DE102016117812A1

DE102016117812A1 - Electromagnetic actuator and method for making such an electromagnetic actuator

Info

Publication number: DE102016117812A1
Application number: DE102016117812.8A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Jürgen Overhoff; Timo Schreiber; Robert Herx; Gregor Dudek; Anita Dickmann; Chantal Heinig
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2016-09-21
Filing date: 2016-09-21
Publication date: 2018-03-22

Abstract

Es sind elektromagnetische Stelleinheiten mit einer Spule (14), die auf einen Spulenträger (12) gewickelt ist, einem Kern (16), einem Joch (18) und einer axial bewegbaren Ankereinheit (33), sowie Verfahren zur Herstellung solcher elektromagnetischer Stelleinheiten bekannt. Um die Reibung zu verringern und hohe magnetische Stellkräfte bei kleinen Bauformen gewährleisten zu können, wird vorgeschlagen, dass die Ankereinheit (33) über eine erste Gleitbuchse (48), die in einer zentralen Öffnung (34) des Kerns (16) befestigt ist, und eine zweite Gleitbuchse (50) gelagert ist, die im Spulenträger (12) oder einem innerhalb des Spulenträgers (12) angeordneten Kunststoffteil zur ersten Gleitbuchse (48) ausgerichtet befestigt ist. Dies erfolgt, indem ein Montagedorn (54) mit zwei Absätzen (56, 58) in den Spulenträger (12) zum Kern (16) ausgerichtet eingebracht wird, wobei im eingebrachten Zustand auf den Absätzen (56, 58) jeweils eine Gleitbuchse (48, 50) aufliegt, wovon eine erste Gleitbuchse (48) innerhalb einer zentralen Öffnung (34) des Kerns (16) angeordnet ist und eine zweite Gleitbuchse (50) im Spulenträger (12) oder einem im Spulenträger (12) angeordneten Kunststoffteil angeordnet ist und die zweite Gleitbuchse (50) durch Erwärmung des umgebenden Kunststoffs (52) in dieser zum Kern (16) ausgerichteten Position stoffschlüssig befestigt wird, woraufhin der Montagedorn (54) aus dem Elektromagneten (10) entfernt wird.There are electromagnetic actuator units with a coil (14) wound on a bobbin (12), a core (16), a yoke (18) and an axially movable armature unit (33), and methods for producing such electromagnetic actuators known. In order to reduce the friction and to be able to ensure high magnetic forces in small designs, it is proposed that the armature unit (33) via a first slide bushing (48) which is fixed in a central opening (34) of the core (16), and a second sliding bush (50) is mounted, which is fastened aligned in the coil carrier (12) or a plastic part arranged inside the coil carrier (12) to the first sliding bush (48). This is done by a mounting mandrel (54) with two shoulders (56, 58) in the bobbin (12) is aligned with the core (16) introduced, wherein in the inserted state on the shoulders (56, 58) in each case a sliding bush (48, 50) rests, of which a first slide bushing (48) within a central opening (34) of the core (16) is arranged and a second slide bush (50) in the bobbin (12) or in the bobbin (12) arranged plastic part is arranged and the second sliding bushing (50) is firmly bonded by heating the surrounding plastic (52) in this aligned to the core (16) position, whereupon the mounting mandrel (54) from the electromagnet (10) is removed.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stelleinheit mit einer Spule, die auf einen Spulenträger gewickelt ist, einem Kern, einem Joch und einer axial bewegbaren Ankereinheit, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen elektromagnetischen Stelleinheit, bei dem ein Spulenträger spritzgegossen wird, der Spulenträger bewickelt wird, ein magnetisierbares Joch am Spulenträger befestigt wird, das Joch und der Spulenträger zur Bildung eines Gehäuses umspritzt werden und ein Kern im Joch befestigt wird.The invention relates to an electromagnetic actuator with a coil wound on a bobbin, a core, a yoke and an axially movable armature unit, and a method for producing such an electromagnetic actuator in which a bobbin is injection molded, the bobbin is wound, a magnetizable yoke is attached to the bobbin, the yoke and the bobbin are overmolded to form a housing and a core is secured in the yoke.

Derartige elektromagnetische Stelleinheiten sind bekannt und werden beispielsweise im Kraftfahrzeugbereich für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet. Bekannt sind beispielsweise Stelleinheiten für Druckregelventile oder elektropneumatische Druckwandler. Diese elektromagnetischen Stelleinheiten weisen, um möglichst kleine Elektromagneten nutzen zu können, üblicherweise einen Kern mit einem ringförmigen Vorsprung auf, in den der Anker eintaucht und der an seinem axialen Ende eine Schräge aufweist, die zur Bündelung der Feldlinien dient, wodurch der Anteil der axial auf den Anker wirkenden magnetischen Kräfte erhöht wird. Damit jedoch tatsächlich eine derartige Bündelung der elektromagnetischen Feldlinien und damit eine möglichst große axiale Magnetkraft erzeugt werden, ist es notwendig, dass der Radialspalt zwischen dem Anker und dem ringförmigen Vorsprung möglichst klein und gleichmäßig ist. Ein Versatz oder fehlende Fluchtung der Mittelachse zwischen der Lagerung und dem Kern führt daher zu unerwünschten Querkräften und daraus folgend reduzierten Axialkräften.Such electromagnetic actuators are known and used, for example, in the automotive field for a variety of applications. Known, for example, actuators for pressure control valves or electropneumatic pressure transducer. These electromagnetic actuators have, in order to use the smallest possible electromagnets, usually a core with an annular projection, in which the anchor is immersed and having at its axial end a slope which serves to bundle the field lines, whereby the proportion of axially the armature acting magnetic forces is increased. However, in order to actually produce such a bundling of the electromagnetic field lines and thus the largest possible axial magnetic force, it is necessary for the radial gap between the armature and the annular projection to be as small and uniform as possible. An offset or missing alignment of the central axis between the bearing and the core therefore leads to undesirable transverse forces and consequent reduced axial forces.

In der DE 10 2009 032 367 A1 wird ein solches als Druckregelventil dienendes Elektromagnetventil beschrieben. Die Lagerung des Ankers beziehungsweise des am Anker befestigten Stößels erfolgt bei diesem Ventil über eine Gleitbuchse, welche im Joch befestigt ist. Auch sind Versionen derartiger Ventile bekannt, bei der die Buchse im Kern befestigt ist.In the DE 10 2009 032 367 A1 such a solenoid valve serving as a pressure regulating valve will be described. The bearing of the armature or the anchor attached to the plunger takes place in this valve via a sliding bush, which is fixed in the yoke. Also, versions of such valves are known in which the bush is secured in the core.

Aus der DE 41 10 003 C1 ist ein elektropneumatischer Druckwandler bekannt, der über zwei Lagerbuchsen im Joch gelagert wird, so dass ein geringer Spalt zwischen dem Eisen des Jochs und dem Anker geschaffen wird. From the DE 41 10 003 C1 An electropneumatic pressure transducer is known, which is supported by two bushes in the yoke, so that a small gap between the iron of the yoke and the anchor is created.

Die Lager werden bei diesen Ventilen in den Kern oder das Joch eingedrückt oder bei der Herstellung des Spulenkörpers umspritzt. Nachteilig bei allen bekannten Herstellverfahren dieser elektromagnetischen Stelleinheiten ist jedoch, dass ein Versatz oder auftretende Fluchtungsfehler zwischen dem Anker und dem Kern aufgrund der Herstellung nicht vollständig auszuschließen sind. Auch ein nachträgliches Richten ist nicht spannungsfrei möglich, so dass bei auftretenden Temperaturänderungen erneut ein Versatz entstehen kann. Dies führt zu unerwünschten Querkräften, höheren aufzubringenden Magnetkräften und einer verstärkten Reibung.The bearings are pressed in these valves in the core or the yoke or encapsulated in the manufacture of the bobbin. A disadvantage of all known manufacturing methods of electromagnetic actuators, however, is that an offset or misalignment occurring between the armature and the core due to the production can not be completely ruled out. Even retroactive straightening is not possible without stress, so that an offset can occur again if temperature changes occur. This leads to undesirable transverse forces, higher applied magnetic forces and increased friction.

Es stellt sich daher die Aufgabe, eine elektromagnetische Stelleinheit sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen elektromagnetischen Stelleinheit zu schaffen, mit der über die Lebensdauer der elektromagnetischen Stelleinheit sichergestellt wird, dass mit geringen Magnetkräften hohe axial wirkende Stellkräfte und verringerte Querkräfte realisiert werden. Dies soll erreicht werden, indem ein Versatz oder Fluchtungsfehler zwischen dem Anker und dem Kern vermieden werden, indem sichergestellt wird, dass zwischen einem ringförmigen Vorsprung des Magnetkerns, in den der Anker taucht und dem Anker lediglich ein kleiner gleichmäßiger umlaufender Spalt vorliegt.It is therefore an object to provide an electromagnetic actuator and a method for producing such an electromagnetic actuator, which ensures over the life of the electromagnetic actuator that low axial forces high axial actuating forces and reduced lateral forces can be realized with low magnetic forces. This is to be achieved by avoiding misalignment or misalignment between the armature and the core by ensuring that there is only a small, even circumferential gap between an annular projection of the magnetic core into which the armature dives and the armature.

Diese Aufgabe wird durch eine elektromagnetische Stelleinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen elektromagnetischen Stelleinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.This object is achieved by an electromagnetic actuator with the features of claim 1 and a method for producing such an electromagnetic actuator with the features of claim 9.

Dadurch, dass die Ankereinheit über eine erste Gleitbuchse, die in einer zentralen Öffnung des Kerns befestigt ist, und eine zweite Gleitbuchse gelagert ist, die im Spulenträger oder einem innerhalb des Spulenträgers angeordneten Kunststoffteil zur ersten Gleitbuchse ausgerichtet befestigt ist, wird der Spalt zwischen der Ankereinheit und dem Kern optimal eingestellt, wodurch auftretende Querkräfte reduziert werden. Ein nachträgliches Ausrichten der Buchse zum Kern entfällt. Somit werden auch die notwendigen Stellkräfte verringert. Characterized in that the anchor unit is mounted via a first sliding bush, which is fixed in a central opening of the core, and a second sliding bush, which is fixed in the bobbin or disposed within the bobbin plastic part to the first sliding bushing aligned, the gap between the armature unit and optimally adjusted to the core, whereby occurring lateral forces are reduced. Subsequent alignment of the bush to the core is eliminated. Thus, the necessary restoring forces are reduced.

Dies wird erreicht, indem ein Montagedorn mit zwei Absätzen in den Spulenträger zum Kern ausgerichtet eingebracht wird, wobei im eingebrachten Zustand auf den Absätzen jeweils eine Gleitbuchse aufliegt, wovon eine erste Gleitbuchse innerhalb einer zentralen Öffnung des Kerns angeordnet ist und eine zweite Gleitbuchse im Spulenträger oder einem im Spulenträger angeordneten Kunststoffteil angeordnet ist und die zweite Gleitbuchse durch Erwärmung des umgebenden Kunststoffs in dieser zum Kern ausgerichteten Position befestigt wird, woraufhin der Montagedorn aus dem Elektromagneten entfernt wird. Durch diesen Montagedorn wird eine optimale Fluchtung zwischen den Gleitbuchsen und damit zwischen der Lagerung und dem Anker sichergestellt, so dass der Anker mit einem feststehenden umlaufenden Spalt zu einem ringförmigen Vorsprung des Kerns ausgerichtet ist. Durch die Verwendung zweier kurzer Gleitbuchsen wird die bei der Bewegung des Ankers entstehende Reibung zusätzlich reduziert.This is achieved by a mounting mandrel is introduced with two paragraphs aligned in the bobbin to the core, wherein in the inserted state on the paragraphs each a sliding bush rests, of which a first sliding bush is disposed within a central opening of the core and a second sliding bush in the bobbin or a arranged in the bobbin plastic part is arranged and the second slide bush is fixed by heating the surrounding plastic in this aligned to the core position, whereupon the mounting mandrel is removed from the electromagnet. This mounting mandrel ensures optimum alignment between the sliding bushes and thus between the bearing and the armature, so that the armature is aligned with a fixed circumferential gap to form an annular projection of the core. The use of two short sliding bushes additionally reduces the friction created during the movement of the armature.

Vorzugsweise ist die erste Gleitbuchse im Kern eingepresst und die Ankereinheit weist einen Anker und einen am Anker befestigten oder einteilig mit dem Anker ausgebildeten Stößel auf, der durch die erste Gleitbuchse ragt. Dadurch, dass die erste Gleitbuchse über eine Presspassung im Kern befestigt wird, wird eine zuverlässige Befestigung dieser Gleitbuchse in der zentralen Bohrung des Kerns erreicht. Durch den Stößel, der durch den Anker ragt wird sichergestellt, dass sowohl die Fluchtung zwischen dem Anker und dem Kern als auch die Fluchtung des Stößels zum Ventilsitz gewährleistet wird. Zusätzlich kann die Gleitbuchse auch noch geklebt werden. Preferably, the first sliding bush is press-fitted in the core and the armature unit has an armature and a plunger fastened to the armature or formed integrally with the armature, which protrudes through the first sliding bushing. The fact that the first bushing is attached via a press fit in the core, a reliable attachment of this bushing is achieved in the central bore of the core. By the ram, which protrudes through the anchor ensures that both the alignment between the armature and the core and the alignment of the plunger is ensured to the valve seat. In addition, the sliding bush can also be glued.

Vorteilhafterweise ist die zweite Gleitbuchse im Spulenträger stoffschlüssig befestigt, so dass die Befestigung durch einfaches Erwärmen des umliegenden Kunststoffs erfolgen kann. Entsprechend erfolgt die Befestigung unabhängig von der Ausrichtung des Spulenträgers zum Kern, da sich die Form dieses Abschnitts der Position der Buchse angleicht.Advantageously, the second sliding bushing is fastened cohesively in the coil carrier, so that the attachment can be effected by simply heating the surrounding plastic. Accordingly, the attachment is independent of the orientation of the bobbin to the core, as the shape of this section is equal to the position of the socket.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die zweite Gleitbuchse durch Ultraschallschweißen befestigt ist, da hierbei der Impuls positionsgenau auf das die Gleitbuchse umgebende Material gegeben werden kann, um den Stoffschluss herzustellen. Vor allem kann dieser Ultraschallimpuls auf den Montagedorn aufgebracht werden, wodurch der die zweite Gleitbuchse umgebende Kunststoff erwärmt wird und die zweite Gleitbuchse befestigt wird. Entsprechend müssen keine zusätzlichen Werkzeuge in den Elektromagneten eingebracht werden, um den Stoffschluss durchzuführen.It is particularly advantageous if the second slide bushing is fastened by ultrasonic welding, since in this case the pulse can be placed with exact position on the material surrounding the slide bushing in order to produce the material bond. Above all, this ultrasonic pulse can be applied to the mounting mandrel, whereby the plastic surrounding the second slide bushing is heated and the second slide bushing is fastened. Accordingly, no additional tools must be introduced into the electromagnet to perform the material bond.

Vorzugsweise weist der Kern einen ringförmigen Vorsprung auf, in den der Anker der Ankereinheit bei Bestromung der Spule eintaucht. Dieser verstärkt die auf den Anker wirkende Axialkraft durch Bündelung der Feldlinien im Vorsprung. Insbesondere aufgrund der exakten Ausrichtung des Ankers zum Kern kann so eine deutlich erhöhte magnetische Kraft bei gleichem Stromfluss in der Spule erzeugt werden. Preferably, the core has an annular projection into which the armature of the armature unit is immersed when energizing the coil. This strengthens the axial force acting on the anchor by bundling the field lines in the projection. In particular, due to the exact orientation of the armature to the core so a significantly increased magnetic force can be generated at the same current flow in the coil.

Diese Wirkung wird noch zusätzlich verbessert, indem der ringförmige Vorsprung derart konisch zulaufend ausgebildet ist, dass die Höhe des ringförmigen Vorsprungs am Innendurchmesser größer ist als am Außendurchmesser. Sonst im Elektromagneten wirkende Querkräfte werden so fast vollständig eliminiert.This effect is further improved by the annular projection is formed tapered so that the height of the annular projection on the inner diameter is greater than the outer diameter. Otherwise, transverse forces acting in the electromagnet are almost completely eliminated.

In einer besonderen Ausbildung der Erfindung ist am zum Kern entgegengesetzten axialen Ende des Spulenträgers im Spulenträger ein Rückschlussorgan befestigt, welches einen ringförmigen Vorsprung aufweist, der einen axialen Abschnitt des Ankers umgibt, wobei axial zwischen dem axialen Ende des Ankers und dem Rückschlussorgan eine nicht magnetisierbare Distanzscheibe befestigt ist, die innerhalb des ringförmigen Vorsprungs angeordnet ist. Durch diese Scheibe wird ein Kleben des Ankers am Joch verhindert, so dass eine geringere Kraft bei Bestromung der Spule zum Bewegen des Ankers eingesetzt werden muss. Über den ringförmigen Vorsprung des Rückschlussorgans können die Feldlinien dennoch gezielt zur Erzeugung der Anziehungskraft in den Anker eindringen.In a particular embodiment of the invention, a return member is attached to the core opposite axial end of the bobbin in the bobbin, which has an annular projection surrounding an axial portion of the armature, wherein axially between the axial end of the armature and the yoke member a non-magnetizable spacer is fixed, which is disposed within the annular projection. By this disc gluing of the armature is prevented at the yoke, so that a smaller force when energizing the coil must be used to move the armature. Nevertheless, the field lines can penetrate into the armature in a targeted manner for generating the attractive force via the annular projection of the return element.

Vorzugsweise ist an der zum Anker entgegengesetzten Seite der ersten Gleitbuchse innerhalb des Kerns eine Membran oder ein Abstreifring angeordnet, dessen Innenumfang am Stößel anliegt, wodurch Schmutz und Kondensat aus dem Bereich des Ankers und damit der Gleitbuchsen ferngehalten werden können. Dabei liegt der Abstriefring oder die Membran lediglich leicht gegen den Stößel an.Preferably, a membrane or a scraper ring is arranged on the side opposite the armature of the first sliding bush within the core, the inner circumference of the ram is applied, whereby dirt and condensate from the region of the armature and thus the sliding bushes can be kept away. The Abstriefring or the membrane is only slightly against the plunger.

Bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es auch vorteilhaft, wenn nach der Befestigung der Gleitbuchsen und dem Entfernen des Montagedorns aus dem Spulenträger ein Anker mit einem Stößel in die Gleitbuchsen eingeführt wird und anschließend ein Rückschlussorgan mit einer Distanzscheibe von der Einschubseite des Montagedorns in den Spulenträger eingeschraubt wird. So kann der Elektromagnet auf einfache Weise fertig montiert werden.With regard to the method according to the invention, it is also advantageous if, after the attachment of the sliding bushes and the removal mandrel from the bobbin an anchor with a plunger is inserted into the bushings and then a yoke member is screwed with a spacer from the insertion side of the mandrel assembly in the bobbin , So the electromagnet can be mounted easily in a simple manner.

Vorzugsweise wird anschließend in das Rückschlussorgan zentral eine Einstellschraube eingeschraubt, über welche die gewünschte Magnetkraft eingestellt wird, wodurch Herstellungstoleranzen ausgeglichen werden können und die Magnetkraft an die jeweilige Anwendung angepasst werden kann.Preferably, an adjusting screw is then screwed into the return element centrally, via which the desired magnetic force is adjusted, whereby manufacturing tolerances can be compensated and the magnetic force can be adapted to the particular application.

Eine bevorzugte Herstellung ergibt sich dadurch, dass die Gleitbuchsen vor dem Einführen des Montagedorns auf den Montagedorn und gegen die Absätze geschoben werden und mit dem Montagedorn in den Spulenträger und den Kern eingeführt werden und auf dem Dorn liegend befestigt werden. So kann in nur einem Schritt eine Befestigung beider Gleitbuchsen genau zueinander ausgerichtet erfolgen.A preferred production results from the fact that the slide bushes are pushed before the insertion of the mounting mandrel on the mounting mandrel and against the heels and are introduced with the mounting mandrel in the bobbin and the core and mounted lying on the mandrel. Thus, in just one step, an attachment of the two sliding bushings can be aligned exactly with each other.

Bei einer alternativen vorteilhaften Herstellung der elektromagnetischen Stelleinheit wird die erste Gleitbuchse vor dem Einbringen des Montagedorns im Kern befestigt und der Montagedorn mit seinem ersten Absatz gegen die Gleitbuchse angelegt. Die Herstellung der Presspassung der ersten Gleitbuchse im Elektromagneten erfolgt entsprechend in einem vorgelagerten Verfahrensschritt. Dies vereinfacht das Einführen des Montagedorns und die Herstellung des Presssitzes. In an alternative advantageous production of the electromagnetic actuator, the first slide bushing is fixed in the core prior to the introduction of the mounting mandrel and the mounting mandrel is placed with its first paragraph against the sliding bushing. The production of the interference fit of the first sliding bush in the electromagnet takes place accordingly in an upstream process step. This simplifies the insertion of the mounting mandrel and the production of the press fit.

Es wird somit eine elektromagnetische Stelleinheit sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen elektromagnetischen Stelleinheit geschaffen, welche bei einfacher Montage hohe Magnetkräfte erzeugt, indem ein Versatz oder Fluchtungsfehler zwischen dem Anker und dem Kern auch für eine zweigeteilte Lagerung des Ankers zuverlässig vermieden werden. Die Herstellkosten können so im Vergleich zu bekannten Ausführungen gesenkt werden. Zusätzlich verringern sich im Vergleich zu Ausführungen mit einer langen Lagerbuchse die entstehenden Reibungskräfte. There is thus provided an electromagnetic actuator and a method for producing such an electromagnetic actuator, which generates high magnetic forces with simple installation by a misalignment or misalignment between the armature and the core are reliably avoided even for a two-part mounting of the armature. The manufacturing costs can be reduced in comparison to known designs. In addition, compared to designs with a long bearing bush, the resulting frictional forces are reduced.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit sowie deren Herstellung werden anhand der Figuren im Folgenden beschrieben.An exemplary embodiment of an electromagnetic actuating unit according to the invention and its production will be described below with reference to the figures.

1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit in geschnittener Darstellung. 1 shows a side view of an electromagnetic actuator according to the invention in a sectional view.

2 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stelleinheit während der Herstellung der Lagerung in geschnittener Darstellung. 2 shows a side view of the electromagnetic actuator according to the invention during the manufacture of the storage in a sectional view.

Die erfindungsgemäße elektromagnetische Stelleinheit weist einen Elektromagneten 10 auf, der aus einer auf einen Spulenträger 12 aus Kunststoff gewickelten Spule 14, einem Kern 16, der an einem ersten axialen Ende der Spule 14 in einem Joch 18 befestigt ist, einem Rückschlussorgan 20, welches am entgegengesetzten axialen Ende der Spule 14 im radial Innern des Jochs 18 im Spulenträger 12 befestigt ist und einem Anker 22, der im Innern des Spulenträgers 12 zwischen dem Rückschlussorgan 20 und dem Kern 16 axial beweglich angeordnet ist.The electromagnetic actuator according to the invention has an electromagnet 10 on, the one on a coil carrier 12 plastic wound coil 14 , a core 16 which is at a first axial end of the coil 14 in a yoke 18 is attached, a conclusion organ 20 which is at the opposite axial end of the coil 14 in the radial interior of the yoke 18 in the coil carrier 12 is attached and an anchor 22 inside the coil carrier 12 between the inference organ 20 and the core 16 is arranged axially movable.

Der Elektromagnet 10 ist von einem Gehäuse 24 aus Kunststoff umgeben, an dem auch ein Stecker 26 zur Stromversorgung der Spule 14 ausgebildet ist.The electromagnet 10 is from a housing 24 surrounded by plastic, on which also a plug 26 to power the coil 14 is trained.

Der Anker 22 weist eine zentrale, durchgehende Öffnung 30 auf, welche in einem zum Kern 16 weisenden Abschnitt 28 einen verringerten Durchmesser aufweist, wobei ein Stößel 32 im Abschnitt 28 der Öffnung 30 befestigt ist, der mit dem Anker 22 eine Ankereinheit 33 bildet und der durch eine zentrale Öffnung 34 des Kerns 16 ragt. Am Stößel 32 kann ein nicht dargestelltes Schließglied befestigt werden, an dem eine Membran befestigt sein kann, über die eine Kraft auf den Stößel 32 und den Anker 22 wirkt, über welche der Anker 22 vom Kern 16 entfernt wird. The anchor 22 has a central, continuous opening 30 on, which in one to the core 16 pointing section 28 having a reduced diameter, wherein a plunger 32 in the section 28 the opening 30 attached to the anchor 22 an anchor unit 33 forms and that through a central opening 34 of the core 16 protrudes. At the pestle 32 a non-illustrated closing member may be attached, to which a membrane may be attached, via which a force on the plunger 32 and the anchor 22 acts over which the anchor 22 from the core 16 Will get removed.

In die Öffnung 30 ragt von der zum Kern 16 entgegengesetzten axialen Seite eine Einstellschraube 36, die zentral in das Rückschlussorgan 20 eingeschraubt ist und welche einen geringfügig kleineren Durchmesser aufweist als die Öffnung 30. Durch Eindrehen oder Ausdrehen dieser Einstellschraube 36 wird der Abstand des Rückschlussorgans 20 zum Anker 22 geändert und damit die übertragbare magnetische Kraft eingestellt. Das Rückschlussorgan 20 ist in den Spulenträger 12 eingeschraubt, wodurch der Maximalhub der elektromagnetischen Stelleinheit eingestellt werden kann. Dieser wird zusätzlich durch eine nicht magnetisierbare Distanzscheibe 38 beeinflusst, welche axial auf dem Rückschlussorgan 20 aufliegt und das Ende der Einstellschraube 36 umgibt, so dass diese nicht mit dem Anker 22 in Berührung kommt. Im nicht bestromten Zustand des Elektromagneten 10 liegt der Anker 22 gegen die Distanzscheibe 38 an, wodurch ein Kleben des Ankers 22 am magnetisierbaren Rückschlussorgan 20 verhindert wird. Zusätzlich weist das Rückschlussorgan 20 einen ringförmigen Vorsprung 40 auf, der den Anker 22 radial umgibt und über den die Feldlinien bei Bestromung der Spule 14 in den Anker 22 dringen können.In the opening 30 sticks out to the core 16 opposite axial side of an adjustment screw 36 centrally in the inference organ 20 is screwed and which has a slightly smaller diameter than the opening 30 , By screwing or unscrewing this adjustment screw 36 becomes the distance of the inference organ 20 to the anchor 22 changed and thus set the transferable magnetic force. The inference organ 20 is in the coil carrier 12 screwed, whereby the maximum stroke of the electromagnetic actuator can be adjusted. This is additionally provided by a non-magnetizable spacer 38 which affects axially on the return element 20 rests and the end of the adjusting screw 36 surrounds, so these are not with the anchor 22 comes into contact. In the non-energized state of the electromagnet 10 is the anchor 22 against the spacer 38 , thereby gluing the anchor 22 on the magnetizable yoke 20 is prevented. In addition, the inference organ 20 an annular projection 40 on, the anchor 22 radially surrounds and over the field lines when energizing the coil 14 in the anchor 22 can penetrate.

Der Kern 16 weist ebenfalls einen in Richtung zum Anker 22 weisenden ringförmigen Vorsprung 44 auf, in dessen Innern ebenfalls eine dünne Distanzscheibe 45 zum Verhindern eines Klebens des Ankers 22 am Kern 16 angeordnet ist und dessen Innendurchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des gegenüberliegenden axialen Endes des Ankers 22. Dieser Vorsprung 44 weist eine Proportionalitätsschräge 46 auf, was bedeutet, dass ihr axiales Ende konisch zulaufend ausgebildet ist, wobei im Bereich des Innendurchmessers die Höhe des ringförmigen Vorsprungs 44 größer ist als im Bereich des Außendurchmessers. Dies hat zur Folge, dass die bei Bestromung der Spule 14 entstehenden magnetischen Feldlinien im Bereich der Spitze gebündelt werden und von dort zum Schließen des elektromagnetischen Kreises in den Anker 22 dringen. Dieses Bündeln der Feldlinien und deren Ausrichtung, die möglichst in axialer Richtung zur Erzeugung möglichst großer Stellkräfte verlaufen sollte, gelingt insbesondere dann, wenn der Spalt zwischen dem Vorsprung 44 und dem Anker 22 möglichst gleichmäßig und gering ist. Entsprechend ist es wichtig, den Anker 22 möglichst genau zum Kern 16 und damit zum ringförmigen Vorsprung 44 auszurichten, um Querkräfte zu vermeiden.The core 16 also points towards the anchor 22 pointing annular projection 44 on, in the interior also a thin spacer 45 for preventing sticking of the anchor 22 at the core 16 is arranged and whose inner diameter is slightly larger than the outer diameter of the opposite axial end of the armature 22 , This lead 44 has a proportional slope 46 on, which means that their axial end is tapered, wherein in the region of the inner diameter of the height of the annular projection 44 greater than in the area of the outer diameter. This has the consequence that when energizing the coil 14 resulting magnetic field lines are concentrated in the area of the tip and from there to close the electromagnetic circuit in the armature 22 penetrate. This bundling of the field lines and their alignment, which should run as far as possible in the axial direction to generate the greatest possible actuating forces, succeeds in particular when the gap between the projection 44 and the anchor 22 as even and small as possible. Accordingly, it is important to anchor 22 as close as possible to the core 16 and thus to the annular projection 44 align to avoid lateral forces.

Dies erfolgt erfindungsgemäß durch die Verwendung zweier Gleitbuchsen 48, 50, von denen die erste Gleitbuchse 48 in der zentralen Öffnung 34 des Kerns 16 befestigt ist und die vom Stößel 32 der Ankereinheit 33 durchdrungen ist und von denen die zweite Gleitbuchse 50 im Spulenträger 12 befestigt ist. Die Befestigung der ersten Gleitbuchse 48 erfolgt insbesondere durch Einpressen der Gleitbuchse 48 in den Kern 16, während die zweite Gleitbuchse 50 stoffschlüssig im Spulenträger befestigt ist, indem der die Gleitbuchse umgebende Kunststoff 52 des Spulenträgers erwärmt wird, plastifiziert und anschließend in die Gleitbuchse 50 festsetzenden Zustand nach Temperaturverringerung wieder härtet.This is done according to the invention by the use of two slide bushings 48 . 50 , of which the first sliding bush 48 in the central opening 34 of the core 16 is attached and that from the plunger 32 the anchor unit 33 is penetrated and of which the second sliding bushing 50 in the coil carrier 12 is attached. The attachment of the first slide bush 48 takes place in particular by pressing in the slide bushing 48 in the core 16 while the second bushing 50 cohesively secured in the coil carrier by the plastic surrounding the bushing 52 the bobbin is heated, plasticized and then into the sliding bush 50 arresting state after temperature reduction again hardens.

Um sicherzustellen, dass dabei die zweite Gleitbuchse 50 zur ersten Gleitbuchse 48 fluchtungsfehlerfrei und ohne Versatz ausgerichtet ist und damit auch der Anker 22 optimal zum Kern 16 positioniert wird, wird erfindungsgemäß bei der Herstellung des Elektromagneten 10 ein Montagedorn 54 verwendet.To make sure while doing the second bushing 50 to the first sliding bush 48 aligned without misalignment and thus also the anchor 22 optimal to the core 16 is positioned, according to the invention in the manufacture of the electromagnet 10 a mounting pin 54 used.

Die Herstellung des Elektromagneten 10 erfolgt im Einzelnen so, dass zunächst der Spulenträger 12 spritzgegossen wird, wobei das Joch 18 in die Form eingelegt wird, so dass der Kunststoff des Spulenträgers 12 auch das Joch 18 befestigt. Anschließend wird die Spule 14 gewickelt. Alternativ wäre es auch möglich, den Spulenträger 12 zu bewickeln und anschließend das Joch 18 am Spulenträger 12 zu befestigen, was beispielsweise durch ein nochmaliges Umspritzen mit einem zusätzlichen Kunststoffteil erfolgen kann. Daraufhin werden das Joch 18 und der Spulenträger 12 zur Bildung eines Gehäuses 24 mit Kunststoff umspritzt.The production of the electromagnet 10 Specifically, in such a way that first of the coil carrier 12 is injection molded, the yoke 18 is inserted into the mold, leaving the plastic of the bobbin 12 also the yoke 18 attached. Subsequently, the coil 14 wound. Alternatively, it would also be possible to use the coil carrier 12 to wind and then the yoke 18 at the coil carrier 12 to attach, which can be done for example by a further encapsulation with an additional plastic part. Then the yoke becomes 18 and the coil carrier 12 to form a housing 24 molded with plastic.

Daraufhin wird der Kern 16 in das Joch 18 eingepresst. Dies kann entweder erfolgen, nachdem zuvor die erste Gleitbuchse 48 in den Kern 16 eingepresst wurde oder diese kann nach dem Einpressen des Kerns 16 in das Joch 18 im Kern 16 befestigt werden. Zusätzlich ist im Innern des Kerns 16 an der zum Anker 22 entgegengesetzten Seite eine Aufnahme 62 ausgebildet, in der ein Abstreifring 64 mittels eines Befestigungsringes 66 axial gegen den Kern 16 gepresst wird. Der Abstreifring 64, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem gestanzten und gebogenen Metall ist und mit seinem gebogenen Innenumfang gegen den Außenumfang des Stößels 32 leicht anliegt, schert Verschmutzungen vom Stößel 32 ab und dichtet gleichzeitig den Ankerraum vor Verunreinigungen oder Kondensaten. Statt des Abstreifringes könnte auch eine Membran verwendet werden. Then the core becomes 16 in the yoke 18 pressed. This can be done either after previously the first bushing 48 in the core 16 was pressed or this can after pressing the core 16 in the yoke 18 in the core 16 be attached. In addition, inside is the core 16 at the anchor 22 opposite side a shot 62 formed, in which a scraper ring 64 by means of a fastening ring 66 axially against the core 16 is pressed. The scraper ring 64 which is in the present embodiment of a stamped and bent metal and with its curved inner periphery against the outer periphery of the plunger 32 slightly rests, shears dirt from the ram 32 at the same time sealing the armature space from impurities or condensates. Instead of the scraper ring and a membrane could be used.

Anschließend wird der Montagedorn 54 von der zum Kern 16 abgewandten Seite in den Spulenträger 12 geschoben. Der Montagedorn 54 weist zwei axiale Absätze 56, 58 auf, deren Abstand zueinander dem gewünschten Abstand der beiden zu montierenden Gleitbuchsen 48, 50 in ihrer gewünschten Montageposition entspricht. Der Montagedorn 54 weist einen absatzweise in Einsteckrichtung sich verkleinernden Durchmesser auf. Der kleinste Außendurchmesser entspricht dem Innendurchmesser der ersten Gleitbuchse 48. Daran schließt sich der erste Absatz 56 an, gegen den die erste Gleitbuchse 48 nach dem Einschieben des Montagedorns 54 axial anliegt. Hinter diesem ersten Absatz 56 jedoch beabstandet zu diesem wächst der Durchmesser auf eine Größe, die dem Innendurchmesser der zweiten Gleitbuchse 50 entspricht. Mit diesem Durchmesser setzt sich der Montagedorn 54 bis zum zweiten Absatz 58 fort, so dass die zweite Gleitbuchse 50 auf den Montagedorn 54 aufgesteckt wird und radial von diesem Abschnitt des Montagedorns 54 und axial vom zweiten Absatz 58 in ihrer Position gehalten wird. Anschließend setzt sich der Montagedorn 54 etwa mit einem Durchmesser fort, der dem Innendurchmesser des Spulenträgers 12 entspricht. Ein weiterer Absatz 60 liegt gegen das Joch 18 des Elektromagneten 10 an der zum Kern 16 entgegengesetzten Seite an, nachdem der Montagedorn 54 eingeführt wurde. Subsequently, the mounting mandrel 54 from the core 16 turned away side in the bobbin 12 pushed. The mounting pin 54 has two axial shoulders 56 . 58 on, whose distance from each other to the desired distance between the two sliding bushes to be mounted 48 . 50 in their desired mounting position corresponds. The mounting pin 54 has a sectionally decreasing diameter in the insertion direction. The smallest outer diameter corresponds to the inner diameter of the first sliding bushing 48 , This is followed by the first paragraph 56 against, against the first sliding bush 48 after inserting the mounting mandrel 54 axially abutting. Behind this first paragraph 56 however, spaced from it, the diameter grows to a size that matches the inner diameter of the second bushing 50 equivalent. With this diameter, the mounting mandrel sits 54 to the second paragraph 58 away, leaving the second bushing 50 on the mounting pin 54 is plugged and radially from this section of the mounting mandrel 54 and axially from the second paragraph 58 held in their position. Then the mounting mandrel settles 54 approximately with a diameter that corresponds to the inner diameter of the bobbin 12 equivalent. Another paragraph 60 lies against the yoke 18 of the electromagnet 10 at the core 16 opposite side, after the mounting mandrel 54 was introduced.

In einem ersten Herstellungsverfahren werden nun beide Gleitbuchsen 48, 50 auf den Montagedorn 54 und gegen die entsprechenden Absätze 56, 58 geschoben. Der Montagedorn 54 wird in den Spulenträger 12 eingeführt, wobei die erste Gleitbuchse 48 in den Kern 16 eingepresst wird. Der Montagedorn wird mit seinem dritten Absatz 60 bis gegen das Joch 18 geschoben. Daraufhin wird zur Durchführung eines Ultraschallschweißens ein Ultraschallimpuls auf den Montagedorn 54 gegeben, wodurch der die zweite Gleitbuchse 50 umgebene Kunststoff 52 des Spulenträgers 12 aufgeschmolzen wird. Durch anschließendes Abkühlen entsteht eine stoffschlüssige Verbindung des Kunststoffs 52 des Spulenträgers 12 zur Gleitbuchse 50, welche somit fluchtungsfehlerfrei und versatzfrei zur ersten Gleitbuchse 48 und somit zum Kern 16 platziert ist.In a first manufacturing process, both slide bushings are now 48 . 50 on the mounting pin 54 and against the corresponding paragraphs 56 . 58 pushed. The mounting pin 54 gets into the coil carrier 12 introduced, with the first sliding bush 48 in the core 16 is pressed. The mounting mandrel comes with its third paragraph 60 up against the yoke 18 pushed. Then, to perform an ultrasonic welding, an ultrasonic pulse is applied to the mounting mandrel 54 given, whereby the second Gleitbuchse 50 surrounded plastic 52 of the bobbin 12 is melted. Subsequent cooling produces a cohesive connection of the plastic 52 of the bobbin 12 to sliding bush 50 , which thus flawless and offset free to the first sliding bushing 48 and thus to the core 16 is placed.

Alternativ wird zunächst die Gleitbuchse 48 in den Kern eingepresst und anschließend der Montagedorn 54 mit der darauf platzierten zweiten Gleitbuchse 50 so weit eingeführt, bis der erste Absatz 56 gegen die erste Gleitbuchse 48 anliegt. In dieser Position wird erneut die zweite Gleitbuchse 50 in der beschriebenen Weise stoffschlüssig im Spulenträger 12 befestigt. In beiden Fällen wird somit die zweite Gleitbuchse 50 exakt zum Kern 16 hin ausgerichtet befestigt. Alternatively, first the slide bushing 48 pressed into the core and then the mounting mandrel 54 with the second slide bushing placed on top 50 so far introduced until the first paragraph 56 against the first sliding bush 48 is applied. In this position, the second sliding bush is again 50 in the manner described cohesively in the coil carrier 12 attached. In both cases, thus, the second sliding bush 50 exactly to the core 16 attached aligned.

Anschließend wird der Montagedorn 54 herausgezogen, die Ankereinheit 33 in die Gleitbuchsen 48, 50 eingeführt und anschließend das Rückschlussorgan 20 mit der Distanzscheibe 38 in den Spulenträger 12 eingeschraubt. Über die Einstellschraube 36 wird anschließend die Magnetkraft eingestellt.Subsequently, the mounting mandrel 54 pulled out, the anchor unit 33 in the bushes 48 . 50 introduced and then the conclusion organ 20 with the spacer 38 in the coil carrier 12 screwed. About the adjusting screw 36 then the magnetic force is adjusted.

Durch den Montagedorn werden somit die Positionen der Gleitbuchsen im Elektromagneten und insbesondere zueinander und zum Kern eindeutig festgelegt. So kann sehr genau ein kleiner umlaufender Spalt zwischen dem Anker und dem ringförmigen Vorsprung des Kerns zuverlässig eingestellt werden, da die erste Gleitbuchse jeweils zur zweiten Gleitbuchse genau ausgerichtet ist, wodurch Querkräfte vermieden und hohe Axialkräfte erzeugt werden können. Zusätzlich werden auftretende Reibungskräfte reduziert.By mounting mandrel thus the positions of the sliding bushes in the electromagnet and in particular to each other and the core are clearly defined. Thus, a small circumferential gap between the armature and the annular projection of the core can be set very accurately, since the first slide bushing is precisely aligned with the second slide bushing, whereby transverse forces can be avoided and high axial forces can be generated. In addition, occurring friction forces are reduced.

Es sollte deutlich sein, dass der Schutzumfang des Hauptanspruchs nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt ist. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Anordnung der Gleitbuchsen auch für Ventile nutzbar, bei denen der Kern auf der zum Schließglied entgegengesetzten Seite angeordnet ist. Auch kann das Ventil beispielsweise ein Gehäuse haben, welches auch an der Innenseite des Spulenträgers ausgebildet ist, so dass nicht der Spulenträger selbst plastifiziert wird, sondern der Kunststoff des Gehäuses im Spulenträger. It should be clear that the scope of the main claim is not limited to the embodiment described. In particular, the inventive arrangement of sliding bushes can also be used for valves in which the core is arranged on the opposite side to the closing member. Also, the valve may for example have a housing which is also formed on the inside of the bobbin, so that not the bobbin itself is plasticized, but the plastic of the housing in the bobbin.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009032367 A1 [0003]
DE 4110003 C1 [0004]

Claims

Electromagnetic actuator with a coil ( 14 ), which rest on a coil carrier ( 12 ), a core ( 16 ), a yoke ( 18 ), an axially movable anchor unit ( 33 ), characterized in that the anchor unit ( 33 ) via a first slide bushing ( 48 ) located in a central opening ( 34 ) of the core ( 16 ), and a second sliding bushing ( 50 ) is mounted in the coil carrier ( 12 ) or one within the bobbin carrier ( 12 ) arranged plastic part to the first slide bushing ( 48 ) is mounted aligned.

Electromagnetic actuator according to claim 1, characterized in that the first sliding bushing ( 48 ) in the core ( 16 ) is pressed and the anchor unit ( 33 ) an anchor ( 22 ) and one at anchor ( 22 ) or in one piece with the anchor ( 22 ) trained ram ( 32 ) which passes through the first sliding bushing ( 48 protrudes.

Electromagnetic actuator according to claim 1 or 2, characterized in that the second sliding bushing ( 50 ) in the coil carrier ( 12 ) is firmly bonded.

Electromagnetic actuator according to claim 3, characterized in that the second sliding bushing ( 50 ) is secured by ultrasonic welding.

Electromagnetic actuator according to one of claims 2 to 4, characterized in that the core ( 16 ) an annular projection ( 44 ) into which the anchor ( 22 ) of the anchor unit ( 33 ) when energizing the coil ( 14 immersed).

Electromagnetic actuator according to claim 5, characterized in that the annular projection ( 44 ) is tapered in such a way that the height of the annular projection ( 44 ) is larger at the inner diameter than at the outer diameter.

Electromagnetic actuator according to one of claims 2 to 6, characterized in that to the core ( 16 ) opposite axial end of the bobbin ( 12 ) in the coil carrier ( 12 ) a conclusion organ ( 20 ), which has an annular projection ( 40 ) having an axial portion of the armature ( 22 ), wherein axially between the axial end of the armature ( 22 ) and the inference organ ( 20 ) a non-magnetizable spacer ( 38 ) which is mounted inside the annular projection ( 40 ) is arranged.

Electromagnetic actuator according to one of the preceding claims, characterized in that on the armature ( 22 ) opposite side of the first sliding bushing ( 48 ) within the core ( 16 ) a membrane or a scraper ring ( 64 ) is arranged, the inner circumference of the plunger ( 32 ) is present.

Method for producing an electromagnetic actuating unit according to one of the preceding claims, in which a coil carrier ( 12 ) is injection molded, the coil carrier ( 12 ), a magnetizable yoke ( 18 ) on the coil carrier ( 12 ), a core ( 16 ) in the yoke ( 18 ), characterized in that an assembly mandrel ( 54 ) with two paragraphs ( 56 . 58 ) in the coil carrier ( 12 ) to the core ( 16 ) is introduced, wherein in the inserted state on the paragraphs ( 56 . 58 ) each a sliding bush ( 48 . 50 ), of which a first sliding bushing ( 48 ) within a central opening ( 34 ) of the core ( 16 ) is arranged and a second sliding bushing ( 50 ) in the coil carrier ( 12 ) or one in the coil carrier ( 12 ) arranged plastic part is arranged and the second sliding bushing ( 50 ) by heating the surrounding plastic ( 52 ) in this to the core ( 16 ) aligned position, whereupon the mounting mandrel ( 54 ) from the electromagnet ( 10 ) Will get removed.

Method for producing an electromagnetic actuator according to claim 9, characterized in that on the assembly mandrel ( 54 ) is applied an ultrasonic pulse through which the second sliding bushing ( 50 ) surrounding plastic ( 52 ), whereby the second slide bushing ( 50 ) is attached.

Method for producing an electromagnetic actuating unit according to one of Claims 9 or 10, characterized in that the first slide bushing ( 48 ) via a press fit in the core ( 16 ) is attached.

Method for producing an electromagnetic actuating unit according to one of Claims 9 to 11, characterized in that the sliding bushings ( 48 . 50 ) before inserting the mandrel ( 54 ) on the mounting mandrel ( 54 ) and against the paragraphs ( 56 . 58 ) and with the mounting mandrel ( 54 ) in the coil carrier ( 12 ) and the core ( 16 ) and on the mandrel ( 54 ) lying down.

Method for producing an electromagnetic actuating unit according to one of Claims 9 to 11, characterized in that the first sliding bush ( 48 ) before inserting the mandrel ( 54 ) in the core ( 16 ) and the mounting mandrel ( 54 ) equipped with the second sliding bushing ( 50 ) with its first paragraph ( 56 ) against the first sliding bush ( 48 ) is created.

Method for producing an electromagnetic actuating unit according to one of Claims 9 to 13, characterized in that after the attachment of the sliding bushes ( 48 . 50 ) and removing the mandrel ( 54 ) from the coil carrier ( 12 ) an anchor unit ( 33 ) in the sliding bushes ( 48 . 50 ) and then an inference organ ( 20 ) with a spacer ( 38 ) from the insertion side of the assembly mandrel ( 54 ) in the coil carrier ( 12 ) is screwed.

Method for producing an electromagnetic actuating unit according to one of claims 9 to 14, characterized in that in the return element ( 20 ) centrally an adjusting screw ( 36 ) is screwed, via which the desired magnetic force is set.