DE102012018095B4

DE102012018095B4 - Baugruppe aus Elektromagneten und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE102012018095B4
Application number: DE201210018095
Authority: DE
Inventors: Jürgen Schonlau; Marc Leinweber; Daniel Sauer
Original assignee: Thomas Magnete GmbH
Current assignee: Thomas Magnete GmbH
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2014-07-24
Anticipated expiration: 2032-09-14
Also published as: DE102012018095A1

Abstract

Baugruppe (1) aus einer Mehrzahl von Elektromagneten (2), wobei ein Elektromagnet aus einer Spule (3) mit einer Kontaktierung (4), einem Bügel (5) als Eisenrückschluss, einem Polkern (6), einer Magnethülse (7) und einem Anker (8) besteht, und der Polkern, die Magnethülse und der Anker eine Kernbaugruppe (9) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagnete (2) durch einen Riegel (10) aus Kunststoff verbunden sind und dazu die Bügel (5) teilweise mit dem Material des Riegels (10) umspritzt sind und der Riegel einen flächigen Anschlag (11) für die Kernbaugruppe (9) enthält.

Description

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe aus einer Mehrzahl von Elektromagneten gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs. Die Elektromagnete dienen zur Betätigung von Ventilen, zum Beispiel in einem automatischen Getriebe für ein Kraftfahrzeug.
Baugruppen aus Elektromagneten sind beispielsweise aus den Druckschriften DE 10 2007 020 092 B4 , DE 36 34 349 C1 und EP 1 160 806 A2 bekannt. Auch die Druckschrift DE 10 2008 012 692 A1 zeigt eine Magnetventilbaugruppe und die Druckschrift DE 18 40 023 U zeigt eine Baugruppe aus Elektromagneten.
Im Unterschied zu den bekannten Ausführungen stellte sich für diese Erfindung die Aufgabe, eine Baugruppe aus Elektromagneten zu schaffen, deren Elektromagnete eine sehr geringe Hysterese aufweisen und deren Spulen von der Betriebsflüssigkeit der angeschlossenen Ventile umspült werden. Außerdem soll die Baugruppe zu geringeren Kosten herstellbar sein.
Die Aufgaben werden durch die charakteristischen Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst, in Kombination mit den Unteransprüchen 2 bis 8. Die Unteransprüche 9 und 10 beschreiben Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Baugruppen.
Der Aufbau und die Herstellung der Baugruppen sind im Abschnitt „beispielhafte Ausführung” beschrieben.
Die in der Aufgabenstellung genannte geringe Hysterese wird dadurch erreicht, dass die aus dem Polkern, der Magnethülse und dem Anker bestehende Kernbaugruppe axial und winklig nicht an dem vorderen Schenkel des Bügels anschlägt, sondern an einem flächigen Anschlag im Riegel, der während des Spritzvorgangs für den Riegel geschaffen wird. Diese Anschlagfläche im Riegel weist eine sehr gute Winkelgenauigkeit relativ zu den Durchbrüchen in den Schenkeln des Bügels auf, weil beim Spritzvorgang für den Riegel die Durchbrüche mit einem Dorn ausgerichtet werden, der die Durchbrüche durchdringt. Eine weitere Verminderung der Hysterese wird durch die Unterteilung des Riegels in Abschnitte erreicht. Die Abschnitte sind dabei durch biegeschlaffe Filmscharniere verbunden. Durch die Unterteilung wird vermieden, dass ein herstellungsbedingter Verzug des Riegels nach der Montage der Baugruppe mechanische Spannungen in dem Riegel und in der Kernbaugruppe hervorruft.
Die Schenkel der Bügel werden mit einem Deckel verbunden, der die Formsteifigkeit des Eisenrückschlusses verbessert und Verformungen der Bügel bei einem Aufbringen von Axialkräften erheblich vermindert. Solche Verformungen können die Hysterese der Magnete erhöhen. Stellt man die Deckel aus einem magnetisch leitfähigen Werkstoff her, bewirken sie zusätzlich eine Verbesserung des magnetischen Rückschlusses, was für eine Erhöhung der Magnetkraft genutzt werden kann.
Die Umspülung der Spulen mit der Betriebsflüssigkeit wird dadurch erreicht, dass die Bügel nur teilweise mit Kunststoff umspritzt sind und die Spulen nicht umspritzt sind.
Die Baugruppe ist in der Serienfertigung mit großen Stückzahlen besonders kostengünstig herstellbar, weil die präzise Ausrichtung der Kernbaugruppe zu den oben genannten Durchbrüchen nicht durch eine Bearbeitung des Bügels erzeugt wird, sondern der flächige Anschlag für die Kernbaugruppe im Werkzeug für die Herstellung der Riegel angelegt ist. Daneben vermindert die Zusammenfassung des Polkerns, der Magnethülse und des Ankers zu einer Kernbaugruppe die Kosten der Montage.
Die Kontaktierung der Spule liegt auf dem Riegel auf und ist teilweise in eine Aussparung im Riegel eingefügt, damit auf die Kontaktierung wirkende Kräfte die Spule nicht verformen oder verlagern.
Die erfindungsgemäße Baugruppe aus einer Mehrzahl von Elektromagneten findet beispielhaft Anwendung in automatischen Getrieben für Kraftfahrzeuge. Dabei betätigen die Elektromagnete Ventile, die ihrerseits Ölströme zu Kupplungen leiten. Das Öl des Getriebes kühlt die Spulen der Elektromagnete.
Bilder
1 Baugruppe aus Elektromagneten
2 Elektromagnet
3 Auflage der Kontaktierung
Beispielhafte Ausführung
Die Baugruppe 1, wie in 1 dargestellt, besteht aus einer Mehrzahl von Elektromagneten 2. Der Elektromagnet, wie in 2 dargestellt, ist aus einer Spule 3 mit einer Kontaktierung 4, einem Bügel 5 als Eisenrückschluss, einem Polkern 6, einer Magnethülse 7 und einem Anker 8 aufgebaut. Der Polkern, die Magnethülse und der Anker bilden eine Kernbaugruppe 9. Die Elektromagnete 2 sind durch einen Riegel 10 aus Kunststoff verbunden. Dazu sind die Bügel 5 teilweise mit dem Material des Riegels 10 umspritzt und der Riegel enthält einen flächigen Anschlag 11 für die Kernbaugruppe 9. Der Riegel 10 ist so in Abschnitte 12 unterteilt, dass jedem Elektromagneten 2 ein Abschnitt zugeordnet ist und die Abschnitte durch Filmscharniere 13 verbunden sind. In einer ersten Ausführung sind die U-förmigen Bügel 5 nur im Bereich des vorderen Schenkels 14 umspritzt, so dass der Riegel 10 einen balkenförmigen Querschnitt aufweist. In einer zweiten Ausführung sind die U-förmigen Bügel 5 im Bereich des vorderen Schenkels 14 und des Rückschlusses 16 umspritzt, so dass der Riegel 10 einen L-förmigen Querschnitt aufweist.
In einer bevorzugten Ausführung verbindet ein flacher Deckel 17 aus einem magnetisch leitfähigen Werkstoff den vorderen Schenkel 14 mit dem hinteren Schenkel 15 des Bügels. Dadurch wird der Eisenrückschluss magnetisch verstärkt und der Bügel 5 mechanisch versteift, weil der Deckel mit diesen Schenkeln kraftschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig verbunden ist.
In einer alternativen Ausführung für geringere Magnetkräfte wird der Bügel 5 mechanisch versteift, indem ein flacher Deckel 21 aus Kunststoff die Schenkel des Bügels kraftschlüssig oder formschlüssig verbindet. Dabei ist es vorteilhaft, die Deckel 21 gemeinsam mit dem Riegel 10 herzustellen und mit dem zugeordneten Abschnitt des Riegels 10 jeweils durch ein Filmscharnier 18 zu verbinden. Die Kontaktierungen 4 liegen, wie in 3 dargestellt, vorteilhafterweise auf dem Riegel 10 auf, teilweise in jeweils eine Aussparung 19 im Riegel eingefügt und jeweils durch eine Abdeckung 20 geschützt.
Abhängig von der Ausführung des Deckels 17 oder 21 ergeben sich zwei geringfügig unterschiedliche Verfahren zur Herstellung der Baugruppe 1 aus einer Mehrzahl von Elektromagneten 2.
In einem ersten Herstellungsverfahren werden die Bügel 5 in die Spritzform für die Formung der Riegel 10 eingelegt, wobei sie an den Durchbrüchen 22 und 23 in den Schenkeln 14 und 15 mittels Führungsdornen zum Werkzeug ausgerichtet werden. So werden die Bügel 5 teilweise mit dem Riegel 10 umspritzt, dabei wird auch der flächige Anschlag 11 hergestellt. Nach dem Spritzvorgang werden die Spulen 3 in die Bügel 5 eingelegt, wobei jeweils die Kontaktierung 4 in eine Aussparung im Riegel 10 eingefügt wird. Anschließend werden die Kernbaugruppen 9 durch die Riegelabschnitte in die Durchbrüche 22 und 23 der Bügel 5 eingefügt und dabei an den Anschlag 11 angelegt. Schließlich werden die Deckel 17 aus magnetisch leitfähigem Werkstoff auf die Bügel gefügt und mit den Schenkeln 14 und 15 der Bügel kraftschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig verbunden.
In einem zweiten Herstellverfahren werden die Bügel 5 in die Spritzform für die Formung der Riegel 10 eingelegt, wobei sie an den Durchbrüchen 22 und 23 in den Schenkeln 14 und 15 mittels Führungsdornen zum Werkzeug ausgerichtet werden. So werden die Bügel 5 teilweise mit dem Riegel 10 umspritzt. Dabei werden gleichzeitig die Deckel 21 aus Kunststoff hergestellt.
Nach dem Spritzvorgang werden die Spulen 3 in die Bügel 5 eingelegt, wobei jeweils die Kontaktierung 4 in eine Aussparung im Riegel 10 eingefügt wird. Anschließend werden die Kernbaugruppen 9 durch die Riegelabschnitte in die Durchbrüche 22 und 23 der Bügel 5 eingefügt und dabei an den Anschlag 11 angelegt. Schließlich werden die Deckel 21 aus Kunststoff schwenkend auf die Bügel 5 gefügt und kraftschlüssig oder formschlüssig mit den Schenkeln 14 und 15 der Bügel verbunden.
Bezugszeichenliste

1: Baugruppe
2: Elektromagnet
3: Spule
4: Kontaktierung
5: Bügel
6: Polkern
7: Magnethülse
8: Anker
9: Kernbaugruppe
10: Riegel
11: Anschlag
12: Abschnitt
13: Filmscharnier
14: Vorderer Schenkel
15: Hinterer Schenkel
16: Rückschluss
17: Deckel aus magnetisch leitfähigem Werkstoff
18: Filmscharnier
19: Aussparung
20: Abdeckung
21: Deckel aus Kunststoff
22: Vorderer Durchbruch
23: Hinterer Durchbruch

Claims

Baugruppe (1) aus einer Mehrzahl von Elektromagneten (2), wobei ein Elektromagnet aus einer Spule (3) mit einer Kontaktierung (4), einem Bügel (5) als Eisenrückschluss, einem Polkern (6), einer Magnethülse (7) und einem Anker (8) besteht, und der Polkern, die Magnethülse und der Anker eine Kernbaugruppe (9) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagnete (2) durch einen Riegel (10) aus Kunststoff verbunden sind und dazu die Bügel (5) teilweise mit dem Material des Riegels (10) umspritzt sind und der Riegel einen flächigen Anschlag (11) für die Kernbaugruppe (9) enthält.
Baugruppe aus einer Mehrzahl von Elektromagneten nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Riegel (10) in Abschnitte (12) unterteilt ist, dass jedem Elektromagneten (2) ein Abschnitt zugeordnet ist und die Abschnitte durch Filmscharniere (13) verbunden sind.
Baugruppe aus einer Mehrzahl von Elektromagneten nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die U-förmigen Bügel (5) nur im Bereich eines vorderen Schenkels (14) umspritzt sind, so dass der Riegel (10) einen balkenförmigen Querschnitt aufweist.
Baugruppe aus einer Mehrzahl von Elektromagneten nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die U-förmigen Bügel (5) im Bereich des vorderen Schenkels (14) und eines Rückschlusses (16) umspritzt sind, so dass der Riegel (10) einen L-förmigen Querschnitt aufweist.
Baugruppe aus einer Mehrzahl von Elektromagneten nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass ein flacher Deckel (17) aus einem magnetisch leitfähigen Werkstoff den vorderen Schenkel (14) mit dem hinteren Schenkel (15) des Bügels (5) verbindet und mit diesen Schenkeln kraftschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig verbunden ist.
Baugruppe aus einer Mehrzahl von Elektromagneten nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass ein flacher Deckel (21) aus Kunststoff die Schenkel (14) und (15) des Bügels (5) kraftschlüssig oder formschlüssig verbindet.
Baugruppe aus einer Mehrzahl von Elektromagneten nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Deckel (21) gemeinsam mit dem Riegel (10) hergestellt sind und mit dem zugeordneten Abschnitt des Riegels (10) jeweils durch ein Filmscharnier (18) verbunden sind.
Baugruppe aus einer Mehrzahl von Elektromagneten nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktierungen (4) auf dem Riegel (10) aufliegen, teilweise in jeweils eine Aussparung (19) im Riegel eingefügt sind und jeweils durch eine Abdeckung (20) geschützt sind.
Verfahren zur Herstellung einer Baugruppe (1) aus einer Mehrzahl von Elektromagneten (2) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass – die Bügel (5) in die Spritzform für die Formung der Riegel (10) eingelegt werden, wobei sie an den Durchbrüchen (22) und (23) in den Schenkeln (14) und (15) mittels Führungsdornen zum Werkzeug ausgerichtet werden – die Bügel (5) teilweise mit dem Riegel (10) umspritzt werden, wobei auch der Anschlag (11) hergestellt wird – nach dem Spritzvorgang die Spulen (3) in die Bügel (5) eingelegt werden, wobei jeweils die Kontaktierung (4) in eine Aussparung im Riegel (10) eingefügt wird – die Kernbaugruppen (9) durch die Riegelabschnitte in die Durchbrüche (22) und (23) der Bügel (5) eingefügt werden und dabei an den Anschlag (11) angelegt werden – die Deckel (17) aus magnetisch leitfähigem Werkstoff auf die Bügel gefügt und mit den Schenkeln (14) und (15) der Bügel kraftschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig verbunden werden.
Verfahren zur Herstellung einer Baugruppe (1) aus einer Mehrzahl von Elektromagneten (2) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass – die Bügel (5) in die Spritzform für die Formung der Riegel (10) eingelegt werden, wobei sie an den Durchbrüchen (22) und (23) in den Schenkeln (14) und (15) mittels Führungsdornen zum Werkzeug ausgerichtet werden – die Bügel (5) teilweise mit dem Riegel (10) umspritzt werden, wobei gleichzeitig der Anschlag (11) die Deckel (21) aus Kunststoff hergestellt werden – nach dem Spritzvorgang die Spulen (3) in die Bügel (5) eingelegt werden, wobei jeweils die Kontaktierung (4) in eine Aussparung im Riegel (10) eingefügt wird – die Kernbaugruppen (9) durch die Riegelabschnitte in die Durchbrüche (22) und (23) der Bügel (5) eingefügt werden und dabei an den Anschlag (11) angelegt werden – die Deckel (21) aus Kunststoff schwenkend auf die Bügel (5) gefügt und mit den Schenkeln (14) und (15) kraftschlüssig oder formschlüssig verbunden werden.