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Die Erfindung betrifft einen doppeltwirkenden Hubmagnet mit drei stabilen Schaltstellungen, mit einer Spulenanordnung, die in Richtung einer zentralen Achse des Hubmagneten hintereinander eine erste Spule und eine zweite Spule aufweist, die getrennt voneinander bestrombar sind, einem auf der zentralen Achse gegenüber der Spulenanordnung in seiner Längsrichtung beweglich angeordneten Stößel mit einem Magnetanker, der zur Verstellung des Stößels mit der Spulenanordnung magnetisch zusammenwirkt, und zwei vorgespannte Rückstellfedern für den Stößel, deren Federkräfte in Richtung der zentralen Achse ausgerichtet und einander entgegengerichtet sind
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Hubmagneten dieser Art werden unter anderem als Stellglieder oder Schaltglieder in verschiedenen Bereichen eingesetzt, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, im allgemeinen Maschinenbau und vielen anderen Gebieten. Doppelt wirkende Hubmagnete mit drei stabilen Schaltstellungen und einem linear beweglichen Stößel funktionieren so, dass zwei Spulen einer Spulenanordnung unabhängig voneinander bestrombar sind. Im unbestromten Zustand befindet sich der Stößel üblicherweise in einer mittleren Schaltposition. Wird eine Spule bestromt, so wird der Magnetanker, der mit dem Stößel verbunden ist, zu dieser Spule hingezogen oder von dieser abgestoßen, bis ein Anschlag erreicht ist, an dem die entsprechende stabile Schaltposition definiert ist. Wird die andere Spule bestromt, so bewegt sich der Stößel in die umgekehrte Richtung zu einem weiteren Anschlag und zu einer weiteren stabilen Schaltposition, wobei die mittlere Schaltposition zwischenzeitlich durchlaufen wird.
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Um die mittlere stabile Schaltposition zu erhalten, weisen gattungsgemäße Hubmagneten zwei Rückstellfedern auf, die auf den Stößel einwirken, um ihn in die mittlere Schaltstellung zu bewegen, wenn die Spulen unbestromt sind. Da die beiden Rückstellfedern, die in Längsrichtung der zentralen Achse des Hubmagneten, in der sich der Stößel befindet, auf den Stößen einwirken und einander entgegenwirken, ergibt sich eine sehr weiche Mittelstellung, da sich die Federkräfte in der Mittelstellung aufheben.
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Eine bekannte Maßnahme, diese Mittelstellung besser zu definieren, ist eine Kugelraste, bei der Kugeln in radialer Richtung in eine Raste gedrückt werden. Hierbei ergeben sich allerdings hohe Reibungskräfte, da die Wirkrichtung der Kugeln immer in radialer Richtung ist und durch eine Schräge erst eine Kraft in Wirkrichtung erzielt wird.
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Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rückstellung zu entwickeln, die keine zusätzliche Reibung verursacht und eine definierte Mittellage bzw. stabile mittlere Schaltstellung bewirkt.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen doppeltwirkenden Hubmagneten mit drei stabilen Schaltstellungen, mit einer Spulenanordnung, die in Richtung einer zentralen Achse des Hubmagneten hintereinander eine erste Spule und eine zweite Spule aufweist, die getrennt voneinander bestrombar sind, einem auf der zentralen Achse gegenüber der Spulenanordnung in seiner Längsrichtung beweglich angeordneten Stößel mit einem Magnetanker, der zur Verstellung des Stößels mit der Spulenanordnung magnetisch zusammenwirkt, und zwei vorgespannte Rückstellfedern für den Stößel, deren Federkräfte in Richtung der zentralen Achse ausgerichtet und einander entgegengerichtet sind, der dadurch weitergebildet ist, dass sich jede der beiden Rückstellfedern auf jeweils einem von zwei in Längsrichtung des Stößels beweglich auf dem Stößel angeordneten Druckkörper abstützt, die gegenüber wenigstens einem Mitnehmer am Stößel so ausgebildet sind, dass der Mitnehmer in Längsrichtung des Stößels auf einer Seite des Mitnehmers verbleibt, wobei die Bewegung der Druckkörper durch wenigstens einen zwischen den beiden Druckkörpern angeordneten Zentrierkörper begrenzt ist, der oder die in Bezug auf die Spulenanordnung ortsfest ist oder sind, wobei in einer mittleren der drei stabilen Schaltstellungen beide Druckkörper an dem wenigstens einen Zentrierkörper abgestützt sind und in den beiden anderen Schaltstellungen jeweils nur einer der beiden Druckkörper am wenigstens einen Zentrierkörper abgestützt ist und die jeweils andere durch den wenigstens einen Mitnehmer ausgelenkt ist.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Druckkörper und des oder der Zentrierkörper sowie der Rückstellfedern wird die erforderliche Positionsgenauigkeit erreicht, ohne zusätzliche Reibungskräfte zu erzeugen. Die beiden Rückstellfedern wirken nunmehr nicht mehr gegeneinander an, sondern wirken jeweils entweder auf den Mitnehmer am Stößel oder den oder die Zentrierkörper ein. In der mittleren Schaltstellung liegen beide Druckkörper mit Rückstellfedern am Zentrierkörper oder den Zentrierkörpern an. Dabei wird der Mitnehmer in der mittleren Schaltstellung festgehalten. Wenn eine Spule bestromt wird, so wird der Stößel ausgelenkt und nimmt über den Mitnehmer einen der beiden Druckkörper mit und komprimiert die Rückstellfeder, die auf dem mitgenommenen Druckkörper aufsitzt. Nur diese komprimierte Druckfeder übt eine Rückstellkraft auf den Mitnehmer und damit auf den Stößel aus. Die andere Druckfeder, die noch immer auf dem Zentrierkörper aufsitzt, ist nicht mehr mit dem Mitnehmer in Kontakt und wirkt damit der komprimierten Rückstellfeder nicht mehr entgegen. In der anderen Schaltrichtung bildet sich diese Aktion spiegelbildlich ab. Die Rückstellfedern sind passend zu wählen und können gleich oder unterschiedlich ausgewählt sein. Auch kann die mittlere Schaltstellung symmetrisch zwischen den beiden äußeren Schaltstellungen angeordnet sein oder an einer Position abseits der geometrischen Mitte zwischen den beiden äußeren stabilen Schaltstellungen.
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Sämtliche Bewegungen finden linear in Richtung der zentralen Achse statt, so dass keine weiteren Reibungskräfte entstehen, wie es bei einer Kugelraste der Fall war. Durch die Entkopplung der beiden Rückstellfedern mittels des Zentrierkörpers oder der Zentrierkörper und der Druckkörper ergibt sich ein Verlauf der Rückstellkräfte, der beidseits der mittleren Schaltstellung steil verläuft und in der Mittellage nicht auf Null absinkt, wie dies bei den üblichen Anordnungen der Rückstellfedern der Fall ist.
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Vorzugweise sind die beiden äußeren stabilen Schaltstellungen durch Anschläge für den Magnetanker und/oder den wenigstens einen Mitnehmer ausgebildet.
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Vorteilhafterweise ist der Zentrierkörper als ringförmiger oder kreisscheibenförmiger Zentriersteg ausgebildet, wobei insbesondere ein Innradius der Druckkörper kleiner ist als eine radiale Ausdehnung des Zentrierstegs, der zwischen den beiden Druckkörpern angeordnet ist. Dieser Zentriersteg weist somit einen lichten Innenradius bzw. Innendurchmesser auf, der groß genug ist, dass der Stößel mitsamt dem Mitnehmer bei seiner linearen Bewegung hindurchpasst. Die Ausbildung als ringförmiger oder kreisscheibenförmiger Zentriersteg bietet ferner den Vorteil, dass die Auflagekräfte in Umfangsrichtung gleich verteilt sind und die Druckkörper und Rückstellfedern beim Berühren des Zentrierstegs nicht verkippen. Alternativ kann auch eine Mehrzahl von um den Umfang verteilten nach innen hervorstehenden Vorsprüngen als Zentrierkörper dienen.
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Ebenfalls vorzugsweise sind die Druckkörper und/oder der Mitnehmer als Ringe oder Scheiben ausgebildet, wobei die Druckkörper insbesondere mit jeweils einem Ende einer Rückstellfeder fest verbunden, insbesondere verschweißt oder verklebt, sind. Die Druckkörper können auch lose von den Rückstellfedern ausgebildet sein. Auch der Mitnehmer ist vorzugsweise als Ring um den Stößel herum ausgebildet.
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Vorzugsweise umfasst die Spulenanordnung einen Permanentmagneten, der zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule angeordnet ist. Der Permanentmagnet unterstützt die Spulenanordnung darin, den Magnetanker des Stößels in einer der beiden äußeren Schaltstellungen zu halten, so dass der Haltestrom durch die aktive Spule reduziert werden kann.
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Vorteilhafterweise ist die Spulenanordnung in einem Joch angeordnet.
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Die Federkraft der Rückstellfedern beträgt vorzugsweise in der mittleren stabilen Schaltstellung wenigstens 20%, insbesondere wenigstens 40%, der erhöhten Federkraft in der jeweiligen äußeren stabilen Schaltstellung. Damit wird sichergestellt, dass die mittlere stabile Schaltstellung nicht aufgrund eines äußeren Druckes auf den Stößel verlassen wird. Außer ist auf diese Weise gewährleistet, dass die Rückstellkraft auch am Ort der mittleren stabilen Schaltstellung hoch genug ist, um diese zu erreichen bzw. beizubehalten.
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Vorzugsweise ist eine um den Stößel herum angeordnete Kugelbremsanordnung umfasst, die einen, insbesondere schwimmend gelagerten, Hubmagneten, wenigstens eine Bremskugel, wenigstens eine Kugelaufnahme mit sich verengendem Querschnitt und wenigstens eine Druckplatte aufweist, wobei bei bestromtem Hubmagneten die wenigstens eine Druckplatte auf die wenigstens eine Kugelaufnahme zu geschoben wird und die wenigstens eine Bremskugel in die Kugelaufnahme und aufgrund des sich verengenden Querschnitts der Kugelaufnahme gegen den Stößel drückt.
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Eine solche Kugelbremsanordnung wird dazu verwendet, den Stößel nach Erreichen einer der drei stabilen Schaltstellungen zu fixieren. Die Fixierung wird gelöst, wenn eine andere Schaltstellung eingenommen werden soll. Die Verwendung einer Kugelbremsanordnung gewährleistet einen geringen technischen Aufwand und eine hohe Haltekraft.
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In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn wenigstens zwei in Richtung der zentralen Achse hintereinander angeordnete Kugelaufnahmen vorgesehen sind, die zwischen zwei Druckplatten angeordnet sind, wobei bei bestromtem Hubmagneten die Druckplatten aufeinander zu und die Bremskugeln in die Kugelaufnahmen geschoben werden.
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Vorzugsweise ist die Kugelbremsanordnung selbsthemmend, wobei insbesondere der sich verengende Querschnitt der wenigstens einen Kugelaufnahme einen Öffnungswinkel zwischen 20° und 28° aufweist.
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Zwei vorteilhafte Ausführungsformen hierbei sind dadurch verwirklicht, dass die Druckkörper und der wenigstens eine Zentrierkörper zwischen der Kugelbremsanordnung und der Spulenanordnung angeordnet ist oder an der der Kugelbremsanordnung gegenüberliegenden Seite der Spulenanordnung.
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Eine besonders kompakte Bauweise wird erreicht, wenn vorteilhafterweise die Rückstellfedern, die Druckkörper und/oder der oder die Zentrierkörper wenigstens teilweise innerhalb der Spulenanordnung angeordnet sind.
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Der Kompaktheit des Hubmagneten und der Einfachheit im Aufbau ist es weiterhin zuträglich, wenn vorteilhafterweise der Magnetanker oder ein Teil des Magnetankers ein Mitnehmer ist oder wenigstens einen Mitnehmer aufweist, der oder die jeweils einen Druckkörper bei einer Auslenkung des Stößels mitnimmt oder mitnehmen, wobei insbesondere zwei Zentrierkörper vorgesehen sind, zwischen denen die Druckkörper, die Rückstellfedern und der Magnetanker angeordnet sind. Dies stellt eine Umkehrung gegenüber der Ausführungsform mit einem zentralen Zentriersteg dar.
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In einer Weiterentwicklung ist vorzugsweise vorgesehen, dass ein, insbesondere induktiver, Wegsensor entlang dem Stößel angeordnet ist, wobei insbesondere ein weichmagnetischer Mantel um einen Abschnitt des Stößels herum angeordnet und mit diesem linear verschiebbar ist oder ein Abschnitt des Stößels weichmagnetisch ausgebildet ist und eine Spule des Wegsensors um den weichmagnetischen Mantel oder Abschnitt herum angeordnet ist. Ein Wegsensor wird vorzugsweise dazu verwendet, den Schaltweg des Stößels zu messen. So können auch Schaltvorgänge abseits der stabilen Schaltpositionen beispielsweise getätigt werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
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Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
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1 eine schematische Querschnittsdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Hubmagneten,
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2 eine schematische Darstellung von Federkennlinien,
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3–5 den erfindungsgemäßen Hubmagneten in den drei stabilen Schaltstellungen,
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6 eine schematische Querschnittsdarstellung durch eine Kugelbremsanordnung,
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7 eine schematische Querschnittsdarstellung durch einen Hubmagneten mit einem Wegsensor und
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8 eine schematische Querschnittsdarstellung durch einen weiteren erfindungsgemäßen Hubmagneten.
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In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßer Hubmagnet 1 mit drei stabilen Schaltstellungen schematisch im Querschnitt dargestellt. Der Hubmagnet 1 weist eine Spulenanordnung 2 mit einer ersten Spule 4, einem Permanentmagneten 6 und einer zweiten Spule 5 auf, die um die zentrale Achse 3 des Hubmagneten 1 herum hintereinander angeordnet sind. Die beiden Spulen 4, 5 können unabhängig voneinander bestromt werden. Der Permanentmagnet 6 weist einen Mittelpol 7 auf. Die Spulenanordnung 2 ist in einem Joch 8 angeordnet, wobei zur Unterstützung des Verlaufs der Magnetfelder ein weichmagnetischer Kern 9, 10 nahe der zentralen Achse 3 am Eingang und Ausgang des Jochs 8 angeordnet ist.
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Durch das Joch 8 und die Spulenanordnung 2 verläuft auf der zentralen Achse 3 ein Stößel 21, der im Bereich der Spulenanordnung 2 mit einem Magnetanker 22 verbunden ist, der als Permanentmagnet ausgebildet ist. Vor und hinter dem Magnetanker 22 sind Anschläge 13, 14 angeordnet, die die lineare Bewegung des Magnetankers 22 und damit des Stößels 21 begrenzen. Der Stößel 21 ist außerdem auf zwei Lagern 11, 12 gelagert, die ein Verkippen des Stößels 21 im Hubmagneten 1 verhindern und eine lineare Bewegung entlang der zentralen Achse 3 ermöglichen.
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Der Stößel 21 weist einen ringförmigen Mitnehmer 23 auf, der sich mit dem Stößel 21 mitbewegt. Dieser Mitnehmer 23 wird an beiden Seiten von jeweils einem scheibenförmigen bzw. ringförmigen Druckkörper 33, 34 kontaktiert, wobei auf den Druckkörper 33 eine Rückstellfeder 31 und auf den Druckkörper 34 eine Rückstellfeder 32 einwirkt. Die Rückstellfedern 31, 32 sind jeweils an Teilen eines Gehäuses des Hubmagneten 1 abgestützt und wirken einander entgegen, in Richtung der zentralen Achse 3. Die Druckkörper 33, 34 liegen außerdem jeweils an zwei Seiten eines ringförmigen Zentrierkörpers 35 in Form eines Zentrierstegs an. In der in 1 gezeigten Mittelstellung fluchten der Zentrierkörper 35 und der Mitnehmer 23 miteinander.
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In 2 ist schematisch der Verlauf von Federkennlinien für Rückstellfederpaare 31, 32 mit und ohne die erfindungsgemäße Anordnung von Druckkörpern 33, 34 und Zentrierkörper 35 dargestellt. Die Federkennlinie 100 bezeichnet den Fall, in der gemäß dem Stand der Technik die beiden Rückstellfedern direkt auf den Mitnehmer einwirken und einander entgegenwirken. In diesem Fall heben sich in der mittleren Schaltstellung 16 die Rückstellfederkräfte gegenseitig auf, so dass nur eine sehr schwache Federkraft für eine Rückstellung aus einer Auslenkung von der mittleren Schaltstellung 16 zur Verfügung steht. In Richtung auf die erste Schaltstellung 15 und die dritte Schaltstellung 17 zu steigen die resultierenden Federkennlinien stark an.
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Demgegenüber ist durch die Verwendung eines Zentrierkörpers 35 sichergestellt, dass die Rückstellfedern 31, 32 nicht gegeneinander andrücken, so dass sich die Kräfte in der mittleren Schaltstellung 16 nicht aufheben. Es resultiert somit eine hohe Federkraft in jeder Richtung gemäß der Federkennlinie 101, die eine sichere Rückstellung in die definierte mittlere Schaltstellung 16 bewirkt. Ebenfalls ist aus 2 erkennbar, dass im Fall der Federkennlinie 101 beide Rückstellfedern 31, 32 vorgespannt sind mit einer Spannung bei Anliegen an dem Zentrierkörper 35, die etwa die Hälfte der Federkraft der komprimierten Druckfeder in den Schaltstellungen 15 und 17 beträgt.
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In den 3, 4 und 5 ist der Hubmagnet 1 gemäß 1 wiederum schematisch im Querschnitt dargestellt, wobei in 3 die mittlere Schaltstellung 16 eingenommen ist, in 4 die erste Schaltstellung 15 und in 5 die dritte Schaltstellung 17. Dabei ist die Schaltstellung 15 diejenige, in der der Stößel 21 maximal ausgerückt ist, und die Schaltstellung 17 diejenige, in der der Stößel 21 maximal eingezogen ist. Dabei ist die Spitze des Stößels 21 auf der linken Seite der jeweiligen Figuren dargestellt.
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Die Mittelstellung 16 aus 3 entspricht im Wesentlichen derjenigen, die in 1 dargestellt ist. Der Magnetanker 22 ist sowohl vom Anschlag 13 als auch vom Anschlag 14 beabstandet. Die Druckfedern 31, 32 sind in gleicher Weise mit einer Vorspannung versehen, so dass sie die jeweiligen Druckkörper 33, 34 gegen den Zentriersteg 35 drücken und den Mitnehmer 23 des Stößels 21 zwischen sich fixieren.
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Im Gegensatz dazu ist in 4 die erste Spule 4 bestromt, wodurch der Magnetanker 22 in Richtung auf die erste Spule 4 gezogen wird, bis sie den Anschlag 13 erreicht. An dieser Stelle hat der Mitnehmer 23 durch die Bewegung des Stößels 21 nach links in 4 den Druckkörper 33 mitgenommen und die Rückstellfeder 31 komprimiert. Diese übt eine hohe Rückstellkraft auf den Druckkörper 33 und den Mitnehmer 23 aus. Für die andere Rückstellfeder 23 hat sich nichts geändert. Sie drückt, ebenso wie in 3 in der mittleren Schaltstellung 16 gezeigt, den entsprechenden Druckkörper 34 noch immer gegen den Zentrierkörper 35. Der Stößel 21 ist maximal ausgerückt.
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In 5 ist der umgekehrte Fall zu 4 gezeigt. Inzwischen ist durch Umpolen des Stroms durch die erste Spule die Schaltstellung 13 verlassen worden und der Magnetanker 22 zurückbewegt worden. Durch Abschalten des Stromes in der Spule 4 und Bestromen der Spule 5 ist der Magnetanker 22 mit dem Stößel 21 nunmehr in die andere Richtung bis zum Anschlag 14 gezogen worden. Dadurch ist der Stößel 21 maximal eingezogen worden. Durch diese Bewegung hat der Mitnehmer 23 nunmehr den Druckkörper 34, der durch die Rückstellfeder 32 mit Federkraft beaufschlagt wird, mitgenommen und die Rückstellfeder 32 komprimiert. Das Rückstellen ist außerdem durch die Rückstellfeder 31 unterstützt worden, die sich dabei wieder bis zur Vorspannung entspannt hat und den entsprechenden Druckkörper 33 nunmehr wiederum gegen den Zentriersteg 35 drückt. Beispielsweise durch Umpolen des Stroms durch die zweite Spule 5 kann nunmehr die Schaltstellung 17 verlassen werden und die mittlere Schaltstellung 16 wieder eingenommen werden.
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In 6 ist ein Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Hubmagneten 1 wie in 1 zusätzlich mit einer Kugelbremsanordnung 40 dargestellt. In der linken Bildhälfte ist ein Teil des Jochs 8 und der Spulenanordnung 2 sichtbar. Außerhalb des Jochs 8 schließt sich eine Kugelbremsanordnung 40 an, die den Stößel 21 umgibt. Zwischen der Kugelbremsanordnung 40 und der Spulenanordnung 2 befindet sich außerdem die erfindungsgemäße Anordnung der Rückstellfedern 31, 32, Druckkörper 33, 34 und des Zentrierstegs 35, wobei zwischen den Druckkörpern 33, 34 der Mitnehmer 23 des Stößels 21 angeordnet ist.
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Die Kugelbremsanordnung 40 weist einen Hubmagneten 41 auf, der im vorliegenden Beispiel schwimmend gelagert ist. Der Hubmagnet bewegt im bestromten Zustand zwei Druckplatten 46, 47 aufeinander zu, die ebenfalls den Stößel 21 umgeben. Zwischen den Druckplatten 46, 47 befinden sich zwei Kugelaufnahmen 43, 44, die ringförmig zwischen den Druckplatten 46, 47 und einem Trennsteg 45 angeordnet sind, der im Querschnitt im Wesentlichen „T“-förmig ausgebildet ist. Die unteren Seiten der Arme des „T“-förmigen Profils sind angeschrägt, so dass sich der Querschnitt der Kugelaufnahmen 43, 44 zum Zentrum hin verringert. In den Kugelaufnahmen 43, 44 sind Bremskugeln 42 angeordnet.
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Wird der Hubmagnet 41 der Kugelbremsanordnung 40 bestromt, so bewegen sich die Druckplatten 46, 47 aufeinander zu und drücken die Bremskugeln 42 in die Kugelaufnahmen 43, 44 hinein. Aufgrund des sich verengenden Querschnitts der Kugelaufnahmen 43, 44 werden die Bremskugeln 42 nicht nur aufeinander zu bewegt, sondern auch noch gegen den Stößel 21 gedrückt, der somit festgehalten wird. Es können mehrere Bremskugeln 42 pro Kugelaufnahme 43, 44 ringförmig um den Stößel 21 herum angeordnet sein. Auf diese Weise wird eine sichere Arretierung des Stößels 21 in einer Schaltstellung 15, 16, 17 gewährleistet.
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In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hubmagneten 1‘ dargestellt, der sich von demjenigen in 1 sowie in den 3 bis 5 im Wesentlichen durch die Hinzufügung eines Wegsensors 50 unterscheidet. Der Wegnehmer ist aufgebaut aus einem weichmagnetischen Abschnitt 51 des Stößels 21 sowie einer Spule 52, die lineare Bewegungen des weichmagnetischen Abschnitts 51 erkennt und misst.
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Mittels des Wegsensors 50 können weitere Funktionen des Hubmagneten realisiert werden, beispielsweise solche, die eine genaue Kenntnis der Position des Stößels auch außerhalb der stabilen Schaltstellungen 15, 16, 17 erfordern. So lässt sich unter anderem eine Kombination von Schaltstellungen mit dosierten Positionsänderungen des Stößels 21 erreichen.
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Die Ausführungsformen der 6 und 7 lassen sich auch miteinander kombinieren, so dass sowohl ein Wegsensor 50 als auch eine Kugelbremsanordnung 40 bei dem doppelt wirkenden Hubmagneten 1, 1‘ umfasst ist.
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In 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen doppelt wirkenden Hubmagneten 1‘‘ dargestellt. In diesem Fall sind die Komponenten der Spulenanordnung 2 und die Rückstell- und Anschlagskomponenten konzentrisch ineinander angeordnet, was eine besonders kompakte Bauform ermöglicht. Die Spulenanordnung 2 ist im Vergleich zu den Ausführungsbeispielen der 1 und 3 bis 7 im Wesentlichen unverändert. Die Anordnung von Druckkörpern 33, 34, Zentrierkörpern 35, 35‘ und Rückstellfedern 31, 32 ist jedoch geändert.
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Der Magnetanker 22 weist hohlzylindrische Aufnahmen für die Rückstellfedern 31, 32 auf, die sich in den Endflächen der Aufnahmen abstützen. In Richtung der zentralen Achse 3 weist der Magnetanker 22 beidseitig jeweils einen Mitnehmer 23, 23‘ auf, die jeweils die Aufnahmen für die Rückstellfedern 31, 32 in Richtung der zentralen Achse 3 nach außen hin verlängern. Die Mitnehmer 23, 23‘ bewegen sich in linearer Richtung mit dem Stößel 21 und dem Magnetanker 22 mit. In Richtung der zentralen Achse 3 nach außen hin weisen die Mitnehmer 23, 23‘ jeweils einen verengten Querschnitt als Abschluss der Aufnahmen für die Rückstellfedern 31, 32 nach außen hin auf.
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Innerhalb jeder Aufnahme ist jeweils zwischen der Rückstellfeder 31 bzw. 32 und dem verengten Querschnitt des jeweiligen Mitnehmers 23, 23‘, der den Abschluss bildet, ein scheibenförmiger Druckkörper 33, 34 angeordnet, auf dem sich die jeweilige Rückstellfeder 31, 32 abstützt, und der verschiebbar auf dem Stößel 21 aufsitzt. Der Druckkörper 33 bzw. 34 vermittelt den von der jeweiligen Rückstellfeder 31, 32 ausgeübten Federdruck an den Abschluss des jeweiligen Mitnehmers 23, 23‘.
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Die Abschlüsse der Mitnehmer 23, 23‘ weisen jeweils einen weiteren Innenradius auf als die Druckkörper 33, 34. Hohlzylindrische Zentrierkörper 35, 35‘, die als Federanschläge 18, 19 ausgebildet sind, sind fest am Gehäuse angeordnet. Wenn der Stößel 21 verschoben wird, beispielsweise im Bild nach links auf den Zentrierkörper 35 zu, wird der Druckkörper 33 auf den Federanschlag 18 bzw. Zentrierkörper 35 gedrückt. Dabei wird die Rückstellfeder 31 komprimiert. Der Magnetanker 22 mit dem Mitnehmer 23 bewegt sich weiter, bis hin zum Anschlag 13. Dabei verliert der Mitnehmer 23 den Kontakt mit dem Druckkörper 33.
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Auf der anderen Seite nimmt der Mitnehmer 23‘ den Druckkörper 34 mit und entfernt ihn von dem als Federanschlag 19 ausgebildeten Zentrierkörper 35‘. Da sich die gesamte Aufnahme auf dieser Seite bewegt, wird die Länge der Aufnahme dabei nicht verändert und die Rückstellfeder 32 nicht zusammengedrückt. Es wirkt somit nur eine Rückstellkraft von der Rückstellfeder 31, nicht aber in der Gegenrichtung von der Rückstellfeder 32. Die Bewegung endet am Anschlag 13.
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In der Gegenrichtung stellt sich die Situation wiederum spiegelbildlich dar. Die Aktion und die wirkenden Kräfte entsprechen denen der vorherigen Ausführungsbeispiele gemäß den 1 bis 7. Auch der Hubmagnet 1‘‘ gemäß 8 kann mit einem Wegsensor und/oder einer Kugelbremse gemäß den 6 und/oder 7 ausgerüstet sein.
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Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1‘, 1‘‘
- doppeltwirkender Hubmagnet
- 2
- Spulenanordnung
- 3
- zentrale Achse
- 4, 5
- Spulen
- 6
- Permanentmagnet
- 7
- Mittelpol
- 8
- Joch
- 9, 10
- Kern
- 11, 12
- Lager
- 13, 14
- Anschlag
- 15
- erste Schaltstellung
- 16
- mittlere Schaltstellung
- 17
- dritte Schaltstellung
- 18, 19
- innerer Federanschlag
- 21
- Stößel
- 22
- Magnetanker
- 23, 23‘
- Mitnehmer
- 31, 32
- Rückstellfeder
- 33, 34
- Druckkörper
- 35, 35‘
- Zentrierkörper
- 40
- Kugelbremsanordnung
- 41
- Hubmagnet
- 42
- Bremskugel
- 43, 44
- Kugelaufnahme
- 45
- Trennsteg
- 46, 47
- Druckplatte
- 50
- Wegsensor
- 51
- weichmagnetischer Abschnitt
- 52
- Spule
- 00, 101
- Federkennlinie
