170 auf den Magnetanker 150 aufgepresst
und als Kugelrampe ausgebildet, welche eingerichtet ist, die Sperrelemente 175 in
Form von Kugeln radial zu verlagern.
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An
der dem Magnetanker 150 zugewandten Seitenfläche
des Polteils 110 ist eine mit dem Polteil 110 stoffschlüssig
verbundene, vorzugsweise ringförmige Fläche 112 angeordnet,
die aus demselben Material gefertigt ist wie das Polteil 110 (siehe
auch 3A, 3B). Diese Fläche 112,
die in analoger Weise zusätzlich oder alternativ an der
dem Polteil 110 zugewandten Seitenfläche des Magnetankers 150 angeordnet
sein kann und dann entsprechend aus demselben Material wie der Magnetanker 150 gefertigt
ist, übernimmt die Rolle eines üblicherweise eingesetzten
Remanenzplättchens, welches verhindern soll, dass der Magnetanker 150 in
der Haftposition, auch wenn die Stromzufuhr zu der Spule 140 nicht
mehr aufrecht erhalten wird, weiterhin an dem Polteil 110 haften
bleibt. Der erwünschte Effekt der Fläche 112,
also das Verhindern des ”Haftenbleibens” des Magnetankers 150 am
Polteil 110, ergibt sich dabei aufgrund der Geometrie der
Fläche 112. In der gezeigten Ausführungsform
ist die Fläche 112 mittels Sinterns ausgebildet
worden. Andere Fertigungstechniken, wie z. B. Fließpressen,
sind gleichfalls einsetzbar. Die Fläche besitzt eine Dicke
von 0,05 bis 1 mm, vorzugsweise eine Dicke von etwa 0,08 mm, und
nimmt einen Anteil zwischen etwa 5% bis 20%, vorzugsweise zwischen
10% und 15%, der entsprechenden Seitenfläche des Polteils
bzw. des Magnetankers ein.
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Zur
Erhöhung der magnetischen Flussdichte des durch die Spule 140 erzeugten
elektromagnetischen Feldes in der Haftposition des Magnetankers 150 an
dem Polteil 110 weist die dem Kolben 50 abgewandte
Seite des Magnetankers 150 einen reduzierten Querschnitt 152 auf,
der in der in 2 gezeigten Ausführungsform
auf einem Durchmessersprung von einem großen zu einem demgegenüber kleineren
Außendurchmesser beruht.
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Der
Topf 70 ist aus einem magnetisch leitfähigen Material
als Tiefziehteil gefertigt. Andere Fertigungstechniken sind möglich.
Eine Wandung des Topfs 70 bildet einen Teil des Magnetkreises
der Elektromagnetvorrichtung 80. Der Magnetkreis verläuft
dabei von der Wandung des Topfs 70 über das Polteil 110,
den Magnetanker 150, den an den Spulenkörper 130 angrenzenden
Teil des Ankerrohrs 160 zurück zu der Topfwandung.
Wie in 1 zu sehen, dient der Topf 70 weiterhin
als Anschlag 72 für den Kolben 50, genauer
für ein Kolbenteil 54, wenn der Kolben 50 über
seine zweite Position hinaus verlagert wird. Dadurch, dass der Topf 70 unmittelbar
an das Rohr 20 des Kolbenspeichers 10 angrenzt
und das Ankerrohr 160 seinerseits direkt in dem Topf 70 angeordnet
ist und keine weiteren, etwaige Toleranzen begünstigenden
Bauteile bei der Montage des Kolbenspeichers 10 verwendet
werden, ist der Magnetanker 150 optimal zentriert und in
Relation zu dem Kolben 50 ausgerichtet, wodurch ein einwandfreies Funktionieren
des Rastmechanismus sichergestellt ist. Eine im Fol genden mit Bezug
auf die 3A, 3B und 3C genauer
beschriebene Baugruppe 100 der Elektromagnetvorrichtung 80 ist
in den Topf 70 spielfrei eingepresst und dadurch vibrationsfrei
gelagert.
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Wie
in 3A gezeigt, umfasst die Baugruppe 100 den
Spulenkörper 130 zum Tragen der gewickelten Drahtspule 140 (3B),
das mit dem Spulenkörper 130 verbundene Polteil 110 und
den mit dem Polteil verbundenen Sockel 90 für
den Stecker zur Stromversorgung der Spule 140. Die Bauteile
der Baugruppe 100 sind, wie in 3A zu
sehen, bereits vor dem Wickeln der Drahtspule 140 zusammengefügt.
In der Ausführungsform aus 3A ist
das Polteil 110 mittels einer Clipsverbindung 135 des Spulenkörpers 130 an
dem Spulenkörper 130 festgeclipst, während
der Sockel 90 an das Polteil 110 angespritzt ist.
Es können jedoch auch andere Verbindungstechniken eingesetzt
werden, um die entsprechenden Bauteile zu der Baugruppe 100 zu
verbinden.
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Nach
dem Wickeln der Drahtspule 140 können die Enden
der Spule 142 aufgrund des Aufbaus der Baugruppe 100 direkt
mit Kontaktanschlüssen 92 des Steckersockels 90 verbunden
werden. Dazu werden in der beschriebenen Ausführungsform,
wie in 3B gezeigt, die jeweiligen Drahtenden 142 durch
einen Kanal in einem Arm der Clipsverbindung 135 des Spulenkörpers 130 von
der Spule 140 vorbei an dem Polteil 110 direkt
zu den Kontaktanschlüssen 92 geführt
und dort, wie in 3C in Draufsicht skizziert,
mit den Kontaktanschlüssen 92 geeignet verbunden.
Die Enden 142 des Spulendrahts können auch auf
andere Weise und auf anderem Weg zu den Kontaktanschlüssen 92 geführt
werden. Vorzugsweise werden die fertig kontaktierten Anschlüsse 92 und die
herangeführten Drahtenden 142 der Spule 140 mit
einer aufzusetzenden Kappe oder dergleichen (nicht gezeigt) abgedeckt
und dadurch geschützt.
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Mit
Bezug auf die 1 und 4 wird nun der
mehrteilige Kolben 50 genauer beschrieben, welcher in der
gezeigten Ausführungsform gegenüber dem Rohr 20 des
Kolbenspeichers 10 durch Dichtungen 58, 59 abgedichtet
ist, die in eine Umfangsnut 57 des Kolbens 50 eingesetzt
sind. Alternative Formen der Abdichtung sind möglich. Die
Umfangsnut 57 wird erst durch axiales Zusammenfügen
des ersten Kolbenteils 52 mit dem zweiten Kolbenteil 54 gebildet.
In der in 4 gezeigten Ausführungsform
des Kolbens 50 sind das erste und das zweite Kolbenteil 52, 54 ineinander
gesteckt, um dadurch die Umfangsnut 57 des Kolben 50 zu
bilden. In der Umfangsnut 57 sind eine O-Ring-Dichtung 58 und
ein Gleitring 59 angeordnet. Aufgrund des Aufbaus des Kolbens 50 können
die beiden Dichtungen 58, 59 bereits auf das erste
Kolbenteil 52 aufgeschoben werden, bevor das zweite Kolbenteil 54,
zusammen mit dem Kolbenteil 52 die Nut 57 bildend,
auf das erste Kolbenteil 52 aufgesteckt wird, d. h. die
Dichtungen 58, 59 können einteilig ausgebildet
sein und einfach und verdehnungsfrei montiert werden.
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Das
erste Kolbenteil 52 ist gehärtet und angeordnet,
um wie mit Bezug auf 1 beschrieben, mit dem Rastmechanismus
verrastend zusammenzuwirken. Das zweite Kolbenteil 54 muss
nicht notwendig gehärtet sein, da es lediglich dazu dient,
bei der Verlagerung des Kolbens 50 über die zweite
Lage hinaus eine Endstellung des Kolbens 50 beim Auftreffen
auf den Anschlag 72 des Topfs 70 zu definieren
(siehe 1). Beide Kolbenteile sind als Tiefziehteile ausgebildet,
wenngleich auch andere Fertigungsmethoden möglich sind.
Vor dem Härten ist ein Loch 51 in das erste Kolbenteil 52 eingebracht,
z. B. eingestanzt worden, um das Entweichen von Luft beim Verlagern
des Kolbens 50 über das Rohr 20 zu ermöglichen.
Es können auch mehrere Löcher 51 vorgesehen
sein. Sie können auch als Drosseln ausgebildet sein, um
das Einlaufen des Kolbens 50 in seine zweite Lage zu dämpfen.
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Die
in dem ersten Kolbenteil 52 fest und dichtend angeordnete
Scheibe 56 dient dazu, wie mit Bezug auf 1 beschrieben,
den Magnetanker 150 bei Verlagerung des Kolbens 50 in
Richtung der zweiten Position durch Anschlagen und Mitführen
in die gleiche Richtung zu verlagern und dadurch mittelbar den Rastmechanismus
zu betätigen. Bei der Montage des Kolbenspeichers 10 kann die
Scheibe 56 in dem ersten Kolbenteil 52 in Relation
zu einer Stellung des Rastmechanismus, insbesondere zur Stellung des
Magnetankers 150, axial ausgerichtet werden, um eine Beschädigung
der Elektromagnetvorrichtung 80 bei etwaiger zu starker
axialer Verlagerung des Magnetankers 150 in Richtung des
Polteils 110 zu verhindern. Auf diese Weise kann auf einen
aufwändigen Längenausgleichsmechanismus (nicht
gezeigt) im Magnetanker 150 verzichtet werden.
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Wie
in 1 zu sehen, ist der Anschlussflansch 30 durch
einfaches Einrollen des Rohrs 20 in eine Nut 35 des
Anschlussflanschs 30 an dem Rohr 20 befestigt.
Andere Verbindungstechniken sind gleichfalls einsetzbar. In dem
Anschlussflansch 30 können zusätzlich
in geeigneter Weise Dämpfungselemente und/oder Drosselventile
(nicht gezeigt) und dergleichen angeordnet sein, um die Kolbenbewegung
bei der axialen Verlagerung und die (Rück-)Strömung
des Fluids zu regulieren.
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Der
Anschlussflansch 30 ist in der gezeigten Ausführungsform
aus Kunststoffmaterial gefertigt, aber auch andere geeignete Materialien
können Verwendung finden. Auch das Rohr 20 kann
aus einem geeigneten Kunststoffmaterial gefertigt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006014756
A1 [0003, 0004]