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Die vorliegende Erfindung betrifft einen federgespannten Kolbenspeicher mit Rastierfunktion sowie Baugruppen für eine Elektromagnetvorrichtung, insbesondere eine für Elektromagnetvorrichtung eines solchen Kolbenspeichers.
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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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Die Druckschrift
GB 2093122 A zeigt einen Kolbenspeicher, bei dem der Rastmechanismus, anders als in
DE 10 2006 014 756 A1 , mittels einer radial angeordneten Elektromagnetvorrichtung betätigt wird. Die Druckschriften
DE 298 10 989 U1 ,
DE 100 29 280 A1 und
DE 32 25 147 A1 zeigen unterschiedliche Elektromagnetvorrichtungen für verschiedenartige Anwendungen, die jedoch nicht im Zusammenhang mit Kolbenspeichern stehen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, vereinfachte Baugruppen, insbesondere vereinfachte Baugruppen für Elektromagnetvorrichtung, sowie einen Kolbenspeicher vorzuschlagen, der mit Hilfe der vereinfachten Baugruppen und mittels einfacherer Fertigungsmethoden kostengünstig hergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch Baugruppen sowie einen Kolbenspeicher mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die erste erfindungsgemäße Baugruppe für eine Elektromagnetvorrichtung umfasst einen Spulenkörper zum Tragen einer gewickelten Drahtspule, ein mit dem Spulenkörper verbundenes Polteil sowie einen mit dem Polteil verbundenen Sockel für einen Stecker zur Stromversorgung der Spule. Erfindungsgemäß sind die beschriebenen Bauteile der Baugruppe – der Spulenkörper, das Polteil und der Sockel – bereits vor einem Wickeln einer Drahtspule auf den Spulenkörper zusammengefügt. Auf diese Weise ist es – nach dem Wickeln einer Drahtspule auf den Spulenkörper – 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 – welche, wie erwähnt, vor dem Wickeln der Spule erfolgt – entfallen. Die erfindungsgemäße erste Baugruppe ohne gewickelte Drahtspule liefert also ein geeignet vormontiertes Halbzeug zum effektiven und kostengünstigen Herstellen einer entsprechenden Baugruppe mit gewickelter Drahtspule, wie sie durch eine zweite, fertig gestellte Baugruppe definiert wird.
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Die zweite Baugruppe unterscheidet sich von der ersten, vorstehend beschriebenen Baugruppe dadurch, dass eine Drahtspule auf den Spulenkörper gewickelt ist und die beiden Drahtenden der Spule unmittelbar an Kontaktanschlüsse am Sockel angeschlossen sind. Dadurch kann die Baugruppe aus den oben erwähnten Gründen einfach und kostengünstig hergestellt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sockel der jeweiligen Baugruppe an das entsprechende Polteil angespritzt. Auf diese Weise ist eine einfach und kostengünstig herzustellende, sichere Verbindung der beiden Bauteile gewährleistet. Andere Verbindungstechniken sind gleichfalls möglich.
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Vorzugsweise ist das Polteil mit dem Spulenkörper durch eine Clipsverbindung verbunden. Auch diese Verbindungstechnik bietet eine einfach zu montierende, sichere Verbindung. Alternativ können auch zum Verbinden dieser beiden Bauteile andere Verbindungstechniken Anwendung finden.
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Der erfindungsgemäße federgespannte Kolbenspeicher mit Rastierfunktion umfasst eine Druckkammer, die einseitig durch einen 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. Die Elektromagnetvorrichtung umfasst die zweite vorstehend beschriebene Baugruppe mit der gewickelten Drahtspule, deren Enden unmittelbar an Kontaktanschlüssen am Sockel angeschlossen sind. Die einfache und kostengünstige Montage der Baugruppe vereinfacht entsprechend den Aufbau und die Montage des gesamten Kolbenspeichers und wirkt sich Kosten reduzierend aus.
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Der Kolbenspeicher kann einen Topf umfassen, der in ein Rohr, in dem der Kolben axial gelagert ist, eingesetzt ist und der zumindest einen Teil der Elektromagnetvorrichtung aufnimmt. Vorzugsweise 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 die Baugruppe der Elektromagnetvorrichtung mit der gewickelten Drahtspule 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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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, welche 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 jeweils bevorzugten Ausführungsform einer ersten erfindungsgemäßen bzw. zweiten Baugruppe für eine Elektromagnetvorrichtung, ohne gewickelte Drahtspule (3A) und mit gewickelter Drahtspule mit direkt an Anschlusskontakten eines Steckersockels angeschlossenen Enden des Spulendrahts (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 verlegerbar 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 nichtverlagerten – 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 Federvorspannung 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 sieh 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 Folgenden 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 ineinandergesteckt, 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 verrostend 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.
