DE102016207199A1

DE102016207199A1 - Magnetaktor mit einem Spulenkörper als Anschlag für einen Anker sowie Ventil und Klauenkupplung mit einem solchen Magnetaktor

Info

Publication number: DE102016207199A1
Application number: DE102016207199.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Linder; Michael Pantke
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-04-27
Filing date: 2016-04-27
Publication date: 2017-11-02

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Magnetaktor, aufweisend eine elektrische Spule (1) und ein Magnetjoch (2) und einen Anker (3), der durch ein von der Spule (1) erzeugtes Magnetfeld relativ zur Spule (1) bewegbar ist, wobei die Spule (1) in einem Spulenkörper (1B) angeordnet ist und mit diesem in dem Magnetjoch (2) angeordnet ist. Dabei bildet der Spulenkörper (1B) einen Anschlag für den Anker (3). Die Erfindung betrifft auch ein Ventil (4) und im speziellen ein Kraftfahrzeugfluidventil mit einem Schließelement (4A), das durch diesen Magnetaktor bewegbar ist, sowie eine Klauenkupplung.

Description

Die Erfindung betrifft einen Magnetaktor, aufweisend eine elektrische Spule und ein Magnetjoch und einen Anker, der durch ein von der Spule erzeugtes Magnetfeld bewegbar ist, wobei die Spule in einem Spulenkörper angeordnet ist und diese zusammen in dem Magnetjoch angeordnet sind. Sie betrifft auch ein Ventil mit einem solchen Magnetaktor zur Bewegung eines Schließelements des Ventils sowie ein entsprechend ausgeführtes Kraftfahrzeugfluidventil sowie eine Klauenkupplung.
Ein derartiger Magnetaktor ist beispielsweise der DE 10 2012 022 254 B3 entnehmbar.
Oftmals wird in einem solchen Magnetaktor eine sogenannte Antiklebescheibe bzw. Antihaftscheibe eingesetzt. Diese dient dazu, ein magnetisches und hydraulisches Festkleben des Ankers an dem Magnetjoch zu verhindern. Normalerweise ist die Scheibe als separaten Bauteil realisiert. Dies bedeutet zusätzlichen Handlings- und Montageaufwand. Es sind alternativ auch Ausdrehungen im Magnetjoch selber bekannt. Diese verursachen jedoch einen starken Anstieg der Magnetkraft bei einem kleinen Luftspalt bzw. dann wenn der Anker an dem Magnetjoch anliegt. Darüber hinaus kann beim häufigen Anschlagen des Ankers an das Magnetjoch dieses verformt werden, wodurch sich die Stelleigenschaften des Magnetaktors verändern können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher den Stand der Technik, insbesondere in dieser Hinsicht, zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Hauptansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen davon sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Demnach wird zunächst ein Magnetaktor vorgeschlagen. Dieser ist aufweisend eine elektrische Spule und ein Magnetjoch und einen Anker. Der Anker ist durch ein von der Spule erzeugtes Magnetfeld relativ zur Spule bewegbar. Die Spule ist in dem Spulenkörper angeordnet und zusammen mit diesem in dem Magnetjoch (ortsfest) angeordnet. Der Spulenkörper besteht bevorzugt aus einem magnetisch nicht wirksamen Material, bevorzugt Kunststoff. Das Magnetjoch besteht aus einem magnetisch wirksamen Material, beispielsweise aus einem ferromagnetischen Material.
Es ist vorgesehen, dass der Spulenkörper einen Anschlag für den Anker bildet. In der maximal angezogenen Position des Ankers liegt dieser somit an dem Spulenkörper an. Dadurch kann ein hartes Aufschlagen auf das Magnetjoch verhindert werden. Dadurch kann auch ein magnetisches Festkleben des Ankers an dem Magnetjoch verhindert werden.
Die Spule kann bevorzugt dadurch in dem Spulenkörper angeordnet sein, dass der Spulenkörper mit einem Spulendraht der Spule umwickelt ist. Der Spulenkörper braucht die Spule daher nicht vollständig umfassen. Alternativ kann der Spulenkörper auch dadurch gebildet sein, dass eine fertig gewickelte Spule mit einem Werkstoff, bevorzugt einem Kunststoff umspritzt wird. Der Spulenkörper kann also bevorzugt ein Spritzgussteil sein, insbesondere ein Kunststoffspritzgussteil, in dem die Spule zumindest zum Teil angeordnet ist.
Bevorzugt steht der Spulenkörper in Richtung Anker aus dem Magnetjoch hervor. Dadurch ist sichergestellt, dass der Anker nicht an dem Magnetjoch anschlägt bzw. anliegt und dort magnetisch festklebt. Durch den Überstand kann der (Luft-)Spalt zwischen dem Anker und dem Magnetjoch eingestellt werden. Wird ein größerer Spalt benötigt, wird der Überstand entsprechend vergrößert vorgesehen. Eine Antiklebescheibe gegen das magnetische Festkleben kann somit vollständig entfallen. Der vorgeschlagene Aktor verfügt daher bevorzugt über keine Antiklebescheibe.
Insbesondere ragt der Spulenkörper in einem Bewegungsraum des Ankers über das Magnetjoch hervor. Außerhalb des Bewegungsraums kann das Magnetjoch daher über den Spulenkörper hinwegragen, beispielsweise seitlich zu dem Anker. Da der Anker dort nicht an das Magnetjoch anschlagen kann, ist der Überstand des Magnetjochs über den Spulenkörper dort unerheblich.
Bevorzugt ist der Anker linear entlang einer Längsachse des Magnetaktors bewegbar. Somit kann der Anker beispielsweise zur linearen Verstellung eines Bauteils, wie beispielsweise eines Ventilschiebers genutzt werden.
Bevorzugt wird der Magnetaktor daher in einem Ventil eingesetzt, insbesondere zur Bewegung eines Schließelements des Ventils. Ebenso kann der Magnetaktor zur Betätigung einer Klauenkupplung, also zur Klauenaktuierung, eingesetzt werden. Dann dient der Magnetaktor also zur Bewegung von Klauen der Klauenkupplung. Die Klauenkupplung ist durch den Magnetaktor somit öffenbar und/oder schließbar.
Das vorgeschlagene Ventil ist insbesondere ein Hydraulik- oder Pneumatikventil. Es ist aufweisend ein Ventilgehäuse und ein darin angeordnetes Schließelement, das in eine Öffnungsposition und eine Schließposition bewegbar ist, wobei eine Durchflussöffnung des Ventils in der Schließposition mittels des Schließelements verschlossen ist und in der Öffnungsposition die Durchflussöffnung geöffnet ist. Das Ventil verfügt über den vorgeschlagenen Magnetaktor zur Bewegung des Schließelements. Bevorzugt handelt es sich bei dem Ventil um ein Kraftfahrzeugfluidventil.
Ein solches Kraftfahrzeugfluidventil ist insbesondere in einem Kraftfahrzeugfluidsystem, insbesondere Kraftfahrzeughydrauliksystem, angeordnet. Es dient dann dort zur Betätigung eines Bauteils des Kraftfahrzeugfluidsystems, wie beispielsweise eines Kolbens oder eines Motors, indem es einen Fluidfluss zu dem Bauteil wahlweise ermöglicht oder versperrt. Bei dem Kraftfahrzeugfluidsystem kann es sich bevorzugt um ein Kraftfahrzeughydrauliksystem oder auch ein Kraftfahrzeugpneumatiksystem oder ein Kraftfahrzeugkühlsystem oder ein Kraftfahrzeugklimatisierungssystem handeln.
Durch eine entsprechende Geometrie bzw. Konturen des Spulenkörpers kann bei der Verwendung das Magnetaktors für ein Hydraulikventil auch ein magnetisches und hydraulisches Kleben verhindert werden. Ebenso kann eine Drehentkopplung geschaffen werden. Dazu kann auch ein entsprechendes Einlegeteil in dem Magnetaktor eingesetzt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert, aus welchen weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung entnehmbar sind. Die Figuren zeigen dabei:
1 einen Magnetaktor mit einem Anker in einer ersten Position,
2 einen Magnetaktor mit einem Anker in einer zweiten Position,
3 ein Ventil mit einem Magnetaktor zur Bewegung eines Schließelements des Ventils.
In den Figuren sind gleiche oder zumindest funktionsgleiche Bauteile/Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die 1 und 2 stellen denselben Magnetaktor dar, wobei lediglich der zugehörige Anker 3 unterschiedliche Positionen einnehmen.
Gemäß 1 und 2 verfügt der Magnetaktor über eine elektrische Spule 1 und ein Magnetjoch 2, in dem die Spule 1 ortsfest angeordnet ist, sowie über einen Anker 3. Der Anker ist durch ein von der Spule erzeugtes Magnetfeld bewegbar, im Detail in Richtung der Spule 1 anziehbar. Der Anker 3 ist vorliegend beispielhaft als Ankerplatte ausgeführt. Er kann auch beliebig anders geeignet ausgeführt sein. Der Anker 3 ist innerhalb eines Bewegungsraums relativ zur Spule 1 beweglich. Im Detail ist er linear entlang der Längsachse L des Magnetaktors beweglich. Die Spule 1 ist als eine Ringspule ausgeführt, die aus der Zeichenebene herausragt.
Die Spule 1 besteht im Wesentlichen aus einem Spulendraht 1A. Dieser ist in einem Spulenkörper 1B angeordnet. Der Spulenkörper 1B ist vorliegend aus Kunststoff ausgeführt. Wie in 1 und 2 beispielhaft gezeigt, kann der Spulendraht 1A dazu vollständig in den Spulenkörper 1B eingebettet sein. Hierzu kann der gewickelte Draht 1A mit Werkstoff, insbesondere Kunststoff umspritzt sein und dadurch der Spulenkörper 1B gebildet worden sein. Der Spulenkörper 1B bildet dann also eine (Kunststoff-)Umspritzung des Spulendrahtes 1A.
Der Spulenkörper 1B bildet vorliegend einen Anschlag für den Anker 3. Der Spulenkörper 1B ragt dazu in Richtung des Ankers 3 aus dem bzw. gegenüber dem Magnetjoch 2 hervor. Der Spulenkörper 1B weist somit im Bewegungsraum des Ankers 3 einen Überstand bezüglich des Magnetjochs 2 auf.
Gemäß 1 befindet sich der Anker 3 in einer bezüglich des Magnetjochs 2 bzw. Spulenkörpers 1B beabstandeten Position. In diese Position kann er beispielsweise durch ein nicht gezeigtes Federelement gebracht werden oder durch einen gegenüberliegenden zweiten Magnetaktor.
Gemäß 2 befindet sich der Anker 3 in einer bezüglich des Magnetjochs 2 bzw. Spulenkörpers 1B maximal angezogenen Position. Hierzu wurde die Spule elektrisch bestromt, d. h. ein elektrischer Strom hindurchgeleitet. In der Spule 1 und dem Magnetjoch 2 hat sich dadurch ein Magnetfeld ausgebildet, welches den Anker 3 in Richtung Spule 1 bzw. Magnetjoch 2 gezogen hat, gegebenenfalls gegen die Federkraft eines Federelements.
Da der Spulenkörper 1B einen Anschlag für den Anker 3 bildet, liegt er in der in 2 gezeigten Position an dem Spulenkörper 1B direkt an. Durch den Überstand des Spulenkörpers 1B bezüglich des Magnetjochs 2 befindet sich in dieser Position somit immer ein gewisser (Luft-)Spalt zwischen Anker 3 und Magnetjoch. Durch die Maße des Überstands ist die Breite des Spalts vorgegeben. Ein magnetisches Festkleben des Ankers 3 an dem Magnetjoch 2 ist dadurch verhinderbar. Eine Antiklebescheibe kann somit entfallen.
Zum Zurückbewegen des Ankers 3 in die in 1 gezeigte Position kann einfach die Bestromung der Spule 1 zurückgenommen werden. Dadurch bricht das von der Spule 1 erzeugte Magnetfeld zusammen und es wirkt keine Magnetkraft mehr auf den Anker 3, die diesen in der in 2 gezeigten Position hält. Durch den Spalt zum Magnetjoch 2 wird auch das magnetische Festkleben verhindert. Zurückbewegt wird er dann beispielsweise entweder durch das oben erwähnte Federelement oder den oben erwähnten zweiten Magnetaktor.
Gemäß 3 wird der Magnetaktor nach 1 und 2 zur Betätigung eines Ventils 4 eingesetzt. Bei dem Ventil 4 kann es sich um ein Kraftfahrzeugfluidventil handeln.
Das Ventil 4 ist beispielhaft als 2/2-Wegeventil ausgeführt. Das Ventil 4 kann auch andersartig ausgeführt sein, beispielsweise als 3/2-Wegeventil. Das Ventil 4 dient zum wahlweise Sperren oder Öffnen eines Fluiddurchflusses. Hierzu verfügt das Ventil 4 über ein in einem Ventilgehäuse angeordnetes und bewegbares Schließelement 4A. Dieses ist vorliegend beispielhaft als Ventilschieber ausgeführt. Das Schließelement 4A kann in eine Öffnungsposition und in eine Schließposition bewegt werden. Eine Durchflussöffnung des Ventils 4 ist in der Schließposition mittels des Schließelements 4A verschlossen. In der Öffnungsposition ist die Durchflussöffnung geöffnet.
Zur Bewegung des Schließelements 4A ist der Magnetaktor gemäß 1 und 2 vorgesehen. Dazu ist dessen Anker 3 mit dem Schließelement 4A bevorzugt mechanische gekoppelt. Der Magnetaktor arbeitet vorzugsweise gegen das Federelement 4B (Rückstellfeder). Dieses sorgt also für die Rückstellung des Schließelements 4A und des Ankers 3.
Bezugszeichenliste

1: Spule
1A: Spulendraht
1B: Spulenkörper
2: Magnetjoch
3: Anker
4: Ventil
4A: Schließelement
4B: Federelement
L: Längsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012022254 B3 [0002]

Claims

Magnetaktor, aufweisend eine elektrische Spule (1) und ein Magnetjoch (2) und einen Anker (3), der durch ein von der Spule (1) erzeugtes Magnetfeld relativ zur Spule (1) bewegbar ist, wobei die Spule (1) in einem Spulenkörper (1B) angeordnet ist und mit diesem in dem Magnetjoch (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (1B) einen Anschlag für den Anker (3) bildet.
Magnetaktor nach Anspruch 1, wobei der Spulenkörper (1B) in Richtung des Ankers (3) aus dem Magnetjoch (2) hervorragt.
Magnetaktor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Spulenkörper (1B) magnetisch nicht wirksam ist.
Magnetaktor nach Anspruch 3, wobei der Spulenkörper (1B) aus Kunststoff besteht.
Magnetaktor nach Anspruch 4, wobei die Spule (1) mit dem Spulenkörper (1B) umspritzt ist.
Magnetaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anker (3) linear entlang einer Längsachse (L) des Magnetaktors bewegbar ist.
Ventil (4), insbesondere Hydraulik- oder Pneumatikventil, aufweisend ein Ventilgehäuse und ein darin angeordnetes Schließelement (4A), das in eine Öffnungsposition und eine Schließposition bewegbar ist, wobei eine Durchflussöffnung des Ventils (4) in der Schließposition mittels des Schließelements (4A) verschlossen ist und in der Öffnungsposition die Durchflussöffnung geöffnet ist, und mit einem Magnetaktor zur Bewegung des Schließelements (4A), dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgeführt ist.
Kraftfahrzeugfluidventil, ausgeführt gemäß Anspruch 7.
Klauenkupplung, gekennzeichnet durch einen Magnetaktor, ausgeführt nach einem der Ansprüche 1 bis 6, zur Betätigung der Klauenkupplung.