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Die Erfindung betrifft einen Anker für eine Aktoreinrichtung mit mindestens einem Magneten.
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Stand der Technik
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Aus den europäischen Patentschriften
EP 1 217 209 B1 und
EP 1 219 831 B1 sind Verstellvorrichtungen zum Verstellen eines auf das Verdrängungsvolumen einer hydrostatischen Maschine einwirkenden Stellkolbens bekannt. Der Stellkolben ist aus einer durch die Kraft zumindest einer Rückstellfeder vorgegebenen Neutralstellung zwischen zwei Endlagen bewegbar. Zur Regelung von Stelldrücken in Stelldruckkammern ist ein Steuerventil mit einem Steuerkolben vorgesehen. Die Auslenkung des Stellkolbens ist über einen starr mit dem Stellkolben verbundenen Rückführhebel als lineare Bewegung auf eine Federhülse übertragbar, die über eine Steuerfeder in Wirkverbindung steht. Der Steuerkolben besteht in axialer Richtung aus einem ersten Steuerkolbenteil und einem zweiten Steuerkolbenteil, die durch einen Steuerkolbenstößel miteinander verbunden sind. Der erste und der zweite Steuerkolbenteil sind an den voneinander abgewandten Enden durch jeweils zumindest eine Zentrierfeder und/oder Einstellfeder mit einer aufeinander zugerichteten Kraft beaufschlagbar. Zwischen zwei Federsitzkörpern ist eine Steuerfeder gespannt. Die Vorspannung zumindest einer Zentrierfeder und/oder Einstellfeder ist zum Erzeugen in Neutralstellung des Steuerventils ausgeglichener Federkräfte einstellbar.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Anker für eine Aktoreinrichtung mit mindestens einem Magneten, insbesondere im Hinblick auf die Herstellbarkeit und/oder Funktionalität, zu verbessern.
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Die Aufgabe ist bei einem Anker für eine Aktoreinrichtung mit mindestens einem Magneten dadurch gelöst, dass der Anker in Längsrichtung mindestens einen Schlitz aufweist. Der Anker hat zum Beispiel im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders. Der Anker ist vorzugsweise im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgeführt. Die Rotationsachse des Ankers entspricht vorzugsweise einer Längsachse des Ankers. Im eingebauten Zustand ist der Anker im Betrieb der Aktoreinrichtung in seiner Längsrichtung hin und her bewegbar. Radial bedeutet quer zur Längsachse des Ankers. Durch den Schlitz wird der Anker, zumindest teilweise, in Längsrichtung zweigeteilt. Dadurch können im Betrieb der Aktoreinrichtung unerwünschte Wirbelströme reduziert werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ankers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker durch den Schlitz in zwei Hälften unterteilt ist. Die beiden Hälften werden zur Darstellung des Schlitzes in einem definierten Abstand zueinander gehalten.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ankers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz durch mindestens einen Steg unterbrochen ist, der die beiden Hälften einstückig miteinander verbindet. Durch den Steg werden die beiden Hälften auf einfache Art und Weise in einem definierten Abstand zueinander gehalten. Darüber hinaus werden die beiden Hälften durch den Steg relativ zueinander positioniert. Dadurch vereinfacht sich die Handhabung des Ankers bei einer weiteren Bearbeitung, insbesondere bei einem Umspritzen des Ankers mit einem Kunststoffmaterial.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ankers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Steg, bezogen auf einen Durchmesser des Ankers, mittig angeordnet ist. Durch den Steg wird der ansonsten durchgehende Schlitz praktisch in zwei Schlitze unterteilt, die sich radial von außen bis zu dem Steg erstrecken.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ankers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Steg, bezogen auf einen Durchmesser des Ankers, außen angeordnet ist. Der Steg stellt außen vorzugsweise einen Teil der Umfangsfläche des Ankers dar.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ankers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Steg in Längsrichtung des Ankers mittig oder außenmittig angeordnet ist. Je nach Ausführung und Länge des Ankers können zusätzliche Stege an den Enden des Ankers ausgebildet sein, um die beiden Hälften relativ zueinander stabil zu positionieren.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ankers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker mit einem Kunststoffmaterial umspritzt ist. Die Umspritzung des Ankers liefert den Vorteil, dass eine Gleitfolie, insbesondere eine Teflonfolie, zwischen dem Anker und einem Polrohr entfallen kann.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ankers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker in dem Schlitz mit dem Kunststoffmaterial ausgespritzt ist. Dadurch werden die beiden Hälften auf einfache Art und Weise relativ zueinander stabil positioniert.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ankers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz nur teilweise mit dem Kunststoffmaterial ausgespritzt ist, um eine hydraulische Verbindung zwischen zwei entgegensetzten Enden des Ankers zu schaffen. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein hydraulischer Ausgleich ermöglicht, wenn sich der Anker in einem beziehungsweise dem Polrohr hin und her bewegt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ankers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker an seinen Enden Stirnflächen aufweist, die ganz oder teilweise mit dem Kunststoffmaterial umspritzt sind. Das Kunststoffmaterial stellt an den Enden des Ankers vorteilhaft Restluftspaltscheiben dar. Das die Restluftspaltscheiben darstellende Kunststoffmaterial ist vorzugsweise mit einer Struktur versehen. Die Struktur dient dazu, ein hydraulisches Kleben des Ankers an einer Polfläche zu vermeiden. Zu diesem Zweck kann die Struktur vorteilhaft Noppen, Rillen und/oder Nuten umfassen.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ankers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Umspritzung eine konstante Ausdehnung in radialer Richtung aufweist. Dadurch kann auf einfache Art und Weise ein definierter Radialluftspalt zwischen Anker und Polrohr bereitgestellt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ankers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Umspritzung eine Gleitbeschichtung darstellt. Dadurch kann die Reibung zwischen Anker und Polrohr im Betrieb der Aktoreinrichtung reduziert werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ankers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker radial außen über seine gesamte Längsausdehnung mit dem Kunststoffmaterial umspritzt ist. Der Anker hat radial außen vorzugsweise die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels. Es kann auch vorteilhaft sein, nur einzelne Längsabschnitte oder Umfangsabschnitte mit der Umspritzung zu versehen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ankers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker radial außen in mindestens zwei Längsabschnitten mit dem Kunststoffmaterial umspritzt ist. Zwischen den Längsabschnitten ist der Anker nicht mit dem Kunststoffmaterial umspritzt. Dadurch kann Kunststoffmaterial eingespart werden. Durch die Umspritzung des Ankers in den beiden Längsabschnitten kann die Reibung zwischen Anker und Polrohr dennoch in einem ausreichenden Maß reduziert werden. Darüber hinaus kann durch die beiden mit Kunststoffmaterial umspritzten Längsabschnitte des Ankers auf einfache Art und Weise ein definierter Radialluftspalt zwischen dem Anker und dem Polrohr geschaffen werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ankers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker radial außen in mehreren, insbesondere mindestens drei Umfangsabschnitten mit dem Kunststoffmaterial umspritzt ist. Die insbesondere drei Umfangsabschnitte sind vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang des Ankers verteilt. Zwischen den Umfangsabschnitten ist der Anker nicht mit dem Kunststoffmaterial umspritzt. Dadurch kann Kunststoffmaterial eingespart werden. Durch die Umspritzung des Ankers in den insbesondere drei Umfangsabschnitten kann die Reibung zwischen Anker und Polrohr dennoch in einem ausreichenden Maß reduziert werden. Darüber hinaus kann durch die mit Kunststoffmaterial umspritzten Umfangsabschnitte des Ankers auf einfache Art und Weise ein definierter Radialluftspalt zwischen dem Anker und dem Polrohr geschaffen werden. Darüber hinaus stellen die in zwischen den Umfangsabschnitten nicht umspritzten Bereiche Kanäle dar, die einen hydraulischen Ausgleich ermöglichen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ankers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker an mindestens einem Ende, vorzugsweise an beiden Enden, teilweise mit dem Kunststoffmaterial umspritzt ist. Dadurch wird zum einen ein stabiler Halt der Kunststoffumspritzung an dem Anker sichergestellt. Darüber hinaus kann durch die teilweise Umspritzung der Enden des Ankers mit Kunststoffmaterial mindestens ein axialer Luftspalt zwischen dem Anker und einem Gehäusekörper dargestellt werden. Durch die Umspritzung der beiden Enden mit dem Kunststoff können vorteilhaft zwei axiale Luftspalte dargestellt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ankers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker radial außen mindestens einen Bereich aufweist, der nicht mit der Beschichtung oder Umspritzung versehen. Dadurch kann Material für die Beschichtung oder Umspritzung eingespart werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ankers ist dadurch gekennzeichnet, dass der nicht mit der Beschichtung oder Umspritzung versehene Bereich so ausgeführt, angeordnet und/oder bemessen ist, dass der Bereich einen hydraulischen Ausgleich zwischen zwei entgegengesetzten Enden des Ankers ermöglicht. Der hydraulische Ausgleich vereinfacht eine Hin- und Herbewegung des Ankers im Betrieb. Der mindestens eine Bereich ohne Beschichtung oder Umspritzung schafft auf einfache Art und Weise eine hydraulische Verbindung zwischen den beiden Enden des Ankers. Der Bereich kann sich in Längsrichtung erstrecken. Es können auch mehrere Bereiche nicht mit der Beschichtung oder Umspritzung versehen sein. Dabei ist darauf zu achten, dass die mit der Beschichtung oder Umspritzung versehenen Bereiche eine ausreichende Führung des Ankers sicherstellen.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Aktoreinrichtung mit einem vorab beschriebenen Anker, der in einem Polrohr in Längsrichtung hin und her bewegbar ist. Bei der Aktoreinrichtung handelt es sich zum Beispiel um ein Stellglied in einer steuer- und regelungstechnischen Anwendung. Die Aktoreinrichtung kann aber auch einen Effektor umfassen, der in der Robotik eingesetzt wird. Die Aktoreinrichtung kann dabei sowohl als Betätigungseinrichtung als auch als Antriebseinrichtung, zum Beispiel in einer mechatronischen Anwendung, ausgeführt sein. Die Aktoreinrichtung kann zum Beispiel zum Antrieb einer Fluidmaschine, insbesondere einer Fluidpumpe, verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist die Aktoreinrichtung einer Axialkolbenmaschine mit einer Schwenkwiege zugeordnet, die von einer Schwenkverstelleinrichtung dargestellt wird. Die Axialkolbenmaschine ist vorzugsweise in einem mobilen Hydraulikantrieb zusätzlich zu einer primären Antriebseinheit, zum Beispiel einer Brennkraftmaschine, angeordnet. Der mobile Hydraulikantrieb ist vorzugsweise in einem Hydraulikhybridantriebsstrang eines Hybridfahrzeugs angeordnet. Bei dem Hybridfahrzeug handelt es sich vorzugsweise um einen Personenkraftwagen oder um ein Nutzfahrzeug.
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Die Aktoreinrichtung dient gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung zur Darstellung eines Regelventils in einem Kühlkreislauf und/oder Heizkreislauf eines Kraftfahrzeugs. Zur Darstellung eines Kühlkreislaufventils beziehungsweise Heizkreislaufventils eines Kraftfahrzeugs ist die Aktoreinrichtung vorzugsweise nur mit einem einfach wirkenden Magneten ausgestattet. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung dient die Aktoreinrichtung alternativ oder zusätzlich zur Darstellung eines Kraftstoffeinspritzventils, insbesondere eines Saugrohrkraftstoffeinspritzventils.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Aktoreinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoreinrichtung einen Biproportional-Magneten mit zwei Spulen umfasst, die radial außerhalb des Polrohrs und in axialer Richtung teilweise überlappend zu dem Anker angeordnet sind. Wenn die erste Spule bestromt wird, dann wird der Anker in eine erste Richtung gezogen. Wenn die zweite Spule bestromt wird, dann wird der Anker in eine zweite Richtung gezogen, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
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Der Anker ist vorzugsweise mechanisch mit einem Stößel gekoppelt. Der Stößel dient vorteilhaft zur Darstellung eines Regelventils. Der Anker mit dem Stößel ist vorzugsweise zwischen zwei Federn eingespannt, durch die der Anker in eine Mittelstellung vorgespannt wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Es zeigen:
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1 eine vereinfachte Darstellung einer Aktoreinrichtung mit einem Biproportional-Elektromagneten;
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2 einen Anker für die Aktoreinrichtung aus 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel im Längsschnitt;
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3A den Anker aus 2 in geschlitzter Ausführung im Querschnitt;
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3B den Anker aus 3A mit einem durch einen Steg unterbrochenen Schlitz im Querschnitt;
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4 eine perspektivische Darstellung eines Ankers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit Kunststoffumspritzungen in zwei Längsabschnitten;
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5 den Anker aus 4 im Längsschnitt;
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6 einen ähnlichen Anker wie in 4, der in drei Umfangsabschnitten mit Kunststoff umspritzt ist;
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7 den Anker aus 6 im Querschnitt;
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8 eine vereinfachte Darstellung eines gebauten Polrohrs im Längsschnitt;
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9 ein ähnliches Polrohr wie in 8 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
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10 ein zinnenartiges Profil zur Darstellung von Einlegeteilen;
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11 das Profil aus 10 in einem gerollten Zustand;
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12 eine ähnliche Aktoreinrichtung wie in 1 mit einer gestaltfesten Hülse zur Darstellung eines Polrohrs;
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13 eine Explosionsdarstellung der Aktoreinrichtung aus 12 und
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14 eine perspektivische Darstellung einer Spule mit von einer elastischen Hülse umgebenen Wicklungsenden;
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15 eine ähnliche Darstellung wie in 14 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
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16 ein ähnliches Polrohr wie in 9 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und
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17 eine vereinfachte Darstellung einer Aktoreinrichtung mit einem einfach wirkenden Magneten.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In den 1; 12, 13 ist eine Aktoreinrichtung 1; 121 vereinfacht im Längsschnitt dargestellt. Die Aktoreinrichtung 1; 121 umfasst zwei Elektromagnete 4, 5; 124, 125, die zusammen einen Biproportional-Elektromagneten darstellen.
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Ein Anker 8; 128 ist in Richtung einer Längsachse 9; 129 gegen die Vorspannkraft zweier Federn 6, 7; 127 hin und her bewegbar. Die Federn 6, 7; 127 sind zum Beispiel als Schraubendruckfedern ausgeführt. Eine Bewegung des Ankers 8; 128 wird auf einen Stößel 10; 130 übertragen, der mit dem Anker 8; 128 gekoppelt ist.
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In 1 sieht man, dass der Stößel 9 in Längsrichtung zwischen der Feder 6 und dem Anker 8 angeordnet ist. Die Längsrichtung wird durch die Längsachse 9; 129 des Ankers 8; 128 beziehungsweise der Aktoreinrichtung 1; 121 definiert.
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Der Elektromagnet 4; 124 wird durch eine erste Spule 11; 131 dargestellt die auch als Wicklung bezeichnet wird. Analog wird der zweite Elektromagnet 5; 125 durch eine zweite Spule 12; 132 dargestellt, die auch als Wicklung bezeichnet wird.
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Wenn die erste Spule 11; 131 bestromt wird, dann wird der Anker 8; 128 entgegen der Federvorspannkraft der Feder 6 in 1; 12, 13 nach links bewegt. Wenn die zweite Spule 12; 132 bestromt wird, dann wird der Anker 8; 128 entgegen der Federvorspannkraft der Feder 7; 127 in 1; 12, 13 nach rechts bewegt.
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Die beiden Spulen 11, 12; 131, 132 sind auf Spulenträger 15, 16; 135, 136 aufgewickelt. Zur Verbesserung der Funktion der Elektromagneten 4, 5; 124, 125 dienen Magnetscheiben 18 bis 20 beziehungsweise Magnetkörper 138 bis 140.
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Die Magnetscheiben 18 bis 20 beziehungsweise die Magnetkörper 138 bis 140 sind einem Polrohr 24; 144 zugeordnet, in welchem der Anker 8; 128 hin und her bewegbar ist. Das Polrohr 24; 144 umfasst magnetische Bereiche 25 bis 27; 145 bis 147 und amagnetische Bereiche 28, 29; 148, 149.
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In dem Polrohr 24; 144 sind an den Enden Innenpole 31, 32; 151, 152 angeordnet. Die Innenpole 31, 32; 151, 152 dienen zum Aufbau eines magnetischen Flusses und sind fest in das Polrohr 24; 144 eingepresst. Der Anker 8; 128 ist zwischen den Innenpolen 31, 32; 151, 152 hin und her bewegbar.
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Zur Darstellung von Restluftspalten zwischen dem Anker 8; 128 und den Innenpolen 31, 32; 151, 152 sind Restluftspaltscheiben 33, 34; 153, 154 so ausgeführt und an den Innenpolen 31, 32; 151, 152 angeordnet, dass ein Anschlagen des Ankers 8; 128 an den Innenpolen 31, 32; 151, 152 verhindert wird.
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Die Innenpole 31, 32; 151, 152 sind als Ringkörper ausgeführt. Der Stößel 10; 130 erstreckt sich durch den Innenpol 31; 151. In dem Innenpol 32; 152 ist bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Verschluss- und Einstellelement 36 angeordnet. Bei dem in 12 dargestellten Ausführungsbeispiel sind in dem Innenpol 152 ein Verschlusselement 155 und ein Einstellelement 156 angeordnet.
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Über das Einstellelement 36; 156 kann die Vorspannkraft der Feder 7; 127 beziehungsweise die Mittelstellung des Ankers 8; 128 eingestellt werden. Die Innenpole 31, 32; 151, 152 dienen im Wesentlichen dazu, den Anker 8; 128 bei Bestromung der Spulen 11, 12; 131, 132 in die entsprechende Richtung, also nach links oder nach rechts, zu ziehen.
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Bei der in 1 dargestellten Aktoreinrichtung 1 ist eine Gleitfolie 37 in radialer Richtung zwischen dem Anker 8 und dem Polrohr 24 angeordnet. Bei der Gleitfolie 37 handelt es sich zum Beispiel um eine Teflonfolie. Außen an einem Gehäuse 38 der Aktoreinrichtung 1 sind Stecker 39, 40 angebracht, die zum Anschließen von elektrischen Leitungen dienen, über welche die Spulen 11, 12 bestromt werden können.
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In 2 ist der Anker 8 der Aktoreinrichtung 1 aus 1 im Halbschnitt dargestellt. Der Anker 8 umfasst einen Ankerkörper 42, der um eine Längsachse 43 rotationssymmetrisch ausgeführt ist. Der Ankerkörper 42 hat radial außen die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels.
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Zur Herstellung eines Radialluftspalts und zur Reduzierung der Reibung zwischen dem Anker 8 und dem Polrohr 24 ist der Ankerkörper 42 außen mit einer Beschichtung 44 versehen. Die Beschichtung 44 stellt einen Kreiszylindermantel 45 mit einer sehr geringen Dicke dar, der den Ankerkörper 42 radial außen umgibt.
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Die Beschichtung 44 ersetzt die in 1 mit 37 bezeichnete Gleitfolie. Über die Ausdehnung der Beschichtung 44 beziehungsweise des Kreiszylindermantels 45 in radialer Richtung kann die Größe eines Radialluftspalts zwischen dem Anker 8 und dem Polrohr 24 eingestellt werden.
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Die Beschichtung 44 kann aus einem Kunststoffmaterial gebildet sein, das zum Beispiel Polytetrafluorethylen umfasst. Zur Reduzierung der Reibung zwischen dem Anker 8 und dem Polrohr 24 kann die Beschichtung 44 metallische Bestandteile wie Chrom oder Nickel umfassen. Die Beschichtung 44 kann als Metallschicht mit Chrom- und/oder Nickelbestandteilen ausgeführt sein.
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Besonders vorteilhaft ist der Ankerkörper 42 mit einem Kunststoffmaterial umspritzt. Das Kunststoffmaterial wird vorzugsweise im Spritzgießverfahren auf den Ankerkörper 42 aufgebracht. Zu diesem Zweck wird der Ankerkörper 42 in ein geeignetes Spritzgusswerkzeug eingelegt und mit dem Kunststoffmaterial umspritzt.
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Besonders vorteilhaft sind an den Enden 46, 47 des Ankerkörpers 42 ausgebildete Stirnflächen ebenfalls mit dem Kunststoffmaterial 45 umspritzt. Alternativ kann die Beschichtung 44 auch auf die Stirnflächen an den Enden 46, 47 des Ankerkörpers 42 aufgebracht werden. Die Beschichtung 44 beziehungsweise das Kunststoffmaterial, mit dem der Ankerkörper 42 umspritzt ist, stellt an den Enden 46, 47 des Ankerkörpers 42 Kreisringscheiben 48, 49 dar.
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Die Kreisringscheiben 48, 49, die einstückig mit der Beschichtung 44 beziehungsweise mit dem Kunststoffmaterial verbunden sind, die beziehungsweise das den Kreiszylindermantel 45 darstellt, üben die gleiche Funktion aus, wie die Restluftspaltscheiben 33, 34 bei der in 1 dargestellten Aktoreinrichtung 1. Durch die Kreisringscheiben 48, 49 kann auf einfache Art und Weise ein axialer Luftspalt zwischen dem Anker 8 und den Innenpolen 31, 32 dargestellt werden. Somit können die Restluftspaltscheiben 33, 34 bei der in 1 dargestellten Aktoreinrichtung 1 entfallen.
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In den 3A und 3B ist jeweils im Querschnitt dargestellt, dass der Anker 8 auch geteilt ausgeführt sein kann, um Wirbelströme im Betrieb der Aktoreinrichtung 1 zu reduzieren. Der in den 3A und 3B dargestellte Anker 8 ist in Längsrichtung, zumindest teilweise, zweigeteilt. Ansonsten kann der Anker 8 ähnlich oder genauso ausgeführt sein wie der in 2 dargestellte Anker 8. Das heißt, der geteilte Anker 8 kann mit einer angespritzten Gleitschicht und mit angespritzten Restluftspaltscheiben ausgestattet sein.
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In 3A ist der Anker 8 durch einen Schlitz 53 in zwei gleiche Ankerhälften 51, 52 geteilt. Der Schlitz 53 erstreckt sich sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung vollständig durch den Anker 8 hindurch. Radial außen ist der Anker 8 mit einer Beschichtung 54 versehen.
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Zur Positionierung der beiden Ankerhälften 51, 52 relativ zueinander ist der Schlitz 53 vollständig mit Kunststoffmaterial ausgespritzt. Besonders vorteilhaft ist das Kunststoffmaterial in dem Schlitz 53 einstückig mit Kunststoffmaterial verbunden, das die Beschichtung 54 darstellt.
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In 3B sieht man, dass der Anker 8 auch einen Ankerkörper 56 umfassen kann, der nicht vollständig, sondern teilweise geteilt ist. Der Ankerkörper 56 weist keinen durchgehenden Schlitz, sondern zwei Schlitze 57, 58 auf, die durch einen Steg 59 unterbrochen sind. Der Steg 59 verbindet zwei Ankerhälften des Ankerkörpers 56 einstückig miteinander. Der Steg 59 ist mittig in dem Ankerkörper 56 angeordnet.
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In den 3A und 3B ist der Anker 8 sowohl in dem Schlitz 53 beziehungsweise den Schlitzen 57, 58 als auch außen vollständig mit Kunststoffmaterial ausgespritzt beziehungsweise umspritzt.
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In den 4 bis 7 ist dargestellt, dass der Anker 8 auch nur teilweise, zum Beispiel segmentweise, insbesondere axial oder radial, mit Kunststoffmaterial umspritzt sein kann. Dabei ist die teilweise Umspritzung mit Kunststoffmaterial vorzugsweise so ausgeführt, das sowohl ein Radialluftspalt als auch Axialluftspalte dargestellt werden. Darüber hinaus wird auch durch die teilweise Umspritzung mit dem Kunststoffmaterial die Reibung zwischen dem Anker 8 und dem Polrohr 24 reduziert.
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In den 4 und 5 sieht man, dass ein Ankerkörper 61 in zwei Längsabschnitten 62 und 64 mit Kunststoffmaterial 66, 67 umspritzt ist. Die Längsabschnitte 62, 64 sind an den Enden 68, 69 des Ankerkörpers 61 angeordnet. Ein Längsabschnitt 63 ist zwischen den beiden Längsabschnitten 62 und 64 angeordnet und hat eine größere Ausdehnung in Längsrichtung als die beiden Längsabschnitte 62 und 64 zusammen. Zur Darstellung der Axialluftspalte sind die Enden 68, 69 des Ankerkörpers 61 auch mit dem Kunststoffmaterial 66, 67 umspritzt.
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In den 6 und 7 ist ein Ankerkörper 72 in drei Umfangsabschnitten 73 bis 75 mit Kunststoffmaterial 76 bis 78 umspritzt. Die mit dem Kunststoffmaterial 76 bis 78 umspritzten Umfangsabschnitte 73 bis 75 sind gleichmäßig über den Umfang des Ankerkörpers 72 verteilt. Zur Darstellung der Axialluftspalte sind die Enden 79, 80 des Ankerkörpers 72 ebenfalls mit dem Kunststoffmaterial 76 bis 78 umspritzt.
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In Umfangsrichtung zwischen den Umfangsabschnitten 73 bis 75 ergeben sich zwischen dem Kunststoffmaterial 76 bis 78 Kanäle, die einen hydraulischen Ausgleich zwischen Bereichen rechts und links vom Anker 8 ermöglichen. Die mit dem Kunststoffmaterial 76 bis 78 umspritzten Umfangsabschnitte 73 bis 75 haben in Umfangsrichtung etwa die gleiche Ausdehnung wie die nicht mit Kunststoffmaterial umspritzten Bereiche dazwischen.
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In 8 ist ein Polrohr 24 mit magnetischen Einlegeteilen 81 bis 83 und amagnetischen Bereichen 85, 86 im Längsschnitt dargestellt. Die Einlegeteile 81 bis 83 sind als Ringkörper ausgeführt. Das Einlegeteil 82 hat einen trapezförmigen Querschnitt. Eine längere Seite des trapezförmigen Querschnitts ist radial innen angeordnet. Eine kürzere Seite des trapezförmigen Querschnitts ist radial außen angeordnet. Die Einlegeteile 81 und 83 haben ebenfalls trapezförmige Querschnitte, die jedoch an den Enden des Polrohrs 24 abgeschnitten sind.
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Die amagnetischen Bereiche 85, 86 haben ebenfalls die Gestalt von Ringkörpern, die jeweils einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Allerdings sind die Längsseiten der trapezförmigen Querschnitte der amagnetischen Bereiche 85, 86 radial außen angeordnet. Die kurzen Seiten der trapezförmigen Querschnitte der amagnetischen Bereiche 85, 86 sind innen angeordnet. Dabei sind die amagnetischen Bereiche 85, 86 so mit den Einlegeteilen 81 bis 83 kombiniert, dass sich ein Polrohr 24 ergibt, das die Gestalt eines geraden, hohlen Kreiszylinders aufweist.
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Das Polrohr 24 weist radial innerhalb der Einlegeteile 81 bis 83 einen amagnetischen Bereich 88 auf, der von einer Beschichtung dargestellt werden kann. Der amagnetische Bereich 88 hat die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels und ersetzt die in 1 mit 37 bezeichnete Gleitfolie. Durch die Ausdehnung des amagnetischen Bereichs 88 in radialer Richtung kann die Größe eines radialen Luftspalts zwischen dem Anker 8 und dem Polrohr 24 eingestellt werden. Darüber hinaus kann der amagnetische Bereich 88 radial innen eine Gleitschicht 89 darstellen, wodurch die Reibung zwischen dem Anker 8 und dem Polrohr 24 reduziert wird.
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Besonders vorteilhaft ist das Polrohr 24 in 8 im Kunststoffspritzgussverfahren herstellbar. Dabei werden die Einlegeteile 81 bis 83 in ein geeignetes Spritzgusswerkzeug eingelegt und positioniert. Daraufhin werden die Einlegeteile 81 bis 83 zur Darstellung der amagnetischen Bereiche 85, 86 und 88 mit einem Kunststoffmaterial 90 umspritzt. Dadurch kann auf einfache Art und Weise erreicht werden, dass die Einlegeteile 81 bis 83 radial innen vollständig mit Kunststoffmaterial 90 umspritzt werden. Gleichzeitig kann durch entsprechende Gestaltung des Spritzgusswerkzeugs auf einfache Art und Weise erreicht werden, dass die Einlegeteile 81 bis 83 radial außen frei liegen, das heißt nicht mit Kunststoffmaterial 90 umspritzt sind.
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In 9 ist dargestellt, dass magnetische Einlegeteile 94 bis 96 eines Polrohrs 24 sowohl radial innen als auch radial außen mit Kunststoffmaterial 98 umspritzt werden können. Das Kunststoffmaterial 98 radial innerhalb der Einlegeteile 94 bis 96 dient zur Darstellung einer Gleitschicht 99 für einen (nicht dargestellten) Anker. Darüber hinaus dient das Kunststoffmaterial 98 radial innerhalb der magnetischen Einlegeteile 94 bis 96 zur Darstellung eines Radialluftspalts zwischen dem Anker und dem Polrohr 24. Das Polrohr 24 ist in 9 durch nur ausschnittsweise dargestellte Gehäusekörper 91, 92 positioniert.
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Bei dem in 9 dargestellten Polrohr 24 dient das Kunststoffmaterial 98, mit dem die magnetischen Einlegeteile 94 bis 96 radial außen umspritzt sind, darüber hinaus zur Darstellung von Spulenträgern 101, 102. Die Spulenträger 101, 102, die auch als Wicklungsträger bezeichnet werden, weisen jeweils einen radial nach außen offenen, U-förmigen Querschnitt auf. Die Spulenträger 101, 102 dienen zur Aufnahme von Spulen 11, 12.
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Darüber hinaus dient das Kunststoffmaterial 98 bei dem in 9 dargestellten Polrohr 24 zum Abstützen beziehungsweise positionieren von Magnetscheiben 104 bis 106. Die beiden Magnetscheiben 104 und 106 sind an den Enden des Polrohrs 24 angeordnet und teilweise an den Gehäusekörpern 91, 92 abgestützt.
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Die Magnetscheibe 104 erstreckt sich von dem Einlegeteil 94 radial nach außen. Die Magnetscheibe 106 erstreckt sich von dem Einlegeteil 96 radial nach außen. Die Magnetscheibe 105 erstreckt sich zwischen den beiden Spulen 11 und 12 von dem Einlegeteil 95 radial nach außen. Axiale Spalte zwischen den Magnetscheiben 104 bis 106 und den Spulen 11, 12 sind mit dem Kunststoffmaterial 98 ausgespritzt. Allerdings erfolgt das Ausspritzen beziehungsweise Umspritzen mit dem Kunststoffmaterial 98 zur Darstellung der Spulenträger 101, 102 vor dem Wickeln der Spulen 11 und 12.
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Die Einlegeteile 94 bis 96 können als Drehteile oder Stanzteile ausgeführt sein. In den 10 und 11 ist gezeigt, dass die Einlegeteile 94 bis 96 auch aus einem zinnenartigen Profil 110 gebildet werden können. Das zinnenartige Profil 110 umfasst insgesamt sieben Zinnen 111 bis 117, die zur Darstellung von Einlegeteilen dienen können. Zur Darstellung der Einlegeteile wird das in 10 gerade Profil 110 gerollt, wie man in 11 sieht. Durch das Rollen kann auf einfache Art und Weise ein Aufnahmeraum 120 für einen Anker dargestellt werden. Die Zinnen 111 bis 117 sind zur Darstellung der Einlegeteile in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet und stehen radial nach außen von dem Aufnahmeraum 120 ab.
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Die in den 12 und 13 dargestellte Aktoreinrichtung 121 umfasst eine gestaltfeste Hülse 157, auf die das Polrohr 144 aufgebaut ist. Die Hülse 157 hat die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels und ersetzt unter anderem die Gleitfolie 37 der in 1 dargestellten Aktoreinrichtung 1. Die Hülse 157 dient darüber hinaus zur Anordnung weiterer Funktionsteile, wie im Folgenden erläutert wird. Dabei kann die Hülse 157 aus einem amagnetischen oder magnetischen Material gebildet sein. Die Hülse 157 kann auch aus einem amagnetischen und einem magnetischen Material gebildet sein. Wenn die Hülse 157 ganz oder teilweise aus einem magnetischen Material gebildet ist, dann kann die Hülse 157 radial innen mit einer Beschichtung versehen sein. Die Beschichtung kann zum Beispiel Polytetrafluorethylen umfassen und dient dazu, einen Restluftspalt in radialer Richtung darzustellen.
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Auf die Hülse 157 sind die Magnetkörper 138 bis 140 mit den magnetischen Bereichen 145 bis 147 und die amagnetischen Bereiche 148, 149 aufgebaut. Dabei stellen die magnetischen Bereiche 145 bis 147 und die amagnetischen Bereiche 148, 149 Ringkörper dar, die zusammen mit der Hülse 157 das Polrohr 144 darstellen.
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Die von den magnetischen Bereichen 145 bis 147 dargestellten magnetischen Ringkörper sind einstückig mit jeweils einer Magnetscheibe 161 bis 163 verbunden. Die Magnetscheiben 161 bis 163 erstrecken sich radial von dem jeweiligen Magnetringkörper 145 bis 147 nach außen. Die Magnetkörper 138 bis 140 sind zum Beispiel als Drehteile aus einem metallischen Material hergestellt, das magnetisch oder magnetisierbar ist.
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Die von den amagnetischen Bereichen 148 und 149 dargestellten Ringkörper sind einstückig jeweils mit einem der beiden Spulenträger 135, 136 verbunden. Dabei sind die Spulenträger 135, 136 mit den amagnetischen Ringkörpern 148, 149 als Spritzgussteile aus einem Kunststoffmaterial ausgeführt. Somit kann auf einfache Art und Weise ein Polrohr 144 geschaffen werden, das nicht nur die magnetischen Bereiche 145 bis 147 und die amagnetischen Bereiche 148, 149 umfasst, sondern darüber hinaus mit den Spulenträgern 135, 136 und den Magnetscheiben 161 bis 163 kombiniert ist. Dabei dient die Hülse 157 besonders vorteilhaft noch zur Abdichtung eines Aufnahmeraums für den Anker 128.
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Die Aktoreinrichtung 121 umfasst ein Gehäuse 158 mit einem Gehäusekörper 159 und einem weiteren Gehäusekörper 160. Bei dem Gehäusekörper 159 handelt es sich um einen Magnettopf, der die Spulen 131 und 132 umgibt und einen magnetischen Fluss beziehungsweise Rückschluss ermöglicht. Bei dem Gehäusekörper 160 handelt es sich zum Beispiel um eine Umspritzung mit Kunststoff.
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Von dem Gehäusekörper 159 erstrecken sich Schraublaschen 164, 165 radial nach außen. Die Schraublaschen 164, 165 dienen zur Befestigung der Aktoreinrichtung 121 an einer Tragstruktur. Die in 13 dargestellten Stecker 166, 167 dienen zum Anschließen der Spulen 131 und 132 an elektrische Energieversorgungsleitungen.
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In 14 ist ein Spulenträger 170 mit zwei Spulen 171 und 172 dargestellt. Die Spulen 171, 172 dienen in einer Aktoreinrichtung 1; 121 zur Darstellung von Elektromagneten 4, 5; 124, 125. Zwischen den Spulen 171, 172 ist eine geteilte Magnetscheibe 174 angeordnet. Zum Anschließen der spulen 171 und 172 an elektrische Energieversorgungsleitungen dient jeweils ein Paar elektrischer Anschlüsse 176, 177. Die beiden elektrischen Anschlüsse 176, 177 sind mit zwei Wicklungsenden 181, 182 der Spule 172 verbunden. Die Wicklungsenden 181, 182 verlaufen von der Spule 172 zu den Anschlüssen 176, 177. Dabei sind die beiden Wicklungsenden 181, 182 radial außen an der Spule 171 angeordnet. Die Wicklungsenden 181, 182 erstrecken sich in axialer Richtung, also quer zur Wicklungsrichtung der beiden Spulen 171, 172.
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Die beiden Wicklungsenden 181, 182 sind jeweils in einer Hülse 183, 184 angeordnet. Die Hülsen 183, 184 sind als elastische Hülsen ausgeführt und dienen zum Abbau von Spannungen aufgrund von Wärmedehnungen im eingebauten Zustand der Spulen 171, 172. Darüber hinaus dienen die Hülsen 183, 184 zum Abbau von Spannungen, die bei einem nachträglichen Umspritzen der gewickelten Spulen 171, 172 entstehen. Beim Umspritzen wird der Spulenträger 170 mit den darauf gewickelten Spulen 171, 172 mit einem Kunststoffmaterial umspritzt. Schließlich dienen die elastischen Hülsen 183, 184 noch zum Abbau von Spannungen, die aufgrund von Schwingungen im Betrieb der Spulen 171, 172 in einer Aktoreinrichtung entstehen. Die elastischen Hülsen 183, 184 werden vorzugsweise vor dem Verbinden mit den Anschlüssen 176, 177 auf die Wicklungsenden 181, 182 geschoben.
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In 15 ist ein Spulenträger 210 perspektivisch dargestellt, der so ähnlich ausgeführt ist wie der Spulenträger 170 in 14. Der Spulenträger 210 umfasst ebenfalls zwei Spulen 211, 212, eine Magnetscheibe 214 und zwei Anschlüsse 216, 217.
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Die beiden Anschlüsse 216, 217 umfassen jeweils zwei Stecker 225, 226. Der Anschluss 217 gehört zu der Spule 211. Der Anschluss 216 gehört zu der Spule 212. Von der Spule 212 erstrecken sich zwei Wicklungsenden 221, 222 zu den Steckern 226, 225. Dabei verlaufen die Wicklungsenden 221, 222 außen an der Spule 211. Allerdings verlaufen die Wicklungsenden 221, 222 nicht, wie bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel quer zu der Spule 211, sondern schräg dazu. Dabei sind die beiden Wicklungsenden 221, 222, wie bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel, jeweils von einer elastischen Hülse 223, 224 umgeben. In 16 ist ein ähnliches Polrohr 24 wie in 9 dargestellt. Das in 16 dargestellte Polrohr 24 umfasst Einlegeteile 294, 295 und 296, die sowohl radial innen als auch radial außen teilweise mit Kunststoffmaterial 98 umspritzt sind. Das Kunststoffmaterial 98 hat bei dem in 16 dargestellten Ausführungsbeispiel die gleiche Funktion wie bei dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel.
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Im Unterschied zu dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel sind bei dem in 16 dargestellten Polrohr 24 die Einlegeteile 294, 295 und 296 etwas anders ausgeführt. Die Einlegeteile 294 bis 296 haben zwar auch einen trapezförmigen Querschnitt, dessen lange Seiten jedoch radial innen und nicht radial außen wie bei dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel angeordnet sind. Das hat sich im Hinblick auf den magnetischen Fluss als vorteilhaft erwiesen.
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Darüber hinaus sind die Einlegeteile 294 bis 296 jeweils einstückig mit einer Magnetscheibe 304, 305, 306 verbunden. Die Magnetscheiben 304, 305 und 306 erstrecken sich von dem jeweiligen Einlegeteil 294 bis 296 radial nach außen.
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Das Einlegeteil 294 ist darüber hinaus einstückig mit einem Innenpol 310 verbunden. Der Innenpol 310 ist zusammen mit dem Einlegeteil 294 und der Magnetscheibe 304 teilweise mit dem Kunststoffmaterial 98 umspritzt.
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Darüber hinaus ist an den Innenpol 310 eine Restluftspaltscheibe 315 angespritzt. Die Restluftspaltscheibe 315 dient zur Darstellung eines axialen Restluftspalts zwischen dem Innenpol 310 und einem in 16 nicht dargestellten Anker.
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Die Restluftspaltscheibe 315 kann, anders als dargestellt, aus dem Kunststoffmaterial 98 gebildet sein. Das liefert den Vorteil, dass das Polrohr 24 mit den Einlegeteilen 294 bis 296, den Magnetringscheiben 304 bis 306 und dem Innenpol 310 zusammen mit der Restluftspaltscheibe 315 in einem Spritzgießvorgang hergestellt werden kann.
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In 17 ist eine Aktoreinrichtung 401 mit einem einfach wirkenden Elektromagneten 404 vereinfacht dargestellt. Durch eine Feder 406 ist ein Anker 408 in seine dargestellte Öffnungsstellung vorgespannt. Der einfach wirkende Elektromagnet 404 umfasst eine Spule 411. Wenn die Spule 411 bestromt wird, dann wird der Anker 408 entgegen der Vorspannkraft der Feder 406 in 17 nach unten gezogen. Die Spule 411 ist in einem Spulenträger 415 angeordnet. Der Spulenträger 415 ist in ähnlicher Art und Weise wie bei den in den 9 und 16 dargestellten Ausführungsbeispielen in ein Polrohr 424 integriert.
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Das Polrohr 424 umfasst Kombinationskörper 421; 422, die teilweise mit einem Kunststoffmaterial 425 umspritzt sind. Die Kombinationskörper 421; 422 umfassen, wie bei dem in 16 dargestellten Ausführungsbeispiel, jeweils ein Einlegeteil, das einstückig mit einer Magnetscheibe verbunden ist.
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Das zur Umspritzung der Kombinationskörper 421, 422 dienende Kunststoffmaterial 425 dient gleichzeitig auf besonders vorteilhafte Art und Weise zur Darstellung des Spulenträgers 415. Der Spulenträger 415 ist außen durch einen Magnettopf oder Rückschlusskörper 430 abgeschlossen.
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Die Aktoreinrichtung 401 ist einem Kühl- und/oder Heizkreislauf, insbesondere einem Wasserkreislauf, einem Kraftfahrzeug zugeordnet. Der Wasserkreislauf umfasst ein Gehäuse 450 mit einem Eingang 451 und einem Ausgang 452. Durch einen Pfeil 453 ist eintretendes Kühlwasser angedeutet. Durch einen Pfeil 454 ist austretendes Kühlwasser angedeutet.
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Durch einen Schließkörper 455 kann eine Verbindung zwischen dem Eingang 451 und dem Ausgang 452 unterbrochen werden. Der Schließkörper 455 ist an einem dem Anker 408 abgewandten Ende des Stößels 410 angebracht.
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Wenn der Elektromagnet 404 beziehungsweise die Spule 411 bestromt wird, dann wird der Anker 408 in 17 so nach unten gezogen, dass der Schließkörper 455 die Verbindung zwischen dem Eingang 451 und dem Ausgang 452 verschließt. Sobald die Bestromung des Elektromagneten 404 beziehungsweise der Spule 411 unterbrochen wird, sorgt die Vorspannkraft der Feder 406 dafür, dass der Anker 408 mit dem Schließkörper 455 wieder in seine in 17 dargestellte Öffnungsstellung bewegt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1217209 B1 [0002]
- EP 1219831 B1 [0002]
