DE102013101569A1

DE102013101569A1 - Elektromagnet mit Dämpferelement

Info

Publication number: DE102013101569A1
Application number: DE201310101569
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Abler
Original assignee: SVM Schultz Verwaltungs GmbH and Co KG
Current assignee: SVM Schultz Verwaltungs GmbH and Co KG
Priority date: 2013-02-15
Filing date: 2013-02-15
Publication date: 2014-08-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dämpferelement, insbesondere Anker- oder Ankerstangendämpferelement, welches zum Abbremsen eines bewegten Ankers oder einer Ankerstange dient, wobei das Dämpferelement eine von einer Innenwand begrenzte Durchdringungsöffnung und einen radialen Außenbereich aufweist, sowie aus elastischem Material, insbesondere einem Elastomer, besteht und wobei die Innenwand eine innere Dichtungsanordnung und/oder der Außenbereich eine äußere Dichtungsanordnung trägt oder aufweist sowie einen Elektromagnet, bei welchem in einem Ankerraum ein Anker beweglich gelagert ist, der Elektromagnet eine Wicklungen von mit elektrischem Strom beaufschlagbarem Draht aufweisende Spule aufweist und der Anker mit einer Ankerstange in Wirkverbindung steht wobei die Ankerstange einen den Ankerraum zumindest einseitig begrenzenden Magnetkern durchdringt und die Ankerstange auf der dem Ankerraum abgewandten Seite ein Dämpferelement trägt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten, bei welchem in einem Ankerraum ein Anker beweglich gelagert ist, wobei der Elektromagnet eine mit Wicklungen von mit elektrischem Strom beaufschlagbarem Draht aufweisende Spule aufweist und der Anker mit einer Ankerstange in Wirkverbindung steht, wobei die Ankerstange einen den Ankerraum zumindest einseitig begrenzenden Magnetkern durchdringt.
Die zuvor beschriebenen Elektromagneten sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Sie sind zum Beispiel als Schalt- oder Hubmagneten eingesetzt, wobei es hierbei insbesondere auf ein schnelles Schaltverhalten ankommt. Das heißt, bei Bestromung der die Wicklungen von Strom leitendem, also strombeaufschlagbarem Draht tragenden Spule führt die daraus resultierende Magnetfelderzeugung zu einer Bewegung des im Ankerraum beweglich gelagerten Ankers, der aus magnetisierbarem Material besteht und bei Anlegen des (Elektro)-Magnetfeldes den Luftspalt am Ende des Ankerraumes, in der Regel in Richtung des Magnetkernes zu schließen versucht.
Hierdurch ist es möglich, in einfacher Weise ein elektrisches Stromsignal in einer mechanischen Bewegung umzusetzen. Üblicher Weise wird dabei der Anker gegen die Kraft einer Rückstellfeder in Richtung des Magnetkernes beschleunigt und schlägt dann mit hoher Energie auf den den Ankerraum begrenzenden Flächen des Magnetkernes auf. Hierbei ist es gleichwertig, ob der Magnetkern die komplette Anschlagfläche begrenzt oder diese nur teilweise begrenzt, also der Magnetkern und ein anderes Element bilden die Anschlagfläche. Beide Situationen werden von der Definition eines zumindest einseitig von dem Magnetkern begrenzten Ankerraumes umfasst.
Sowohl der Magnetkern wie auch der Anker bestehen üblicher Weise aus hartmagnetischem Material, was zur Führung des Magnetfeldes von Vorteil ist. Das Aufprallen des Ankers auf der Metalloberfläche des Magnetkernes erfolgt nicht geräuschlos, daher ist eine Geräuschdämmung oder Geräuschdämpfung erwünscht.
Es sind daher Konzepte bekannt, bei welchen im Ankerraum, im Bereich des Luftspaltes ein Dämpferelement angeordnet wird, das der Geräuschdämpfung dient. Dieses ist dann jedoch im magnetisch wichtigen, das heißt, für die Konfiguration und Ausbildung des Magnetfeldes bedeutenden Luftspalt angeordnet und beeinträchtigen daher den magnetischen Wirkungsgrad und damit auch den mechanischen Wirkungsgrad des gesamten Elektromagneten.
Die Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, den Stand der Technik dahingehend zu verbessern, dass ein Elektromagnet mit besserer Effizienz zur Verfügung steht.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einem Elektromagneten wie eingangs beschrieben, wobei die Ankerstange auf ihrer vom Ankerraum abgewandten Seite ein Dämpferelement trägt, wobei das Dämpferelement eine Durchdringungsöffnung aufweist, durch welche die Ankerstange ragt. Die Ankerstange trägt auf der dem Ankerraum abgewandten Seite einen Prallring, der bei Bestromung des Elektromagneten im Zusammenwirken mit dem Dämpferelement die Ankerstange abbremst.
Die Erfindung schlägt vor, dass das Dämpferelement nicht mehr im Ankerraum angeordnet wird, sondern außerhalb des Ankerraumes. Dadurch ist eine Beeinträchtigung der magnetischen Eigenschaften und damit auch der mechanischen Eigenschaften durch das Dämpferelement ausgeschlossen.
Zudem wird durch den auf der Ankerstange aufgesetzten beziehungsweise angeordneten Prallring die Führung der Ankerstange in Richtung des Dämpferelementes wesentlich verbessert. Es kommt somit zu einer insgesamt verbesserten Dämpfungsleistung, da ein gleichwertiger Kontakt von Prallring und Dämpferelement über die geführte Ankerstange realisiert wird. Aufprallenergie wird somit effizient und sicher abgeführt und somit eine Geräuschentwicklung wirkungsvoll minimiert beziehungsweise im Wesentlichen verhindert.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dabei nicht nur durch einen erfindungsgemäß vorgeschlagenen Elektromagneten gelöst, die Erfindung umfasst auch ein Dämpferelement, insbesondere ein Anker- oder Ankerstangendämpferelement, welches zum Abbremsen eines bewegten Ankers oder Ankerstange dient. Das Dämpferelement weist eine von einer Innenwand begrenzte Durchgangsöffnung und einen radialen Außenbereich auf und besteht aus elastischem Material. Die Innenwand und/oder der Außenbereich tragen zudem eine Dichtungsanordnung oder weisen diese auf.
Oftmals werden die gattungsgemäßen Elektromagneten in Bereichen eingesetzt, in denen sie in unmittelbarem Wirkkontakt zu teilweise auch aggressiven Medien stehen. Es ist dabei nicht erwünscht, dass diese Medien, seien sie flüssig oder gasförmig, in das Innere des Elektromagneten, also zum Beispiel in den Ankerraum gelangen. Nebem dem Verschmutzungsrisiko ist dabei natürlich auch die grundsätzliche Betriebsbereitschaft des Elektromagneten zu sehen, die beeinträchtigt sein kann, wenn ein Medium unbeabsichtigt im Ankerraum vorliegt oder in diesen eindringt.
Daher wird zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe geschickter Weise ein verbessertes Dichtungselement vorgeschlagen, welches wie beschrieben mit je einer Dichtungsanordnung an der Innenwand und/oder dem Außenbereich ausgestattet ist. Das erfindungsgemäße Dämpferelement übernimmt somit einerseits eine Dämpfungs- und, je nach Konfiguration, andererseits eine Dichtfunktion.
Üblicher Weise wird dabei das erfindungsgemäße Dämpferelement in einen Bereich des Elektromagneten eingebaut, in dem dieses lagestabil (zum Beispiel in einer Tasche oder Ausnehmung des Elektromagneten) angeordnet ist, wodurch das Dämpferelement sowohl Dichtungsaufgaben in Bezug auf das Innere des Elektromagneten und/oder Dichtungsaufgaben in Richtung zur Ankerstange erfüllt. Gleichzeitig wird der Aufprall des Prallringes gedämpft und die Geräuschemission reduziert.
Dabei ist zu beachten, dass das erfindungsgemäße Dämpferelement nicht nur auf der Ankerstange, sondern gleichwohl auch auf dem Anker angeordnet beziehungsweise diesem zugeordnet sein kann, um, wie erfindungsgemäß beschrieben, einsetzbar zu sein.
In das erfindungsgemäße Dämpferelement ist bevorzugt ein Federelement eingebettet beziehungsweise im Dämpferelement angeordnet. Dieses besteht aus einem Material, das vom Material des eigentlichen Dämpferelementes verschieden ist. Das Federelement kann bevorzugt aus Federstahl bestehen beziehungsweise aus diesem gebildet sein. Als Federstahl im Sinne der vorliegenden Erfindung anzusehen ist ein Stahl der eine hohe Festigkeit und Elastizität aufweist.
Das im Dämpferelement eingesetzte Federelement ist bevorzugt ringförmig oder ringartig ausgebildet. Im Schnitt gesehen ist dieser Ring des Federelementes oder der das Federelement bildende Ring zumindest teilweise V-förmig, N-förmig oder W-förmig ausgebildet. Ebenfalls denkbar ist eine balgartige Ausbildung des Federelementes, wobei die einzelnen Falten des Balges sich radial in das Dämpferelement erstrecken und bei Beaufschlagung des Federelementes dessen Verformung in axialer und/oder radialer Richtung stattfindet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Dämpferelementes ist vorgesehen, dass bei Ausgestaltung des Federelementes mit V-förmigem Querschnitt die Öffnung des V-förmigen Ringes radial nach außen oder nach innen ausgerichtet ist. In dem ersten Ausgestaltungsfall liegt der Scheitelpunkt der beiden den V-förmigen Ring bildenden Schenkel des Federelementes an der Innenseite des Dämpferelementes, das heißt dort, wo eine Führung der Ankerstange im Dämpferelement erfolgt. Die zweite alternative Ausgestaltung sieht vor, dass der Scheitelpunkt im Dämpferelement selbst angeordnet ist und jeweils die beiden Schenkel des V-förmig ausgebildeten Ringes dem Inneren des Dämpferelementes zugewandt ausgerichtet sind und deren Enden beziehungsweise Endbereiche dort zusätzlich die Führung der Ankerstange verbessern beziehungsweise unterstützen. Ein Unterschied in der eigentlichen Federwirkung besteht nicht beziehungsweise die Federwirkung ist unabhängig von der Ausrichtung des V-förmigen Ringes beziehungsweise dessen Anordnung im Dämpferelement.
Das Dämpferelement selbst besteht bevorzugt aus einem elastischen Material. Als besonders geeignet erweist sich in diesem Zusammenhang Kautschuk, synthetischer Kautschuk, Fluorkautschuk, Tieftemperaturkautschuk, Nitrilkautschuk (NBR) oder Polyurethan (PU). Die vorhergehende Auflistung verwendbarer elastischer Materialien ist nicht auf die genannten beschränkt. Selbstverständlich können hier sämtliche, dem Fachmann geläufige elastische Materialien für die Herstellung des Dämpferelementes verwendet werden. Die Wahl des Materials ist auch durch den letztendlichen Einsatzbereich des mit dem Dämpferelement ausgestatteten Elektromagneten abgestimmt. Ist beispielsweise die Verwendung des Elektromagneten in einer aggressiven Atmosphäre vorgesehen, so wird das Material des elastischen Dämpferelementes entsprechend gewählt, um hier wenig Reaktion mit der umgebenden Atmospäre beispielsweise Auflösung oder Korrosion zu zeigen. Auch wird für die Verwendung in ölhaltigen Medien ein anderes Material gewählt, als beispielsweise bei Verwendung mit ölfreien Medien. Sämtliche geeigneten Materialien sind von der Erfindung gleichermaßen umfasst.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Dämpferelementes weist dieses endseitig einen Aufprallbereich auf, der dazu dient, bei der Abbremsung der Ankerstange mit einem dort vorgesehenen Prallring oder einem Prallelement zusammenzuwirken. Der Aufprallbereich stellt dabei mindestens eine Aufschlagfläche sowie mindestens eine hierzu zurückgesetzte Entlastungsfläche zur Verfügung. In Richtung der Entlastungsfläche kann eine Verdrängung von Dämpferelementmaterial im Augenblick des Aufpralls des Prallringes und bei Abbremsung erfolgen.
Die Aufschlagfläche kann dabei insgesamt segmentiert ausgebildet sein und eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Aufprallbereichen sowie gegenüber diesen zurückgesetzten Entlastungsflächen aufweisen. Die Segmente erstrecken sich dabei radial von der Durchdringungsöffnung weg in Richtung des umgebenden beziehungsweise das Dämpferelement aufnehmenden Bereich des Elektromagneten beziehungsweise zum Außenbereich des Dämpferelementes hin. Jede weitere geometrische beziehungsweise symmetrische Unterteilung ist gleichfalls realisierbar.
Um die Dämpfungseignung beziehungsweise die Dämpfungswirkung des erfindungsgemäßen Dämpferelementes weiter zu verbessern, wird vorgeschlagen, den Aufprallbereich ballig, bombiert oder sphärisch auszubilden. Hierdurch wird inbesondere die Verformbarkeit des Dämpferlementes weiter verbessert und damit eine noch bessere Dämpfungswirkung erzielt. Auch wird durch die Strukturierung des Dämpferelementes beziehungsweise des Aufprallbereiches eine verbesserte Schalldämpfungswirkung erzielt, so dass Geräuschemissionen aus dem Elektromagneten aufgrund des dort vorgesehenen erfindungsgemäßen Dämpferelementes weiter reduziert werden können.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Dämpferelement an seiner dem Aufprallbereich gegenüberliegenden Seite beziehungsweise an seinem von dem Aufprallbereich abgewandten Ende einen Abstützbereich aufweist. Dieser ist bevorzugt im radialen Außenbereich des Dämpferelementes vorgesehen beziehungsweise angeordnet und dient unter anderem dazu, mit einem Abstützring belegt zu werden, über den das gesamte Dämpferelement im Elektromagneten, bevorzugt im Magnetkern, befestigt wird beziehungsweise auf oder an dem sich das Dämpferelement abstützt. Der Abstützbereich kann dabei beliebig breit ausgewählt und auf den jeweiligen Einsatzpunkt beziehungsweise Einsatzbereich im Elektromagneten abgestimmt werden. Ebenfalls denkbar ist eine stufen- oder treppenartige Ausgestaltung des Abstützbereiches, wodurch eine Anpassung an den einzusetzenden beziehungsweise aufzulegenden Abstützring durchgeführt werden kann, der dann teilweise in das Dämpferelement eingesenkt vorliegt. Hierdurch kann die Wirkverbindung zwischen Abstützbereich und Abstützring wesentlich verbessert und die Anordnung des Dämpferelementes im Elektromagneten verbessert werden.
Eine als günstig angesehene Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dämpferelementes sieht vor, dass das Dämpferelement auf seiner von dem Aufprallbereich abgewandten Seite eine der Durchdringungsöffnung zugeordnete innere Dichtungsanordnung aufweist. Diese innere Dichtungsanordnung wird bevorzugt durch eine ringartige Dichtlippe gebildet, die an der das Dämpferelement durchragenden Ankerstange anliegt und hier eine zusätzliche Abdichtfunktion übernimmt. Die Dichtlippen sind dabei in Grenzen elastisch beziehungsweise flexibel gegenüber der Ankerstange ausgeführt und erlauben eine nahezu spielfreie Führung der Ankerstange durch die Dichtlippen. Die Länge der Dichtlippen wird durch die Einbausituation sowie die Gesamthöhe beziehungsweise axiale Länge des Dämpferelementes bestimmt.
Das erfindungsgemäße Dämpferelement zeichnet sich in einer bevorzugten Weiterbildung dadurch aus, dass der Abstützbereich gegenüber der inneren Dichtungsanordnung, die durch die ringartige Dichtlippe ausgebildet ist, zurückgesetzt ist. Unter zurückgesetzt in diesem Zusammenhang zu verstehen ist, dass das Dämpferelement im Bereich des Abstützbereiches axial verkürzt ist, somit im Bereich der inneren Dichtungsanordnung eine größere Dicke beziehungsweise axiale Länge aufweist, als im Bereich des Abstützbereiches. Hieraus ergibt sich, dass die innere Dichtungsanordnung, gebildet durch die Dichtlippe, die ringartig ausgebildet am Dämpferelement angesetzt ist, gegenüber dem Abstützbereich verlängert ist. Die innere Dichtungsanordnung steht somit gegenüber dem übrigen Dämpferelement und insbesondere gegenüber dem Abstützbereich vor.
Das erfindungsgemäße Dämpferelement sieht in einer bevorzugten Weiterbildung vor, dass eine äußere Dichtungsanordnung am Dämpferelement vorgesehen oder angeordnet ist. Diese äußere Dichtungsanordnung ist bevorzugt durch eine mantelflächenartige Dichtfläche gebildet, die im Bereich des äußeren Umfanges des Dämpferelementes nach Art einer Umfangs- oder Mantelfläche vorgesehen ist. Diese Dichtfläche steht in direktem beziehungsweise unmittelbarem Kontakt mit dem Einsetzbereich des Dämpferelementes im Elektromagneten beziehungsweise Magnetkern und dichtet diesen gegenüber eindringenden Medien oder dergleichen ab.
Als vorteilhaft wird angesehen, wenn die Dichtfläche zusätzlich mindestens eine in Umfangsrichtung umlaufende Dichtleiste oder Dichtlippe aufweist. Hierdurch wird die Dichtwirkung wesentlich verbessert und die Passgenauigkeit des in die Einsetzposition eingesetzten Dämpferelementes wirksam erhöht. Neben der Ausgestaltung mit einer einzigen umlaufenden Dichtleiste besteht selbstverständlich die Möglichkeit, dass auf der Umfangsfläche beziehungsweise der mantelflächenartigen Dichtfläche eine mehrere Dichtleisten aufweisende Dichtstruktur, beispielsweise eine Labyrintdichtung oder dergleichen vorgesehen ist, um die Dichtwirkung weiter zu verbessern und das Einkriechen von Medien in das Innere des Elektromagneten wirksam zu unterbinden. Die Dichtleisten werden bei Einsetzen des Dämpferelementes leicht komprimiert, wodurch sich die Dichtleistung noch verbessert.
Das erfindungsgemäße Dämpferelement zeichnet sich in einer vorteilhaften Weiterbildung dadurch aus, dass der Innendurchmesser der Durchdringungsöffnung in axialer Richtung veränderlich ausgebildet ist. Hierdurch wird im Fall des Aufpralles des Prallringes Raum geschaffen, der für eine Erweiterung beziehungsweise Ausweichbewegung des Dämpferelementes zur Verfügung steht. Beim Aufprall und während des Abbremsens der Ankerstange wird der gegenüber der Ankerstange einen größeren Durchmesser aufweisende Innendurchmesserbereich der Durchdringungsöffnung komprimiert und in Richtung der Ankerstange beziehungsweise der im Magnetkern vorgesehenen Frei- beziehungsweise Ausgleichsräume elastisch verformt. Der Innendurchmesser der Durchdringungsöffnung im Austrittsbereich der Ankerstange aus dem Dämpferelement ist gegenüber dem Innendurchmesser im Eintrittsbereich der Durchdringungsöffnung verringert, so dass die dort vorgesehene innere Dichtungsanordnung an der Ankerstange anliegt und hier ihre Dichtwirkung entfalten kann. Selbstverständlich bleibt das erfindungsgemäße Dämpferelement nicht auf die zuvor beschriebene Ausgestaltung beschränkt. Neben gleichen Innendurchmessern der Durchdringungsöffnung über deren gesamte axiale Erstreckung hin besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, dass am Eintrittsbereich des Dämpferelementes für die Ankerstange, das heißt auf dem dem Magnetkern beziehungsweise Anker zugewandten Ende des Dämpferelementes der Innendurchmesser geringer gewählt ist, als an dem gegenüberliegenden Austrittsbereich. Selbstverständlich kann der Innendurchmesser über das gesamte Dämpferelement gleich groß gewählt werden, beim Aufprall erfolgt dann eine Verdrängung des Materials des Dämpferelementes von der Ankerstange weg in entsprechende Ausgleichsräume, die im Einsatzbereich des Dämpferelementes beispielsweise in einer im Magnetkern vorgesehenen Ausnehmung zur Verfügung gestellt werden.
Das Dämpferelement weist eine axiale Länge auf, das heißt, eine Länge gesehen in Richtung der Bewegung des Ankers beziehungsweise der Ankerstange, die in diesem Zusammenhang als axiale Länge definiert ist. Die axiale Länge definiert insgesamt die Dicke beziehungsweise Tiefe des Dämpferelementes und ist auf die im Einsatzbereich vorhandenen Raumverhältnisse abgestimmt. Neben der axialen Länge verfügt das Dämpferelement selbstverständlich auch über eine Breite beziehungsweise einen Durchmesser, der ebenfalls an die Einsatzposition des Dämpferelementes im Elektromagneten abgestimmt ist.
Eine als vorteilhaft angesehene Ausführungsform des Dämpferelementes sieht vor, dass die axiale Länge des am Dämpferelement vorgesehenen Außenbereiches, der die mantelflächenartige Dichtfläche trägt circa 30 bis 60%, bevorzugt 40 bis 50% der axialen Gesamtlänge des Dichtelementes beträgt. Dem gegenüber steht der Aufprallbereich, der auf die Gesamtstruktur des Dämpferelementes gesehen, ebenfalls eine axiale Länge aufweist. Zusätzlich hierzu weist der Aufprallbereich selbstverständlich auch einen Durchmesser auf, der sich über die axiale Länge des Aufprallbereiches hin verändern kann. Die Durchmesserveränderung wird dabei durch die Formgebung des Aufprallbereiches festgelegt beziehungsweise definiert. Als günstig wird angesehen, wenn die axiale Länge des Aufprallbereiches circa 30 bis 60%, bevorzugt circa 40 bis 50% des Dämpferelementes beträgt. Zusätzlich weist das erfindungsgemäße Dämpferelement in bevorzugten Ausführungsformen einen Überstand auf, der die innere Dichtungsanordnung, wie zuvor beschrieben, beinhaltet und als die axiale Länge des Dämpferelementes verlängernder Bereich des Dämpferelementes anzusehen ist. Als günstig wird in diesem Zusammenhang angesehen, wenn die axiale Länge des Überstandes beziehungsweise der inneren Dichtungsanordnung 0 bis 40%, bevorzugt 0 beziehungsweise 5 bis 20% der Gesamtlänge des Dämpferelementes beträgt. Die gesamte axiale Länge des Dämpferelement setzt sich dabei aus der Summe der axialen Längen des Außenbereichs, des Aufprallbereichs und des Überstandes zusammen und definiert damit auch die Länge beziehungsweise Tiefe des Einsetzbereiches des Dämpferelementes beziehungsweise einer Ausnehmung im Elektromagneten oder Magnetkern. Diese können selbstverständlich an der Stelle, an der das Einsetzen des Dämpferelementes vorgesehen ist, eine Verlängerung oder Aufweitung aufweisen. Ebenfalls denkbar ist eine napfartige Ausnehmung beziehungsweise Vertiefung, in die das Dämpferelement eingesetzt wird. Verlängerung beziehungsweise napfartige Vertiefung sind an der vom Ankerraum beziehungsweise dem dort vorgesehenen Luftspalt abgewandten Seite des Elektromagneten oder dem gegenüberliegend vorgesehen.
Gesehen auf die axiale Länge des Dämpferelementes befindet sich das Federelement bevorzugt mittig im Dämpferelement angeordnet. Das heißt, die Abstände zum Aufprallbereich und zum Überstand mit innerer Dichtungsanordnung ist jeweils gleich beziehungsweise annähernd gleich. Die Anordnung des Federelementes kann dabei auch in Abstimmung an die jeweilige Funktionalität des Dämperelementes beziehungsweise die räumlichen Gegebenheiten am Einsatzpunkt oder Ort des Dämpferelementes abgestimmt werden. Ebenfalls durch die Lage des Federelementes im Dämpferelement definiert wird die Dämpfungsleistung beziehungsweise die Federwirkung des Federelementes. Neben der mittigen Anordnung mit annähernd gleichen Abständen zu Eingang und Ausgang der Durchdringungsöffnung kann eine Verschiebung der Position des Federelementes im Dämpferelement vorgesehen werden und dieses weiter zum Bereich des Eingangs der Durchdringungsöffnung, das heißt, der dem Anker beziehungsweise Ankerraum zugeordneten Ende des Dämpferelementes beziehungsweise in entgegengesetzter Richtung in Richtung des Austrittsbereichs der Ankerstange aus dem Dämpferelement angeordnet werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung beziehungsweise alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dämpferelementes sieht vor, dass in Richtung vom Aufprallbereich zum Abstützbereich gesehen das Federelement vor dem Außenbereich angeordnet ist. Die Positionierung des Federelementes ist auch hier abhängig von den räumlichen Gegebenheiten im Elektromagneten beziehungsweise der gewünschten Feder- beziehungsweise Dämpfungswirkung.
Eine als vorteilhaft angesehene Ausführung des Dämpferelementes sieht vor, dass der Innendurchmesser der Durchdringungsöffnung im Eintrittsbereich, das heißt auf der dem Anker beziehungsweise dem Ankerraum zugewandten Seite größer ausgebildet ist als am Austrittsbereich der Ankerstange, das heißt an dem vom Ankerraum abgewandten Ende des Dämpferelementes. Ebenfalls als vorteilhaft wird angesehen, wenn das Verhältnis von Gesamtdurchmesser zu Durchmesser der Austrittsöffnung beziehungsweise Durchdringungsöffnung ein Verhältnis von 3:1 aufweist, wobei insbesondere auch ein Verhältnis von 2:1, 2,5:1, 3,5:1 und 4:1 denkbar und möglich ist. Sämtliche Zwischenwerte sind ebenfalls von der Erfindung umfasst.
Das Federelement, das einen Teil des Dämpferelementes ausbildet, kann ebenfalls über das Verhältnis von Außendurchmesser zu Innendurchmesser des Federelementes definiert werden. Das Verhältnis von Außendurchmesser zu Innendurchmesser liegt dabei bei bevorzugt 1,5:1, wobei hierbei insbesondere auch Abweichungen von diesem Verhältnis von +/–25, insbesondere +/–20, bevorzugt +/–10, insbesondere bevorzugt +/–5% vorliegen können und gleichermaßen von der Erfindung umfasst sind. Vorteile hiervon sind, dass über das Verhältnis von Außendurchmesser zu Innendurchmesser eine Einstellung der Federkonstante des Federelementes erfolgen kann und gleichzeitig eine Abstimmung der Dimension des Federelementes auf das Dämpferelement möglich ist.
Dem gegenüber weist der Außendurchmesser des Dämpferelementes zum Außendurchmesser des Federelementes bevorzugt ein Verhältnis von 1,6:1 auf. Selbstverständlich kann auch hier das Verhältnis größer oder kleiner gewählt sein, bevorzugt um 25% größer oder kleiner, insbesondere bevorzugt um 20% größer oder kleiner, besonders bevorzugt um 10% größer oder kleiner.
Als vorteilhaft erweist es sich, wenn das Federelement einen Außendurchmesser aufweist, der in etwa dem Außendurchmesser des Prallringes, der an der Ankerstange angeordnet ist, entspricht. Hierdurch wird die Möglichkeit zum Eintrag von Aufprallenergie in das Federelement wesentlich verbessert und die Ableitung beziehungsweise Ausleitung der Aufprallenergie vereinfacht beziehungsweise verbessert.
Das Dämpferelement zeichnet sich durch ein Verhältnis von axialer Gesamtlänge zur axialen Länge des äußeren Abdichtbereiches beziehungsweise mantelflächenartiger Dichtfläche von 2,5:1 aus. Selbstverständlich kann auch hier das Verhältnis ein Intervall von 0 bis 25%, bevorzugt 0 bis 20%, insbesondere bevorzugt 0 bis 10% aufweisen.
Die Erfindung umfasst zudem einen wie eingangs bereits beschriebenen Elektromagneten. Bei diesem ist in einem Ankerraum ein Anker beweglich gelagert und der Elektromagnet weist eine Wicklungen von mit elektrischem Strom beaufschlagbarem Draht aufweisende Spule auf. Der Anker steht mit einer Ankerstange in Wirkverbindung, die einen den Ankerraum zumindest einseitig begrenzenden Magnetkern durchdringt. Auf ihrer vom Ankerraum abgewandten Seite, das heißt in dem vom Ankerraum abgewandten Bereich des Magnetkerns, trägt die Ankerstange ein Dämpferelement beziehungsweise ist der Ankerstange ein Dämpferelement zugeordnet, das eine Durchdringungsöffnung aufweist, durch welche die Ankerstange ragt beziehungsweise geführt ist. Das Dämpferelement kann dabei bevorzugt wie zuvor beschrieben ausgebildet werden. Die Ankerstange trägt zusätzlich auf ihrem vom Ankerraum abgewandten Bereich einen Prallring. Bei Bestromung des Elektromagneten und der damit verbundenen Beschleunigung des Ankers und der daran angeordneten Ankerstange, wirkt dieser Prallring mit dem Dämpferelement zusammen und bremst bei Kontakt mit dem Dämpferelement die Ankerstangenbewegung ab. Das Dämpferelement ist dabei so ausgeführt, dass die über den Prallring in das Dämpferelement eingetragene Aufprallenergie wirksam vernichtet, komprimiert beziehungsweise abgeleitet wird.
Als günstig erweist es sich in diesem Zusammenhang, wenn der Prallring zwischen Dämpferelement und Magnetkern vorgesehen ist. Als besonders vorteilhaft erweist es sich in diesem Zusammenhang, dass das Dämpferelement wie auch der Prallring außerhalb des Ankerraums und außerhalb des dort vorgesehenen Luftspaltes angeordnet beziehungsweise vorgesehen sind. Es ergeben sich hieraus Vorteile bei der Führung beziehungsweise Ausbildung des Magnetfeldes beziehungsweise der Magnetfeldlinien. Ein störendes Element ist hier im Ankerraum nicht mehr vorhanden, da eine Verlagerung in den Magnetkern beziehungsweise in den Bereich außerhalb des Ankerraums erfolgt. Hieraus ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung bei der Einstellung der Elektromagnetkennlinien und eine verbesserte Funktion des Elektromagneten.
Im Gegensatz zu Elektromagneten, die kein Dämpferelement aufweisen beziehungsweise solchen Elektromagneten, bei denen das Dämpferelement im Ankerraum vorgesehen ist, ergeben sich wesentlich geringere Geräuschemissionen, die durch den Aufprall des Prallringes beziehungsweise des Ankers in herkömmlichen Elektromagneten stattfinden, bei denen kein Dämpferelement vorgesehen ist.
Der Prallring beziehungsweise ein Prallelement wie beispielsweise ein Vorsprung, eine Nase, Noppe, Leiste oder ein Flansch, ist insbesondere einstückig auf der Ankerstange angeordnet und kann bei der Herstellung der Ankerstange berücksichtigt beziehungsweise an dieser angeformt werden. Eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektromagneten sieht vor, dass der Prallring als separates Bauteil hergestellt wird und in einem Füge-, Verbindungs- oder Verpressvorgang mit der Ankerstange lagestabil verbindbar ist. Der Prallring oder das Prallelement wird in dieser Ausführungsform nach Einsetzen der Ankerstange beziehungsweise des Ankers im Elektromagneten und beispielsweise auch nach Einbau des Magnetkerns, auf die Ankerstange aufgeschoben und mit dieser verpresst beziehungsweise in sonstiger geeigneter Art und Weise verbunden, beispielsweise verschweißt oder verklebt.
Als günstig wird angesehen, auch unter Gesichtspunkten der Ableitung beziehungsweise Vernichtung oder Kompensation der Aufprallenergie durch das Dämpferelement, wenn das Verhältnis der Ringbreite des Prallringes zur Ringbreite des Federelementes in einem Bereich von 0,8 bis 1,2, bevorzugt von 0,9 bis 1,1 liegt. Der Prallring trifft günstigerweise auf den am Dämpferelement vorgesehenen Aufprallbereich auf. Hier erfolgt bereits eine Ableitung beziehungsweise Aufnahme der Aufprallenergie durch das elastische Dämpferelement. Dieses weicht vom Prallring weg insbesondere in radialer Richtung aus, wodurch die eingetragene Aufprallenergie aufgezehrt wird. Es kommt somit zum wirksamen Abbremsen der Ankerstange. Ist im Dämpferelement zusätzlich ein strukturierter Aufprallbereich, beispielsweise ein segmentartig oder segmentisch unterteilter Aufprallbereich mit vorstehenden Aufschlagsflächen und gegenüber diesen zurückgesetzten Entlastungsflächen vorgesehen, so kann eine noch effizientere Abbremsung beziehungsweise Ableitung der Aufprallenergie erfolgen, da zusätzlicher Ausweichraum für das elastische Material geschaffen wird.
Eine Weiterbildung des Elektromagneten, die als vorteilhaft angesehen wird, sieht vor, dass das Dämpferelement in einer Ausnehmung am oder im Magnetkern angeordnet ist. Selbstverständlich besteht hier die Möglichkeit, dass der Magnetkern einen Vorsprung oder angesetzten Kragen aufweist beziehungsweise eine hülsen- oder napfartige Erweiterung zeigt, in die das Dämpferelement eingesetzt beziehungsweise in der das Dämpferelement gehalten ist. Das Dämpferelement, das bevorzugt einen Abstützbereich aufweist, erlaubt es in diesem Zusammenhang, dass ein ebenfalls im Magnetkern beziehungsweise dem Einsetzbereich für das Dämpferelement einsetzbarer Abstützring sich auf dem Abstützbereich abstützt. Der Abstützring steht dabei in enger Verbindung mit dem Abstützbereich und verhindert einen Austrag des Dämpferelementes aus dem Elektromagneten beziehungsweise Magnetkern bei Aufprall des Prallringes. Der Abstützring sichert somit das Dämpferelement beziehungsweise dessen Position im Elektromagneten.
In den Zeichnungen ist die Erfindung insbesondere in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Es zeigen:
1 eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektromagneten in Schnittdarstellung
2a eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dämpferelementes in seitlicher Schnittdarstellung
2b eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dämpferelementes, ebenfalls in Schnittdarstellung
In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher, sofern nicht zweckmäßig, nicht erneut beschrieben.
1 zeigt einen Elektromagneten 9 in einer möglichen Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Elektromagnet 9 weist einen Ankerraum 29 auf, in dem ein Anker 2 beweglich gelagert ist. Der Elektromagnet 9 weist zudem eine Wicklungen von mit elektrischem Strom beaufschlagbarem Draht aufweisende Spule 90 auf. Der Anker 2 steht mit einer Ankerstange 20 in Wirkverbindung. Diese Ankerstange 20 durchdringt einen den Ankerraum 29 zumindest einseitig begrenzenden Magnetkern 91. Bei Bestromung des Elektromagneten 9 bewegt sich der Anker 2 und die daran angeordnete Ankerstange 20 in Achsrichtung 17 des Elektromagneten 9. Der Magnetkern 91 weist ein eingesetztes Dämpferelement 1 auf. Dieses ist an der vom Ankerraum 29 abgewandten Seite des Magnetkerns 91 eingesetzt. Die Ankerstange 20 durchdringt gleichermaßen das Dämpferelement 1 und tritt dann aus dem Ankerraum 29 beziehungsweise Magnetkern 91 aus. Das Dämpferelement 1 weist hierzu eine Durchdringungsöffnung 11 auf, wie diese beispielsweise der 2a entnehmbar ist. Die Ankerstange 20 trägt zudem einen Prallring 21. Dieser ist zwischen dem Ankerraum 29 und dem Dämpferelement 1 an der Ankerstange 20 angeordnet. Der Prallring 21 ist dabei in dem Bereich der Ankerstange 20 vorgesehen, der sich außerhalb des Ankerraums 29 und innerhalb des Magnetkerns 91 befindet. Der Prallring 21 trifft bei Bestromung und damit einhergehender Ankerbewegung des Elektromagneten 9 auf das Dämpferelement 1 auf und bremst dabei die Ankerstange 20 ab.
Das Dämpferelement 1 selbst ist in einer Ausnehmung 92 des Magnetkerns 91 eingesetzt. Zusätzlich zur Ausnehmung 92 weist der Magnetkern 91 einen umlaufenden Kragen im Bereich der Ausnehmung 92 auf, der den Magnetkern 91 teilweiste überragt und teilweise die Aufnahme für das Dämpferelement 1 zur Verfügung stellt.
In die Ausnehmung 92 wird bei Montage des Elektromagneten 9 das Dämpferelement 1 eingesetzt und zusätzlich durch den Abstützring 93 gegen Herausfallen gesichert. Der Abstützring 93 kontaktiert dabei den Abstützbereich 16 am Dämpferelement 1. Bei herkömmlichen, in 1 nicht gezeigten Elektromagneten 9 fehlt das Dämpferelement 1 entweder vollständig oder aber dieses ist im Ankerraum 29 angeordnet und beeinflusst hierbei die Ausbildung eines elektromagnetischen Feldes in ungünstiger Art und Weise. Diese Nachteile herkömmlicher Elektromagnete 9 werden durch den erfindungsgemäßen Elektromagneten 9 überwunden.
In einer weiteren, alternativen Variante des erfindungsgemäßen Elektromagneten 9 ist das Dämpferelement 1 an der gegenüberliegenden Seite des Ankerraumes 29, im Bereich des Ankers 2 vorgesehen und dämpft dort die Aufprallenergie des Ankers 2 unmittelbar, beispielsweise bei dessen Rückstellbewegung. Weitere alternative Varianten des Elektromagneten 9, die gleichermaßen von der Erfindung umfasst sind, sehen die Anordnung von zwei Dämpferelementen 1 im Elektromagneten 9 vor. So kann hierbei beispielsweise ein Dämpferelement 1 nach wie vor im Ankerraum 29 angeordnet werden, während ein zweites Dämpferelement 1 im Austrittsbereich der Ankerstange 20 vorgesehen wird. Hierdurch kann die Dämpfungsleistung wesentlich verbessert werden.
Das Dämpferelement 1 übernimmt neben der Dämpfungsleistung, das heißt neben dem Abbremsen der Ankerstange 20 und der Aufnahme von über dem Prallring 21 eingetragenen Aufprallenergie auch eine Dichtfunktion für den Elektromagneten 9. So wird durch das Dämpferelement 1 wirksam der Austrittsbereich der Ankerstange 20 abgedichtet und das Eindringen von Medien, die sich im Außenbereich des Elektromagneten 9 befinden, verhindert. Eine Abdichtung erfolgt zum einen über den äußeren Dichtbereich 32 (vgl. 2a), der im Ausführungsbeispiel unmittelbar an den Innenwänden der Ausnehmung 92 anliegt und zusätzlich über Dichtleisten 34 verfügt, die hier eine wirkungsvolle Abdichtung ermöglichen. Somit wird hier ein Einkriechen von Medien in das Innere des Elektromagneten 9 durch das Dämpferelement 1 wirksam verhindert. Unmittelbar an der Ankerstange 20 anliegend weist das Dämpferelement 1 eine innere Dichtungsanordnung 30 (vgl. 2a) auf. Diese innere Dichtungsanordnung 30 verfügt über eine ringartige Dichtlippe 31 (vgl. 2a), die direkt an der Ankerstange 20 anliegt und hier eine Abdichtung gewährleistet. Die Länge der Dichtlippe 31 richtet sich dabei nach der gewünschten Dichtleistung sowie nach Art des Mediums gegenüber dem der Elektromagnet 9 abgedichtet werden soll. Insgesamt sind die Dichtlippen 31 derart ausgebildet, dass ein dauerhaftes Anliegen an der Ankerstange 20 sichergestellt ist. Auch bewirken die Dichtlippen 31 auf ihrer von der Ankerstange 20 abgewandten Oberfläche ein Abstreifen von an der Ankerstange 20 haftenden Medienresten, so dass auch hierdurch ein Eintrag in das Innere des Elektromagneten 9 wirksam verhindert werden kann. Zusätzlich zum Abstützring 93 kann eine weitere Abschlussscheibe (in 1 nicht gezeigt) in die Ausnehmung 92 eingesetzt werden, um diese und das darin angeordnete Dämpferelement 1 abzuschließen. Diese Scheibe kann dann eine Ausnehmung beziehungsweise Öffnung oder Bohrung aufweisen, durch die die Ankerstange 20 geführt ist. Die Ausnehmung 92 selbst ist, wie in 1 erkennbar, stufen- oder treppenartig ausgebildet und weist insgesamt eine napfartige Konfiguration auf, in die das Dämpferelement 1 eingelegt ist. Das Dämpferelement 1 liegt mit seiner äußeren Dichtungsanordnung 32 beziehungsweise dem Abschnitt des Dämpferelement 1, der den größten Durchmesser des Dämpferelementes 1 definiert, auf der ersten, in die Ausnehmung 92 einstehenden Stufe 19 auf und wird durch diesen gehalten. Das Dämpferelement 1 weist hierzu eine zusätzliche Schulter 18 auf, die mit der Stufe 19 in der Ausnehmung 92 in Kontakt steht. Im übrigen weist das Dämpferelement 1 nur wenige Kontaktpunkte mit der Ausnehmung 92 auf, sodass ein Ausweichen des Dämpferelementes 1 beziehungsweise des das Dämpferelement bildenden elastischen Materials innerhalb der Ausnehmung 92 möglich ist. Hierdurch kann die Aufprallenergie, die über den Prallring 21 in das Dämpferelement 1 eingetragen wird, wirksam abgeleitet beziehungsweise durch die elastische Verformung des Dämpferelementes 1 kompensiert werden.
2a zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dämpferelementes 1. Dieses weist einen Dämpferelementkörper auf, der aus einem elastisch verformbaren, insbesondere Elastomermaterial gebildet ist. Das Dämpferelement 1 kann dabei beispielsweise in einem Spritzgießverfahren oder in sonstiger geeigneter Art und Weise hergestellt werden. Selbstverständlich ist auch das Schneiden des Dämpferelementes 1 aus einem Vollmaterial denkbar. Im Dämpferelement 1 findet sich zur Realisierung einer Federeigenschaft das Federelement 5, das im Ausführungsbeispiel als V-förmiger Ring 50 mit insgesamt zwei Schenkeln 51, 52 ausgebildet ist. Die Schenkel 51, 52 definieren eine Öffnung 54 des Federelementes 5. Der Scheitelpunkt 53 des V-förmigen Rings 50 beziehungsweise der Schenkel 51, 52 ist im Ausführungsbeispiel der 2a in dem Dämpferelement 1 eingesetzt beziehungsweise befindet sich im Dämpferelement 1. In einer alternativen Ausführungsform kann der V-förmige Ring 50 auch eine umgekehrt zu der hier dargestellten ausgeführte Konfiguration aufweisen. Der Scheitelpunkt 53 liegt dann im Bereich der Öffnung 54 während die beiden Schenkel 51, 52 des V-förmigen Ringes in dem Dämpferelement 1 aufgenommen sind. Neben der hier dargestellten Konfiguration als V-förmiger Ring 50 besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, dass das Federelement 5 als balgartige Feder, als Tellerfeder oder dergleichen ausgebildet ist. Selbstverständlich kann das Federelement 5 auch eine N- oder W-förmige beziehungsweise Z-förmige Konfiguration aufweisen. Die Ausgestaltung des Federelementes 5 ist dabei in Abhängigkeit von der jeweils gewünschten Federwirkung auszuwählen. Das Dämpferelement 1 verfügt über eine Durchdringungsöffnung 11, durch die im Einbaufall die Ankerstange 20 ragt. In der wie in 2a dargestellten Ausführungsform des Dämpferelementes 1 weist die Durchdringungsöffnung 11 eine Innenwand 10 auf, die sich beiderseits des Federelementes 5 im Dämpferelement 1 erstreckt. Die Durchdringungsöffnung 11 weist im, im Ausführungsbeispiel der 2a, rechts des Federelementes 5 gesehenen Bereich einen größeren Durchmesser d₁, d₂ auf als im dem Bereich der in 2a links des Federelementes 5 angeordnet ist. Es bildet sich durch den veränderlichen Innendurchmesser d₁, d₂ des Dämpferelementes 1 somit eine ringartige Dichtlippe 31 aus, die an der Ankerstange 20 anliegt. Dem gegenüber stellt der vergrößerte Durchmesser d₂ des Dämpferelementes 1 Raum für ein Ausweichen des elastischen Materials des Dämpferelementes zur Verfügung, wenn eine Beaufschlagung des Dämpferelementes 1 durch den Prallring 21 an der Ankerstange 20 erfolgt. Das Dämpferelement 1 verfügt endseitig, das heißt auf seiner im Einbauzustand dem Prallring 21 zugewandten Ende, einen Aufprallbereich 13 auf, der im Abbremsungsfall mit dem Prallring 21 zusammenwirkt. Der Aufprallbereich 13 stellt hierfür eine Aufschlagfläche 14 zur Verfügung, die direkt durch den Prallring 21 kontaktiert wird. Neben der Aufschlagfläche 14 beziehungsweise den mehreren Aufschlagflächen 14 sind im Aufprallbereich 13 zusätzlich zurückgesetzte Entlastungsflächen 15 vorgesehen, die zwischen den Aufschlagflächen 14 angeordnet sind. Dies führt zu einer insgesamt segmentartigen Unterteilung der Aufschlagfläche 14. Die vorstehenden Bereiche der Aufschlagfläche 14 werden direkt vom Prallring 21 kontaktiert und nehmen die Aufprallenergie auf. Hierdurch kommt es zu einer elastischen Verformung des Dämpferelementes 1. Die Aufschlagflächen 14 dehnen sich dabei in Richtung der Entlastungsflächen 15 aus und kompensieren somit die über den Prallring 21 eingetragene Aufprallenergie. Die übrige Aufprallenergie, die nicht bereits hierdurch aufgenommen beziehungsweise kompensiert wird, führt zu einer Kompression des Federelementes 5, wodurch es zu einer weiteren Dämpfung beziehungsweise Abbremsung der Ankerstange 20 kommt.
Selbstverständlich umfasst die Erfindung auch solche Ausführungsformen des Dämpferelementes, die eine durchgehende Aufschlagfläche 14, das heißt ohne segmentartige Unterteilung, aufweisen. Hierbei wird die komplette Aufschlagfläche 14 als Prallfläche für den Prallring 21 zur Verfügung gestellt und die Aufprallenergie direkt und unmittelbar ins Dämpferelement 1 beziehungsweise das Federelement 5 abgeleitet. Neben der hier dargestellten planen Ausführung des Aufprallbereiches 13 besteht selbstverständlich die Möglichkeit, dass dieser Bereich ballig, bombiert oder sphärisch ausgebildet ist. Auch ist die Anordnung von wulst-, ring- oder nutartigen Strukturen im Aufprallbereich 13 beziehungsweise auf der Aufschlagfläche 14 denkbar.
Das Dämpferelement 1, wie in 2a dargestellt, verfügt zusätzlich über einen sich radial zur Durchdringungsöffnung 11 erstreckenden Außenbereich 12, an dessen äußerer Umfangs- beziehungsweise Mantelfläche 32 eine äußere Dichtungsanordnung 32 vorgesehen ist. Diese äußere Dichtungsanordnung 32 weist Dichtleisten 34 auf, die direkt in der Ausnehmung 92 des Magnetkerns 91 eingesetzt sind und mit der dortigen Innenfläche zusammenwirken. Die Dichtleisten 34, deren Anzahl nicht auf die in 2a gezeigte beschränkt ist, gewährleisten eine sichere Abdichtung der Ausnehmung 92 im Magnetkern 91 gegenüber dem Eindringen von Medien oder dergleichen. Dem radialen Außenbereich 12 zugeordnet und durch die radiale Erweiterung des Dämpferelementes 1 gebildet ist ein Abstützbereich 16, an der dem Aufprallbereich 13 gegenüberliegenden Seite des Dämpferelementes 1. Dieser Abstützbereich 16 stützt sich im Einbaufall, wie in 1 dargestellt, an einem Abstützring 93 ab und sichert somit das Dämpferelement 1 in seiner Position im Elektromagneten 9.
Insgesamt kann durch das erfindungsgemäße Dämpferlement 1, wie dieses in einer möglichen Ausführungsform in den 2a und 2b dargestellt ist, auch eine Magnetgeräuschdämpfung erreicht werden, da ein wesentlicher Teil der Aufprallenergie der bewegten Ankerstange 20 durch das Dämpferelement 1 aufgenommen und daher nicht in eine Geräuschemission umgewandelt wird. Das Dämpferelement 1, das elastisch ausgeführt ist, wird bei Auftreffen eines an der Ankerstange 20 vorgesehenen Prallringes 21 elastisch verformt und nimmt dabei die Aufprallenergie auf, wodurch es zu einem Abbremsen der Ankerstange 20 und zur Verringerung beziehungsweise Verhinderung einer Geräuschemission kommt. Die am Überstand 35 vorgesehenen Dichtungslippe 31 verbessert die Dichtleistung wesentlich.
2b zeigt das in Zusammenhang mit 2a beschriebene Dämpferelement 1. Dargestellt sind hier die verschiedenen Durchmesser d₁, d₂, d₃ beziehungsweise Längen l₁, l₂, l₃, l₄, l₅ des Dämpferelementes 1. Gezeigt ist zum einen die axiale Gesamtlänge l₁ des Dämpferelementes 1. Diese setzt sich zusammen aus einer axialen Länge l₃ eines am Dämpferelement 1 vorgesehenen Überstandes 35 (vgl. 2a), der axialen Länge l₂ des den Außenbereich 12 aufweisenden Abschnittes des Dämpferelementes 1 sowie der axialen Länge l₄ des Aufprallbereiches 13, das heißt des Abschnittes, der zum einen die Plane, unter Umständen segmentierte Aufschlägfläche 14 zur Verfügung stellt und zum anderen eine im Ausführungsbeispiel der 2b bombierte Form aufweist, um die eingetragene Aufprallenergie wirksam in das Dämpferelement 1 beziehungsweise das Federelement 5 abzutragen beziehungsweise abzuleiten.
Die Längen l₂ bis l₄ verteilen sich dabei bevorzugt im Verhältnis 1:2:2, l₃:l₂:l₄, auf die Gesamtlänge l₁. Gleichzeitig besteht die Möglichkeit, dass die axiale Länge l₂ des Außenbereiches 12 des Dämpferelementes 1 zwischen 20 und 70%, bevorzugt zwischen 30 und 60%, insbesondere zwischen 40 und 50% der axialen Gesamtlänge l₁ des Dämpferelementes 1 ausmacht. Die axiale Länge l₄ des Aufprallbereiches 13 kann ebenfalls zwischen 20 bis 60%, bevorzugt zwischen 30 und 60%, inbesondere zwischen 40 und 50% der axialen Gesamtlänge l₁ betragen. Die axiale Länge l₃ des Überstandes 35 der inneren Dichtungsanordnung 30, die nicht zwingend am Dämpferelement 1 vorgesehen werden muss, beträgt zwischen 0 und 40%, insbesondere zwischen 5 und 30%, besonders bevorzugt zwischen 10 und 20% der Gesamtlänge l₁ des Dämpferelementes 1. Insgesamt setzt sich die gesamte axiale Länge l₁ des Dämpferelementes 1 aus der Summe der axialen Längen l₂ bis l₄ zusammen.
Aus 2b kann entnommen werden, dass der Innendurchmesser d₁, d₂ der Durchdringungsöffnung 11 veränderlich ist. Im Ausführungsbeispiel ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass der Innendurchmesser auf der die Aufschlagfläche 14 tragenden Seite des Dämpferelementes 1 größer ist als an der gegenüberliegenden Seite. An der gegenüberliegenden Seite liegt das Dämpferelement 1 beziehungsweise der dort vorgesehene Überstand 35 (vgl. 2a) an der Ankerstange 20, die durch das Dämpferelement 1 hindurchgeführt ist an, während der Innendurchmesser beziehungsweise die Innenwand 10 in dem Bereich, in dem die Ankerstange 20 in das Dämpferelement 1 eingeführt wird, gegenüber der Ankerstange 20 zurückweicht. Das Verhältnis des Durchmessers d₃ des Dämpferelementes 1 zum Durchmesser d₁ der Durchdringungsöffnung 11 liegt im Bereich von 1,5 bis 4, bevorzugt von 2 bis 3,5, bevorzugt von 2,8 bis 3,1.
In einer möglichen Ausführungsform des Dämpferelementes 1 schließt dieses unterseitig, das heißt auf seiner von dem Ankerraum 29 abgewandten Seite bündig mit dem Federelement 5 ab. Hieraus ergibt sich dann eine axiale Gesamtlänge l₅ des Dämpferelementes 1, die geringer ist als die in der 2b gezeigte axiale Gesamtlänge l₁. Hieraus ergibt sich dann ein Verhältnis der axialen Länge l₄ des Aufprallbereiches 13 zur axialen Gesamtlänge l₅ von 1:3, beziehungsweise bevorzugt 1:1, günstiger Weise 1:4.
Um eine besonders günstige Ableitung der Aufprallenergie zu erreichen, sehen Ausführungsformen der Erfindung vor, dass das Verhältnis von axialer Gesamtlänge l₁ des Dämpferelementes 1 zur axialen Länge l₂ des Außenbereiches 12 im Bereich von 1 bis 3, bevorzugt von 1,5 bis 2,8, bevorzugt von 2,4 bis 2,6 liegt.
Über die Dimensionierung des Federelementes 5 kann die Feder beziehungsweise Dämpferleistung des Dämpferelementes 1 eingestellt werden. Als günstig erweist es sich in diesem Zusammenhang, wenn das Verhältnis von axialer Gesamtlänge l₁ des Dämpferelementes zu axialer Länge g₁ des Federelementes 5 im Bereich von 1,5 bis 3,5, bevorzugt im Bereich von 2 bis 3, besonders bevorzugt im Bereich von 2,3 bis 2,6 liegt. Als besonders günstig wird ein Verhältnis von 2,6 angesehen. Ebenfalls von entscheidender Bedeutung für die Federspezifikation ist das Verhältnis von Innendurchmesser f₂ des Federelementes 5 zur axialen Gesamtlänge des Federelementes.
Das Verhältnis liegt hier beispielsweise im Bereich von 1,5 bis 3,5, bevorzugt von 2,5 bis 3,3, insbesondere bevorzugt im Bereich von 2,9 bis 3,1.
Das Verhältnis des Innendurchmessers d₁ der Durchdringungsöffnung 11 zur axialen Gesamtlänge l₁ des Dämpferelementes 1 liegt im Bereich von 0,8 bis 1,5, bevorzugt im Bereich von 0,9 bis 1,1, besonders bevorzugt im Bereich von 1.
Das Federelement 5 zeigt im Ausführungsbeispiel der 2b ein Verhältnis des Außendurchmessers f₁ zum Innendurchmesser f₂ das im Bereich von 0,5 bis 2, bevorzugt von 0,8 bis 1,6, besonders bevorzugt im Bereich von 1,6 liegt. Aus diesem Verhältnis ergibt sich die Federspezifikation beziehungsweise die Fähigkeit des Federelementes 5 Aufprallenergie aufzunehmen und abzuleiten.
Das Verhältnis des Außendurchmessers d₃ des Dämpferelementes 1 zum Außendurchmesser f₁ des Federelementes 5 liegt in einem Bereich von 0,7 bis 2, bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 1,7, besonders bevorzugt im Bereich von 1,6.
Der Durchmesser des Prallringes 21 entspricht im Wesentlichen dem Außendurchmesser f₁ des Federelementes 5. Hierdurch wird eine besonders vorteilhafte Ableitung der Aufprallenergie beziehungsweise ein zufriedenstellender Eintrag der Aufprallenergie in das Federelement 5 sichergestellt.
Der Abstützring 93 überdeckt in der Regel zwischen 10 und 40%, bevorzugt zwischen 15 und 30% des Abstützbereiches 16 des Dämpferelementes 1.
Der Vorschlag umfasst:
Ein Dämpferelement, insbesondere Anker- oder Ankerstangendämpferelement, welches zum Abbremsen eines bewegten Ankers (29) oder einer Ankerstange (20) dient, wobei das Dämpferelement (1) eine von einer Innenwand (10) begrenzte Durchdringungsöffnung (11) und einen radialen Außenbereich (12) aufweist, sowie aus elastischem Material, insbesondere einem Elastomer, besteht und wobei die Innenwand (10) eine innere Dichtungsanordnung (30) und/oder der Außenbereich (12) eine äußere Dichtungsanordnung (30) trägt oder aufweist.
Ein Dämpferelement wie zuvor beschrieben, wobei in dem Dämpferelement (1) ein Federelement (5) eingebettet angeordnet ist, das aus einem anderen Material besteht, als das elastische Material des Dämpferelementes (1).
Ein Dämpferelement wie zuvor beschrieben, wobei als elastisches Material des Dämpferelementes (1) Kautschuk, synthetischer Kautschuk, Fluorkautschuk, Tieftemperaturkautschuk, Nitrilkautschuk (NBR) oder Polyurethan (PU) vorgesehen ist.
Ein Dämpferelement wie zuvor beschrieben, wobei das Federelement (5) aus Federstahl besteht.
Ein Dämpferelement wie zuvor beschrieben, wobei das Federelement (5) ringartig ausgebildet ist, wobei im Schnitt gesehen der Ring (50) des Federelementes (5) zumindest teilweise V-förmig (51), N-förmig oder W-förmig ausgebildet ist.
Ein Dämpferelement wie zuvor beschrieben, wobei die Öffnung (52) des V-förmigen Ringes (50, 51) radial nach außen oder innen gerichtet ist.
Ein Dämpferelement wie zuvor beschrieben, wobei das Dämpferelement (1) endseitig einen Aufprallbereich (13) aufweist, der im Abbremsungsfall mit einem Prallring (21) zusammenwirkt und der Aufprallbereich (13) mindestens eine Aufschlagfläche (14) sowie zumindest eine hierzu zurückgesetzte Entlastungsfläche (15) aufweist.
Ein Dämpferelement wie zuvor beschrieben, wobei der Aufprallbereich (13) ballig, bombiert oder sphärisch ausgebildet.
Ein Dämpferelement wie zuvor beschrieben, wobei das Dämpferelement (1) an dem dem Aufprallbereich (13) abgewandten Ende einen, insbesondere im radialen Außenbereich (12) angeordneten Abstützbereich (16) aufweist.
Ein Dämpferelement wie zuvor beschrieben, wobei das Dämpferelement (1) auf der dem Aufprallbereich (13) abgewandten Seite an der Durchdringungsöffnung (11) eine eine innere Dichtungsanordnung (30) bildende, ringartige Dichtlippe (31) aufweist.
Ein Dämpferelement wie zuvor beschrieben, wobei der Abstützbereich (16) gegenüber der inneren Dichtungsanordnung (30) zurückgesetzt ist.
Ein Dämpferelement wie zuvor beschrieben, wobei die äußere Dichtungsanordnung (32) gebildet ist von einer mantelflächenartigen Dichtfläche (33).
Ein Dämpferelement wie zuvor beschrieben, wobei die Dichtfläche (33) zusätzlich mindestens eine, in Umfangsrichtung umlaufende Dichtleiste (34) aufweist.
Ein Dämpferelement wie zuvor beschrieben, wobei durch einen in Achsrichtung (17) der Durchdringungsöffnung (11) veränderlichen Innendurchmesser (d₁, d₂) der Durchdringungsöffnung (11).
Ein Dämpferelement wie zuvor beschrieben, wobei die axiale Länge (l₂) des Außenbereiches (12) circa 30 bis 60%, bevorzugt 40 bis 50% der axialen Gesamtlänge (l₁) des Dichtelementes (1) beträgt, die axiale Länge (l₄) des Aufprallbereiches (13) circa 30 bis 60%, bevorzugt circa 40 bis 50% und die axiale Länge (l₃) des Überstandes (35) der inneren Dichtungsanordnung (30) 0 bis 40%, bevorzugt 0 beziehungsweise 5 bis 20% der Gesamtlänge (l₁) des Dämpferelementes (1) beträgt, wobei die gesamte axiale Länge (l₁) des Dämpferelementes (1) aus der Summe der axialen Länge (l₂) des Außenbereiches (12), des Aufprallbereiches (13) und des Überstandes (35) gebildet ist.
Ein Dämpferelement wie zuvor beschrieben, wobei das Federelement (5) im Dämpferelement (1) mittig angeordnet ist.
Ein Dämpferelement wie zuvor beschrieben, wobei in Richtung vom Aufprallbereich (15) zum Abstützbereich (16) gesehen, das Federelement (5) vor dem Außenbereich (12) angeordnet ist.
Der Vorschlag betrifft auch einen Elektromagnet, bei welchem in einem Ankerraum der Anker (2) beweglich gelagert ist, der Elektromagnet (9) eine Wicklungen von mit elektrischem Strom beaufschlagbarem Draht aufweisende Spule (90) aufweist und der Anker (2) mit einer Ankerstange (20) in Wirkverbindung steht wobei die Ankerstange (20) einen den Ankerraum (29) zumindest einseitig begrenzenden Magnetkern (91) durchdringt und die Ankerstange (20) auf der dem Ankerraum (29) abgewandten Seite ein Dämpferelement (1) trägt, wobei das Dämpferelement (1) eine Durchdringungsöffnung (11) aufweist, durch welche die Ankerstange (20) ragt und das Dämpferelement (1) insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen ausgebildet ist, und die Ankerstange (20) auf der dem Ankerraum (29) abgewandten Seite einen Prallring (21) trägt, der bei Bestromung des Elektromagneten (9), im Zusammenwirken mit dem Dämpferelement (1) die Ankerstange (20) abbremst.
Einen Elektromagnet wie zuvor beschrieben, wobei der Prallring (21) zwischen Dämpferelement (1) und Magnetkern (91) vorgesehen ist.
Einen Elektromagnet wie zuvor beschrieben, wobei das Dämpferelement (1) zwischen Prallring (21) und Magnetkern (91) angeordnet ist.
Einen Elektromagnet wie zuvor beschrieben, wobei der Prallring (21) einstükkig auf der Ankerstange (20) angeordnet ist.
Einen Elektromagnet wie zuvor beschrieben, wobei der Prallring (21) als separates Bauteil hergestellt und hernach in einem Füge-, Verbindungs- oder Verpressvorgang mit der Ankerstange (20) lagestabil verbindbar ist.
Einen Elektromagnet wie zuvor beschrieben, wobei das Verhältnis der Ringbreite des Prallrings (21) zur Ringbreite des Federelementes (5) in einem Bereich von 0,8 bis 1,2, bevorzugt von 0,9 bis 1,1 liegt.
Einen Elektromagnet wie zuvor beschrieben, wobei das Dämpferelement (1) in einer Ausnehmung (92) am oder im Magnetkern (91) angeordnet ist und sich das Dämpferelement (1) über seinen Abstützbereich (16) an einem Abstützring (93) abstützt.
Einen Elektromagnet wie zuvor beschrieben, wobei das Verhältnis des Außendurchmessers des Prallringes (21) zum Innendurchmesser des Abstützringes (93) im Bereich von 0,8 bis 1,2, bevorzugt von 0,9 bis 1,1 liegt.
Die im Zusammenhang mit den einzelnen Ausführungsformen des Vorschlags beschriebenen Merkmale, Teilmerkmale und/oder Merkmalskombinationen können selbstverständlich beliebig kombiniert werden, um den erfindungsgemäßen Gegenstand vorteilhaft weiterzubilden. Auch die Kombinationen von Merkmalen, Teilmerkmalen und/oder Merkmalskombinationen aus Ansprüchen verschiedener Anspruchskategorien sind gleichermaßen umfasst.
Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.
Sollte sich hier bei näherer Prüfung, insbesondere auch des einschlägigen Standes der Technik, ergeben, dass das eine oder andere Merkmal für das Ziel der Erfindung zwar günstig, nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist. Auch eine solche Unterkombination ist von der Offenbarung dieser Anmeldung abgedeckt.
Es ist weiter zu beachten, dass die in den verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung beliebig untereinander kombinierbar sind. Dabei sind einzelne oder mehrere Merkmale beliebig gegeneinander austauschbar. Diese Merkmalskombinationen sind ebenso mit offenbart.
Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Merkmale, die nur in der Beschreibung offenbart wurden oder auch Einzelmerkmale aus Ansprüchen, die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit als von erfindungswesentlicher Bedeutung zur Abgrenzung vom Stande der Technik in den oder die unabhängigen Anspruch/Ansprüche übernommen werden, und zwar auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen erwähnt wurden beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders günstige Ergebnisse erreichen.

Claims

Dämpferelement, insbesondere Anker- oder Ankerstangendämpferelement, welches zum Abbremsen eines bewegten Ankers (2) oder einer Ankerstange (20) dient, wobei das Dämpferelement (1) eine von einer Innenwand (10) begrenzte Durchdringungsöffnung (11) und einen radialen Außenbereich (12) aufweist, sowie aus elastischem Material, insbesondere einem Elastomer, besteht und wobei die Innenwand (10) eine innere Dichtungsanordnung (30) und/oder der Außenbereich (12) eine äußere Dichtungsanordnung (32) trägt oder aufweist.
Dämpferelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Dämpferelement (1) ein Federelement (5) eingebettet angeordnet ist, das aus einem anderen Material besteht, als das elastische Material des Dämpferelementes (1) und/oder als elastisches Material des Dämpferelementes (1) Kautschuk, synthetischer Kautschuk, Fluorkautschuk, Tieftemperaturkautschuk, Nitrilkautschuk (NBR) oder Polyurethan (PU) vorgesehen ist und/oder das Federelement (5) aus Federstahl besteht.
Dämpferelement nach einem der vorhergehenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (5) ringartig ausgebildet ist, wobei im Schnitt gesehen der Ring (50) des Federelementes (5) zumindest teilweise V-förmig, N-förmig oder W-förmig ausgebildet ist und/oder die Öffnung (54) des V-förmigen Ringes (50) radial nach außen oder innen gerichtet ist.
Dämpferelement nach einem der vorhergehenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpferelement (1) endseitig einen Aufprallbereich (13) aufweist, der im Abbremsungsfall mit einem Prallring (21) zusammenwirkt und der Aufprallbereich (13) mindestens eine Aufschlagfläche (14) sowie zumindest eine hierzu zurückgesetzte Entlastungsfläche (15) aufweist, insbesondere wobei der Aufprallbereich (13) ballig, bombiert oder sphärisch ausgebildet und/oder das Dämpferelement (1) an dem dem Aufprallbereich (13) abgewandten Ende einen, insbesondere im radialen Außenbereich (12) angeordneten Abstützbereich (16) aufweist und/oder das Dämpferelement (1) auf der dem Aufprallbereich (13) abgewandten Seite an der Durchdringungsöffnung (11) eine eine innere Dichtungsanordnung (30) bildende, ringartige Dichtlippe (31) aufweist.
Dämpferelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützbereich (16) gegenüber der inneren Dichtungsanordnung (30) zurückgesetzt ist und/oder die äußere Dichtungsanordnung (32) gebildet ist von einer mantelflächenartigen Dichtfläche (33), insbesondere wobei die Dichtfläche (33) zusätzlich mindestens eine, in Umfangsrichtung umlaufende Dichtleiste (34) aufweist und/oder gekennzeichnet durch einen in Achsrichtung (17) der Durchdringungsöffnung (11) veränderlichen Innendurchmesser (d₁, d₂) der Durchdringungsöffnung (11).
Dämpferelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge (l₂) des Außenbereiches (12) circa 30 bis 60%, bevorzugt 40 bis 50% der axialen Gesamtlänge (l₁) des Dichtelementes (1) beträgt, die axiale Länge (l₄) des Aufprallbereiches (13) circa 30 bis 60%, bevorzugt circa 40 bis 50% und die axiale Länge (l₃) des Überstandes (35) der inneren Dichtungsanordnung (30) 0 bis 40%, bevorzugt 0 beziehungsweise 5 bis 20% der Gesamtlänge (l₁) des Dämpferelementes (1) beträgt, wobei die gesamte axiale Länge (l₁) des Dämpferelementes (1) aus der Summe der axialen Länge (l₂) des Außenbereiches (12), des Aufprallbereiches (13) und des Überstandes (35) gebildet ist.
Dämpferelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (5) im Dämpferelement (1) mittig angeordnet ist und/oder in Richtung vom Aufprallbereich (13) zum Abstützbereich (16) gesehen, das Federelement (5) vor dem Außenbereich (12) angeordnet ist.
Elektromagnet, bei welchem in einem Ankerraum (29) ein Anker (2) beweglich gelagert ist, der Elektromagnet (9) eine Wicklungen von mit elektrischem Strom beaufschlagbarem Draht aufweisende Spule (90) aufweist und der Anker (2) mit einer Ankerstange (20) in Wirkverbindung steht wobei die Ankerstange (20) einen den Ankerraum (29) zumindest einseitig begrenzenden Magnetkern (91) durchdringt und die Ankerstange (20) auf der dem Ankerraum (29) abgewandten Seite ein Dämpferelement (1) trägt, wobei das Dämpferelement (1) eine Durchdringungsöffnung (11) aufweist, durch welche die Ankerstange (20) ragt und das Dämpferelement (1) insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen ausgebildet ist, und die Ankerstange (20) auf der dem Ankerraum (29) abgewandten Seite einen Prallring (21) trägt, der bei Bestromung des Elektromagneten (9), im Zusammenwirken mit dem Dämpferelement (1) die Ankerstange (20) abbremst.
Elektromagnet nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Prallring (21) zwischen Dämpferelement (1) und Magnetkern (91) vorgesehen ist und/oder das Dämpferelement (1) zwischen Prallring (21) und Magnetkern (91) angeordnet ist und/oder der Prallring (21) einstükkig auf der Ankerstange (20) angeordnet ist und/oder der Prallring (21) als separates Bauteil hergestellt und hernach in einem Füge-, Verbindungs- oder Verpressvorgang mit der Ankerstange (20) lagestabil verbindbar ist.
Elektromagnet nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Ringbreite des Prallrings (21) zur Ringbreite des Federelementes (5) in einem Bereich von 0,8 bis 1,2, bevorzugt von 0,9 bis 1,1 liegt und/oder das Verhältnis des Außendurchmessers des Prallringes (21) zum Innendurchmesser des Abstützringes (93) im Bereich von 0,8 bis 1,2, bevorzugt von 0,9 bis 1,1 liegt und/oder das Dämpferelement (1) in einer Ausnehmung (92) am oder im Magnetkern (91) angeordnet ist und sich das Dämpferelement (1) über seinen Abstützbereich (16) an einem Abstützring (93) abstützt.