DE102013218766A1

DE102013218766A1 - Lagerstellenpositionierung dünngedrehtes Polrohr

Info

Publication number: DE102013218766A1
Application number: DE201310218766
Authority: DE
Inventors: Jonas Conrady
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-09-19
Filing date: 2013-09-19
Publication date: 2015-03-19

Abstract

Offenbart ist ein Polrohr für eine Hubmagnetanordnung, welches sich axial in einen Polkernabschnitt, einen Rohrabschnitt und einen zwischen Polkernabschnitt und Rohrabschnitt liegenden Übergangsabschnitt gliedert. Im Polrohr ist ein Anker in axialer Richtung beweglich geführt. Der Übergangsabschnitt weist eine Wandstärke auf, die geringer ist als eine Wandstärke des Polkernabschnitts und als eine Wandstärke des Rohrabschnitts, so dass der Übergangsabschnitt eine höhere magnetische Reluktanz aufweist als der Polkernabschnitt und der Rohrabschnitt. Das erfindungsgemäße Polrohr besitzt mindestens eine radial innenseitig am Polrohr hervorstehende Erhebung zur Lagerung des Ankers. Diese mindestens eine Erhebung ist außerhalb des Übergangsabschnitts und insbesondere nur im Rohrabschnitt ausgebildet. Offenbart ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Polrohrs, bei dem ein rotierendes Halbzeug mit einem Meißel spanend bearbeitet wird, um das Polrohr zu erzeugen. Es ist das Drehen als favorisiertes Fertigungsverfahren angegeben.

Description

Polrohre für eine Hubmagnetanordnung sind beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2008 030 748 A1 bekannt. In dieser Offenlegungsschrift wird ein Polrohr offenbart, welches sich axial in einen Polkernabschnitt, einen Rohrabschnitt und einen zwischen Polkernabschnitt und Rohrabschnitt liegenden Übergangsabschnitt gliedert.
Die dynamischen Eigenschaften der Hubmagnetanordnung, insbesondere die resultierenden Magnetkräfte auf einen axial im Polrohr beweglichen Anker bei polkernfernen Ankerpositionen, können verbessert werden, indem der Übergangsabschnitt hochreluktant ausgestaltet wird. Dies wird auch als magnetische Trennung bezeichnet.
Um eine solche magnetische Trennung zwischen Polkernabschnitt und Rohrabschnitt zu realisieren, sind verschiedene technische Lehren bekannt. Bei der in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2008 030 748 A1 offenbarten Lösung weist der Übergangsabschnitt eine geringere Wandstärke als der Polkernabschnitt und als der Rohrabschnitt auf, so dass seine Reluktanz deutlich höher ist, als die des Polkernabschnittes und als die des Rohrabschnittes. Auf diese Weise kann das Polrohr mit magnetischer Trennung in einem Stück aus homogenem Material gefertigt werden. Tatsächlich wird es sich bei dieser Lösung nicht vermeiden lassen, dass sich im Betrieb ein geringer magnetischer Nebenfluss durch den Übergangsabschnitt einstellt, der als Abschnitt des Polrohrs aus dem selben magnetisch leitenden Material besteht wie das Polrohr.
Weiterhin sind Polrohre bekannt, bei denen der Anker innerhalb des Polrohrs gelagert ist, so dass er präzise und verlustarm in axialer Richtung bewegt werden kann. Technische Lehren zur Lagerung des Ankers sind beispielsweise in den Patentschriften DE 10 2008 015 415 B4 und DE 10 2008 047 364 B4 offenbart. So gehört die Verwendung von Lagerhülsen zur Lagerung des Ankers zum Stand der Technik. Ebenfalls bekannt ist die Ausstattung des Polrohrs mit mindestens einem metallischen Lagerring, der an der Innenseite des Polrohrs hervorsteht und den in axialer Richtung beweglichen Anker mit einer Spielpassung führt. Auch Folienlagerungen und metallische Lagerungen mit geprägten Noppen gehören zum Stand der Technik. Die metallischen Lagerungen sind kostengünstig und können ohne Zusatzelemente realisiert werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein Polrohr anzugeben, bei welchem die magnetische Trennung durch eine geringere Wandstärke im Übergangsabschnitt realisiert ist, und das eine Lagerung für einen Anker aufweist, welche eine hinreichende Ankerabstützung gewährleistet. Überdies soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Polrohres angegeben werden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein Polrohr gemäß dem Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Polrohres gemäß dem Patentanspruch.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen in einem Polrohr laufenden Anker derart abzustützen, dass er eine hohe Dynamik und verbesserte Laufeigenschaften aufweist. Durch die besondere Positionierung einer für die Lagerung des Ankers vorgesehenen, innenseitig am Polrohr hervorstehenden Erhebung außerhalb eines Übergangsabschnitts, der eine geringere Wandstärke aufweist als die anderen Abschnitte des Polrohrs, wird eine Erhöhung des magnetischen Nebenflusses verhindert. Die Erhebung ist deshalb insbesondere im Rohrabschnitt vorzusehen. Wäre eine derartige Erhebung innerhalb des Übergangsabschnitts vorgesehen, würde diese Erhebung die Wandstärke des Übergangsabschnitts lokal vergrößern und damit den magnetischen Nebenfluss durch den Übergangsabschnitt erhöhen. Dies hätte Nachteile für die Energieeffizienz des Polrohrs und für seine dynamischen Eigenschaften.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform befindet sich eine erste erfindungsgemäße Erhebung außerhalb des Übergangsabschnitts rohrabschnittsseitig in geringem Abstand zum Übergangsabschnitt.
Für die Auslegung des Polrohrs ist es von Vorteil, wenn der Abstand einer polkernnahen Kante der ersten erfindungsgemäßen Erhebung zum Polkern nicht wesentlich weiter vom Polkern entfernt ist, als eine polkernferne Kante des Übergangsabschnitts mit geringer Wandstärke.
Vorteilhafterweise ist der Abstand der polkernnahen Kante der ersten erfindungsgemäßen Erhebung zum Polkern weniger als 1,5 mal so groß wie der Abstand der polkernfernen Kante des Übergangsabschnitts zum Polkern. Es kann beim Auslegen des Polrohrs sinnvoll sein, das Verhältnis der beiden Abstände sogar auf 1,3 oder auf 1,1 zu reduzieren. Die Erhebung kann sogar rohrabschnittsseitig direkt an den Übergangsabschnitt angrenzen. So bleibt die erfindungsgemäße Aufgabe erfüllt, eine Erhöhung des magentischen Nebenflusses zu vermeiden. Für eine optimale Lagerung sollten zwei erfindungsgemäße Erhebungen innenseitig am Polrohr hervorstehen. Die zweite Erhebung hingegen sollte nicht direkt an den Übergangsabschnitt angrenzen.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die erfindungsgemäße Erhebung in Form eines Laufrings oder in Form von Ringsegmenten ausgestaltet, so dass die geometrische Form des Polrohrs trotz erfindungsgemäßer Erhebung sehr einfach bleibt und damit leicht zu konstruieren und zu fertigen ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft gegenüber einer Ausführungsform, bei der die Erhebung in Form einer Prägung von Noppen ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Erhebung in Kombination mit der Ausführung des Übergangsabschnitts mit geringerer Wandstärke kann gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform einstückig als Teil des Polrohrs vorgesehen sein, also als ein einziges Bauteil zusammen mit dem Polrohr. Hierdurch verringert sich der Fertigungsaufwand erheblich.
Zerspanende Verfahren mit rotierendem Halbzeug sind zur Herstellung des erfindungsgemäßen Polrohrs zu favorisieren, insbesondere vorteilhaft ist das Drehen als Fertigungsverfahren. Die erfindungsgemäße Auslegung des Polrohrs ermöglicht die zerspanende Fertigung der gesamten Geometrie ohne zusätzliche Fertigungsschritte.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Polrohrs zu sehen.
2 zeigt einen mit dem Buchstaben B gekennzeichneten Ausschnitt aus 1, in welchem ein Übergangsabschnitt 4 des Polrohrs 1 und eine erfindungsgemäße Erhebung 5 vergrößert dargestellt sind.
Das Polrohr 1 in 1 gliedert sich in einen seitlich an einem Polkern 8 ausgetragenen Polkernabschnitt 2, den Übergangsabschnitt 4, der dünngedreht wurde und eine Wandstärke 14 aufweist, die geringer ist als die Wandstärke des Polkernabschnitts 2 und als die Wandstärke 15 eines Rohrabschnitts 3, in welchem sich zwei erfindungsgemäße Erhebungen 5, 9 befinden. Diese Erhebungen stehen am Polrohr 1 innenseitig radial hervor. Mit ihnen kann ein nicht abgebildeter Anker geführt und gelagert werden. Die beiden Erhebungen 5, 9 sind in Form von rotationssymmetrischen Laufringen ausgebildet. Sie sind innerhalb des Polrohrs 1 derart angeordnet, dass der Anker in jeder Position innerhalb des Polrohrs 1 von beiden Erhebungen 5, 9 abgestützt wird und nicht verkannten kann. Im Polrohr 1 können neben dem Anker noch andere Elemente vorgesehen sein, beispielsweise Antiklebscheiben wie sie in der europäischen Patentschrift EP 2 308 064 B1 beschrieben sind.
Wie in 2 noch deutlicher zu erkennen ist, muss der Abstand 12 der polkernnahen Kante 6 der ersten Erhebung 5 zum Polkern 8 erfindungsgemäß größer gleich dem Abstand 13 der polkernfernen Kante 7 des Übergangsabschnitts 4 zum Polkern 8 sein. So ist gewährleistet, dass die erste Erhebung 5 gänzlich außerhalb des dünngedrehten Übergangsabschnitts 4 liegt.
Bezugszeichenliste

1: Polrohr
2: Polkernabschnitt
3: Rohrabschnitt
4: Übergangsabschnitt
5: erste, radial innenseitig am Polrohr hervorstehende Erhebung
6: Polkernnahe Kante der ersten Erhebung
7: Polkernferne Kante des Übergangsabschnitts
8: Polkern
9: zweite, radial innenseitig am Polrohr hervorstehende Erhebung
10: Axiale Ausdehnung der ersten radial innenseitig am Polrohr hervorstehenden Erhebung
11: Innenfläche des Polrohrs
12: Abstand der polkernnahen Kante der ersten Erhebung zum Polkern
13: Abstand der polkernfernen Kante des Übergangsabschnitts zum Polkern
14: Wandstärke des Übergangsabschnitts
15: Wandstärke des Rohrabschnitts
B: Ausschnitt aus 1, der in 2 vergrößert dargestellt ist

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008030748 A1 [0001, 0003]
DE 102008015415 B4 [0004]
DE 102008047364 B4 [0004]
EP 2308064 B1 [0017]

Claims

Polrohr (1) für eine Hubmagnetanordnung, welches sich axial in einen Polkernabschnitt (2), einen Rohrabschnitt (3) und einen zwischen Polkernabschnitt und Rohrabschnitt liegenden Übergangsabschnitt (4) gliedert, wobei der Übergangsabschnitt (4) eine Wandstärke (14) aufweist, die geringer ist als eine Wandstärke des Polkernabschnitts und als eine Wandstärke des Rohrabschnitts (15), so dass der Übergangsabschnitt (4) eine höhere magnetische Reluktanz aufweist als der Polkernabschnitt (2) und der Rohrabschnitt (3), und in welchem ein Anker in axialer Richtung beweglich geführt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine radial innenseitig am Polrohr (1) hervorstehende Erhebung (5, 9) zur Lagerung des Ankers vorgesehen ist und dass diese mindestens eine Erhebung (5, 9) außerhalb des Übergangsabschnitts (4) und insbesondere nur im Rohrabschnitt (3) ausgebildet ist.
Polrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine polkernnahe Kante (6) einer ersten Erhebung (5) einen Abstand (12) zum Polkern hat, der 1 bis 1,5 mal so groß ist wie ein Abstand (13) einer polkernfernen Kante (7) des eine geringere Wandstärke (14) aufweisenden Übergangsabschnitts (4) zum Polkern (8).
Polrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine polkernnahe Kante (6) einer ersten Erhebung (5) einen Abstand (12) zum Polkern hat, der 1 bis 1,3 mal so groß ist wie ein Abstand (13) einer polkernfernen Kante (7) des eine geringere Wandstärke (14) aufweisenden Übergangsabschnitts (4) zum Polkern (8).
Polrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine polkernnahe Kante (6) einer ersten Erhebung (5) einen Abstand (12) zum Polkern hat, der 1 bis 1,1 mal so groß ist wie ein Abstand (13) einer polkernfernen Kante (7) des eine geringere Wandstärke (14) aufweisenden Übergangsabschnitts (4) zum Polkern (8).
Polrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrabschnitt (3) eine weitere radial innenseitig am Polrohr (1) hervorstehende Erhebung (9) aufweist, die sich axial weiter vom Polkernabschnitt (2) entfernt befindet als die erste, radial innenseitig am Polrohr (1) hervorstehende Erhebung (5).
Polrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radial innenseitig am Polrohr (1) hervorstehende Erhebung (5, 9) in Form eines Rings, insbesondere eines rotationssymmetrischen Laufrings, oder in Form von Ringsegmenten ausgestaltet ist.
Polrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radial innenseitig am Polrohr (1) hervorstehende Erhebung (5, 9) in einstückiger Form als Teil des Polrohrs (1) ausgestaltet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Polrohrs nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein rotierendes Halbzeug mit einem Meißel spanend bearbeitet wird, um das Polrohr (1) zu erzeugen, insbesondere durch Anwendung des Drehens als Fertigungsverfahren.