DE102018111195A1 - Hubmagnet - Google Patents

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DE102018111195A1 DE102018111195.9A DE102018111195A DE102018111195A1 DE 102018111195 A1 DE102018111195 A1 DE 102018111195A1 DE 102018111195 A DE102018111195 A DE 102018111195A DE 102018111195 A1 DE102018111195 A1 DE 102018111195A1
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DE102018111195.9A
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Christoph Kovacic
Karl-Heinz Kusstatscher
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Inkol GmbH
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Inkol GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1607Armatures entering the winding
    • H01F7/1615Armatures or stationary parts of magnetic circuit having permanent magnet

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hubvorrichtung. Die Hubvorrichtung weist ein Gehäuse (100) mit einer Gehäuseöffnung (101), eine Trägerstruktur (102) Polkern 107 mit Magnetelement 106, welche in dem Gehäuse (100) befestigt ist und zumindest einen Kolben (110), welcher in dem Gehäuse (100) entlang einer Hubrichtung (103) derart verfahrbar gelagert ist, dass der Kolben (110) durch die Gehäuseöffnung (101) aus- und einfahrbar ist. Ferner weist die Hubvorrichtung eine Achse (104), welche an die Trägerstruktur (102) gekoppelt ist, auf, wobei die Achse (104) in einer inneren Lagerbohrung (111) des Kolbens (110) derart geführt ist, dass der Kolben (110) mittels der Achse (104) an die Trägerstruktur (102) gekoppelt ist. Ferner weist die Hubvorrichtung eine Magnetspule (105) zum elektromagnetischen Erzeugen eines gerichteten Magnetfeldes mit einer Magnetkraft entlang der Hubrichtung (103) auf, wobei der Kolben (110) innerhalb der Magnetspule (105) derart angeordnet ist, dass mittels Erzeugung des Magnetfelds ein Hub des Kolbens (110) entlang der Hubrichtung (103) steuerbar ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hubvorrichtung, insbesondere einen Hubmagneten, sowie ein Verfahren zum Betreiben der Hubvorrichtung.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Hubmagneten weisen einen Anker auf, der entlang einer Achsrichtung verfahrbar ist und einen Hub ausführt. Dabei kann der Anker eine Last tragen und/oder als Schaltelement zum Schalten einer beliebigen anderen Vorrichtung eingesetzt werden.
  • DE 102 48 143 A1 offenbart einen Doppelanker-Hubmagnet mit zwei aufeinander zu- und voneinander weg beweglichen Ankern. An den Umfängen der Anker sind zumindest ein Permanentmagnet und zumindest eine Strom-Spule angeordnet, welche einen magnetischen Fluss in beiden Ankern erzeugen. Der magnetische Fluss kann gesteuert werden, um die Anker entlang einer Hubrichtung zu bewegen.
  • Darstellung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine robuste Hubvorrichtung mit einem großen Lasthub bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird mit einer Hubvorrichtung und einem Verfahren zum Betreiben einer Hubvorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Hubvorrichtung beschrieben. Die Hubvorrichtung weist ein Gehäuse mit einer Gehäuseöffnung, eine Trägerstruktur, welche in dem Gehäuse befestigt ist und zumindest einen Kolben auf, welcher in dem Gehäuse entlang einer Hubrichtung derart verfahrbar gelagert ist, dass der Kolben durch die Gehäuseöffnung aus- und einfahrbar ist. Ferner weist die Hubvorrichtung eine Achse, welche an die Trägerstruktur gekoppelt ist, auf, wobei die Achse in einer inneren Lagerbohrung des Kolbens derart geführt ist, dass der Kolben mittels der Achse an die Trägerstruktur gekoppelt ist. Ferner weist die Hubvorrichtung eine Magnetspule zum elektromagnetischen Erzeugen eines gerichteten Magnetfeldes mit einer Magnetkraft entlang der Hubrichtung auf, wobei der Kolben innerhalb der Magnetspule derart angeordnet ist, dass mittels Erzeugung des Magnetfelds ein Hub des Kolbens entlang der Hubrichtung steuerbar ist.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird ein Verfahren zum Betreiben einer oben beschriebenen Hubvorrichtung bereitgestellt. Gemäß dem Verfahren wird die Magnetspule derart gesteuert, dass ein Magnetfeld erzeugt wird, welches einen Hub des Kolbens entlang der Hubrichtung steuert.
  • Das Gehäuse umgibt die funktionalen Elemente der Hubvorrichtung, d.h. zumindest die Trägerstruktur, die Achse, die Magnetspule und den Kolben. Das Gehäuse ist als Metallgehäuse ausgebildet. Ferner kann das Gehäuse insbesondere entlang der Achsenrichtung der Achse zylindrisch oder prismatisch ausgebildet sein. Ferner können Befestigungsbereiche vorgesehen werden, wie beispielsweise Gewindebohrungen, mittels welchem das Gehäuse und somit die gesamte Hubvorrichtung an anderen Baugruppen bzw. Konstruktionen befestigt werden kann. Ferner weist das Gehäuse zumindest eine Gehäuseöffnung auf, durch welche zumindest ein Kolben aus dem Inneren des Gehäuses ausfahren kann und in das Innere hineinfahren kann.
  • In dem Gehäuse ist die Trägerstruktur befestigt, an welcher direkt oder indirekt der Kolben gelagert ist. Die Trägerstruktur kann beispielsweise ein Befestigungselement, wie beispielsweise ein Flansch oder dergleichen zum Befestigen der Achse, an welcher der Kolben befestigt ist, an dem Gehäuse. In einem weiter unten beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Trägerstruktur einen weiteren zweiten Kolben ausbilden. Der erste Kolben ist dann über eine Achse und den zweiten Kolben an das Gehäuse gekoppelt.
  • Die Magnetspule ist zum elektromagnetischen Erzeugen eines gerichteten Magnetfeldes mit einer Stromquelle bzw. einer Spannungsquelle verbunden. Mittels einer Steuereinheit kann gezielt die Stromrichtung des Stroms durch die Magnetspule gesteuert werden, umso entsprechend das gerichtete Magnetfeld zu erzeugen, sodass die Magnetkraft in eine gewünschte Richtung entlang der Hubrichtung eingestellt werden kann. Wird das Magnetfeld derart eingestellt, dass die Magnetkraft geringer als die Druckfederkraft entlang der Hubrichtung ist, so wird der Kolben aus dem Gehäuse ausgefahren. Wird das Magnetfeld und entsprechend die Richtung der Magnetkraft umgekehrt, so wird der Kolben in das Gehäuseinnere eingefahren.
  • Die Magnetspule kann im Querschnitt eine kreisförmige, elliptische oder polygone (prismatische) Profilform aufweisen. Die Magnetspule kann im Inneren des Gehäuses angeordnet werden.
  • Der Kolben ist mittels der Achse verschiebbar entlang einer Hubrichtung in dem Gehäuse gelagert. An einem Gehäuse außenseitigen Ende des Kolbenwird eine funktionale Kopplungsfläche ausgebildet. Diese funktionale Kopplungsfläche kann mit weiteren Funktionselementen gekoppelt werden. Beispielsweise kann mittels verstellen des Kolbens die funktionale Kopplungsfläche gegen ein Funktionselement gedrückt werden, sodass eine bestimmte Aktion, wie beispielsweise ein Türsperrmechanismus aktiviert oder ein Schalter aktiviert, durchgeführt werden. An der funktionalen Kopplungsfläche können beispielsweise Kopplungspins oder eine entsprechende Kopplungsbuchse oder dergleichen ausgebildet werden. Ferner können in einer beispielhaften Ausführungsform eine Vielzahl von Magnetspulen in Hubrichtung nebeneinander oder in Radialrichtung übereinander vorgesehen werden.
  • Der Kolben besteht dabei insbesondere aus einem ferromagnetischen Material, wie beispielsweise einem metallischen Material.
  • Ferner weist der Kolben eine Bohrung auf, in welche die Achse verschiebbar oder fest gekoppelt werden kann, sodass der Kolben entlang der Achse stabil und entlang der Hubrichtung verschiebbar gelagert werden kann. Zwischen dem Kolben und der Achse kann beispielsweise ein Gleitlagerelement vorgesehen werden.
  • Die Achse kann ebenfalls aus einem metallischen Material hergestellt sein. Die Achse weist eine Mittelachse auf, welche parallel zur Hubrichtung verläuft. Die Achse ist mit einer Trägerstruktur gekoppelt, sodass der Kolben über die Achse indirekt mit der Trägerstruktur und somit mit dem Gehäuse gelagert bzw. befestigt ist. Die Achse kann relativ zu dem Gehäuse fixiert werden. In einer alternativen Ausführungsform kann die Achse relativ zu dem Gehäuse verschiebbar gelagert werden. So kann beispielsweise die Achse in einer inneren Lagerbohrung des Kolbens fixiert werden, sodass keine Relativbewegung zwischen der Achse und dem Kolben stattfindet. Die Achse kann verschiebbar entlang der Hubrichtung mit der Trägerstruktur gekoppelt sein, sodass dadurch ebenfalls ein Hub des Kolbens ermöglicht wird, in dem beide, der Kolben selbst und die Achse entlang der Hubrichtung verfahrbar sind.
  • Die Achse wie auch der Kolben (und beispielsweise die unten beschriebene Polkernvorrichtung und Magnetelemente) werden dabei beispielsweise im Inneren der Magnetspule angeordnet. Dies führt zu einer platzsparenden Hubvorrichtung und zu einer guten Steuerbarkeit des Kolbens im Inneren der Magnetspule. Mit der vorliegenden Erfindung wird insbesondere eine Ausbildung des Kolbens (bzw. Ankers) als Hohlkolben beschrieben, welche auf einer Achse angebracht und verschiebbar gelagert ist. Dadurch wird eine robuste und gleichzeitig platzsparende Ausbildung einer Hubvorrichtung ermöglicht.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Hubvorrichtung ein Magnetelement, insbesondere ein Permanentmagnetelement oder ein Elektromagnetelement, und eine Polkernvorrichtung auf, an welcher das Magnetelement befestigt ist. Das Magnetelement ist derart angeordnet, dass eine Magnetkraft entlang der Hubrichtung zwischen dem Kolben und der Polkernvorrichtung generierbar ist, wobei die Achse mit der Polkernvorrichtung gekoppelt ist. Zumindest das Magnetelement ist in einer beispielhaften Ausführungsform innerhalb der Magnetspule angeordnet.
  • Die Polkernvorrichtung weist beispielsweise eine Aufnahmebohrung entlang der Hubrichtung auf, durch welche die Achse geführt ist. Beispielsweise weist die Polkernvorrichtung ferner eine Aufnahmeöffnung auf, welche einen Sitz des Kolbens ausbildet. Der Kolben kann in die Aufnahmeöffnung ein- und ausfahren. Der Kolben kann in der Aufnahmeöffnung mittels einer Gleitlagerung gelagert werden. Das Magnetelement kann entlang der Hubrichtung zwei beabstandete Randbereiche aufweisen, welche jeweils eine bestimmte magnetische Polung aufweisen. Entsprechend wird mittels der magnetischen Polung des Magnetelements eine weitere Magnetkraft entlang der Hubrichtung erzeugt. Die weitere Magnetkraft wirkt in Richtung der Magnetkraft der Magnetspule oder entgegen der Magnetkraft der Magnetspule.
  • Abhängig von der Bestromungsrichtung in der äußeren E-Magnetspule kann die magnetische Flussrichtung zwischen Polkernvorrichtung und Ankern/Kolben gewechselt werden. Mit der äußeren E-Magnetspule bzw. der richtigen Bestromungsrichtung kann der Fluss bzw. die weitere Magnetkraft des Magnetelements verstärkt oder abgeschwächt werden.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform wirkt das Magnetelement anziehend auf den Kolben und bildet somit eine Magnetkraft aus, welche den Kolben in Richtung Polkernvorrichtung zieht. Das Lösen des Kolbens von der Polkernvorrichtung erfolgt durch das Abschwächen der Magnetkraft des Magnetelements, beispielsweise der Verstärkung der Magnetkraft der Magnetspule oder mittels Reduzierung der Magnetkraft des Elektromagneten des Magnetelements. Mit der richtigen Stromdurchflussrichtung in der äußeren E-Magnetspule wird eine dem inneren Magnetelement entgegengesetzte Magnetflussrichtung bzw. die Magnetkraft generiert und dies bewirkt eine Abschwächung der weiteren Magnetkraft des Magnetelements. Mit der Abschwächung der weiteren Magnetkraft des Magnetelements wird der Kolben von dem Polkern wegdrückt und aus dem Gehäuse hinaus gefahren.
  • Wenn im Zentrum anstelle oder zusätzlich zu einem Permanentmagneten eine innere E-Magnetspule(n) als Magnetelement eingebaut ist, dann erfolgt das Lösen der Anker/Kolben von den Polkernen beispielsweise durch Reduzierung des Stroms der inneren E-Magnetspule und durch Erhöhung des Stroms der äußeren Magnetspule. Somit wird die Magnetkraft, welche den Kolben an die Polkernvorrichtung anzieht reduziert und ein Verschieben des Kolbens in Richtung Gehäuseäußeren ermöglicht.
  • Das magnetische Anziehen der Kolben in Richtung Polkernvorrichtung erfolgt beispielsweise mit dem Verstärken der Magnetkraft, welche durch das innere Magnetelement erzeugt wird. Dazu kann zusätzlich die äußere E-Magnet-Spule in umgekehrter Richtung (als beim Lösen des Kolbens) bestromt werden.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Hubvorrichtung ein Federelement auf, welches derart angeordnet ist, dass eine Federkraft entlang der Hubrichtung zwischen dem Kolben und der Trägerstruktur generierbar ist. Das Federelement ist insbesondere zwischen der Polkernvorrichtung und dem Kolben angeordnet.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist das Federelement als Druckfeder oder als Zugfeder ausgebildet.
  • Ferner ist in einer bevorzugten Ausführungsform das Federelement innerhalb der Magnetspule angeordnet.
  • Das Federelement zieht beispielsweise den Kolben in Richtung Polkernvorrichtung oder drückt das Federelement von der Polkernvorrichtung fort. Beispielsweise kann mit dem Federelement eine Vorspannkraft erzeugt werden, gegen welche die Magnetkraft der Magnetspule wirkt. In einer beispielhaften Ausführungsform kann beispielsweise die Magnetspule und/oder das Magnetelement eine Vorspannkraft erzeugen, gegen welche die Federkraft des Federelements wirkt.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Federelement beispielsweise als Druckfeder ausgebildet. Die vorgespannten Druckfedern erzeugen Druckfederkräfte und wirken in axialer Richtung nach außen sodass ohne Einwirkung einer Magnetkraft der Kolben bis zur maximalen Hub-Endlage verschoben wird, bei welcher der Kolben am weitesten außerhalb des Gehäuses vorliegt. Die Magnetkraft der Magnetspule wirkt beispielsweise in Richtung Polkernvorrichtung und zieht den Kolben in eine eingefahrene Position. Je nach Höhe der Magnetkraft der Magnetspule kann eine Position des Kolbens entlang der Hubrichtung eingestellt werden.
  • Anstelle von inneren Magnetkräften des Magnetelements könnte der Anker/Kolben auch von innere(n) E-Magnetspule(n), welche entsprechende Magnetkräfte infolge elektrischem Durchströmen erzeugen, in Richtung Polkernvorrichtung angezogen werden und dann in der Hub-Anfangslage, in welchen der Kolben am naheliegensten zur Polkernvorrichtung vorliegt, gehalten werden. Sobald die Bestromung der äußeren E-Magnetspule und der inneren E-Magnetspule(n) unterbrochen wird, verfährt der Anker/Kolben aufgrund der Druckfederkräfte oder von einer Nutzlast, welche an dem Kolben bzw. dessen Funktionsfläche angekoppelt ist, zu der Hub-Endlage. In dieser Funktionsweise ist die Hubvorrichtung nur bei 100 % Einschaltdauer der Magnetspule quasi bistabil.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist der Kolben entlang der Hubrichtung verschiebbar, insbesondere mittels einer Gleitlagervorrichtung an der Gehäuseöffnung gekoppelt ist. Neben der Kopplung des Kolbens an der Achse kann beabstandet dazu eine weitere Lagerung des Kolbens an der Gehäuseöffnung stattfinden, um somit eine robustere Lagerung des Kolbens bereitzustellen. Beispielsweise kann eine Gleitlagerbuchse als Gleitlagervorrichtung an der Gehäuseöffnung vorgesehen werden.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist der Kolben verschiebbar entlang der Achse angeordnet. Entsprechend kann beispielsweise eine Gleitlagerbuchse in einer Aufnahmeöffnung vorgesehen werden, sodass eine Gleitlagerung bereitgestellt wird.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist der Kolben an der Achse, insbesondere gegen eine axiale Verschiebung entlang der Achse, fixiert. Somit kann mittels Steuerung der Magnetspule der Kolben samt Achse in Hubrichtung verschoben und eingestellt werden.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Kolben ein freies Ende (an welchem wie oben beschrieben die Funktionsfläche ausgebildet ist) auf, welches aus der Gehäuseöffnung hinausragt. Die Achse ist derart ausgebildet, dass diese entlang der Hubrichtung von dem freien Ende des Kolbens hervorragt. Somit kann das freie Ende der Achse eine weitere funktionale Kopplung mit einem Funktionselement bereitstellen.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist der oben beschriebene Kolben ein erster Kolben. Die Trägerstruktur ist als zweiter Kolben ausgebildet, wobei der zweite Kolben in dem Gehäuse entlang einer weiteren Hubrichtung derart verfahrbar gelagert ist, dass der zweite Kolben durch eine weitere Gehäuseöffnung des Gehäuses aus- und einfahrbar ist. Die Hubvorrichtung weist ferner eine weitere Achse auf, wobei die weitere Achse in einer weiteren inneren Lagerbohrung des zweiten Kolbens derart geführt ist, dass der zweite Kolben mittels der weiteren Achse an den ersten Kolben gekoppelt ist. Der zweite Kolben ist innerhalb der Magnetspule derart angeordnet, dass mittels Erzeugung des Magnetfelds ein weiterer Hub des zweiten Kolbens entlang der Hubrichtung steuerbar ist.
  • Die weitere Achse ist insbesondere parallel oder koaxial zu der weiteren Achse angeordnet. Insbesondere weisen beide Achsen eine gemeinsame Mittellinie auf.
  • Der zweite Kolben ist über die weitere Achse verschiebbar entlang einer weiteren Hubrichtung in dem Gehäuse gelagert. An einem Gehäuse außenseitigen Ende des zweiten Kolbens wird eine weitere funktionale Kopplungsfläche ausgebildet. Diese weitere funktionale Kopplungsfläche kann mit weiteren Funktionselementen gekoppelt werden. Beispielsweise kann mittels verstellen des Kolbens die funktionale Kopplungsfläche gegen ein Funktionselement gedrückt werden, sodass eine bestimmte Aktion, wie beispielsweise ein Türsperrmechanismus aktiviert oder ein Schalter aktiviert, durchgeführt werden. Der erste Kolben und der zweite Kolben können einen gemeinsamen Hub entlang einer gemeinsamen Hubrichtung durchführen oder können individuell gesteuert werden. Dies bedeutet, dass der erste Kolben beispielsweise verfahren wird, während der zweite Kolben stillsteht. Ferner können der erste Kolben und der zweite Kolben eine gegensätzliche Bewegungsrichtung entlang der Hubrichtung durchführen.
  • Der zweite Kolben weist die weitere Lagerbohrung auf, in welche die weitere Achse verschiebbar oder fest gekoppelt werden kann, sodass der zweite Kolben entlang der weiteren Achse stabil und entlang der weiteren Hubrichtung verschiebbar gelagert werden kann. Zwischen dem zweiten Kolben und der weiteren Achse kann beispielsweise ein Gleitlagerelement vorgesehen werden.
  • Der erste Kolben und der zweite Kolben können identisch ausgebildet sein. Alternativ kann der erste Kolben beispielsweise dünner, d. h. mit einem kleineren Querschnitt ausgebildet werden als der zweite Kolben oder umgekehrt. Somit können die Kolben an die angekoppelt Nutzlasten angepasst werden.
  • Die weitere Achse kann ebenfalls aus einem metallischen Material hergestellt sein. Die weitere Achse weist eine Mittelachse auf, welche parallel zur Hubrichtung verläuft. Die weitere Achse kann relativ zu dem Gehäuse fixiert werden. In einer alternativen Ausführungsform kann die weitere Achse relativ zu dem Gehäuse verschiebbar gelagert werden. So kann beispielsweise die weitere Achse in einer inneren Lagerbohrung des zweiten Kolbens fixiert werden, sodass keine Relativbewegung zwischen der weiteren Achse und dem zweiten Kolben stattfindet. Die weitere Achse kann verschiebbar entlang der Hubrichtung mit dem Gehäuse gekoppelt sein, sodass dadurch ebenfalls ein Hub des zweiten Kolbens ermöglicht wird, in dem beide, der zweite Kolben selbst und die weitere Achse entlang der Hubrichtung verfahrbar sind.
  • Die weitere Achse wie auch der zweite Kolben sind beispielsweise im Inneren der Magnetspule angeordnet. Dies führt zu einer platzsparenden Hubvorrichtung und zu einer guten Steuerbarkeit des zweiten Kolbens im Inneren der Magnetspule.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind die Gehäuseöffnung und die weitere Gehäuseöffnung an gegenüberliegenden Gehäusebereichen ausgebildet und die Achse und die weitere Achse weisen eine gemeinsame Mittelachse auf.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Magnetspule einen ersten Magnetspulenabschnitt, welcher den ersten Kolben umgibt, und einen zweiten Magnetspulenabschnitt auf, welcher den zweiten Kolben umgibt. Der erste Magnetspulenabschnitt und der zweite Magnetspulenabschnitt sind derart konfiguriert, dass der erste Magnetspulenabschnitt als gerichtetes Magnetfeld ein erstes Magnetfeld mit einer ersten Magnetkraft entlang einer ersten Hubrichtung erzeugt und der zweite Magnetspulenabschnitt als gerichtetes Magnetfeld ein zweites Magnetfeld mit einer zweiten Magnetkraft entlang einer zweiten Hubrichtung erzeugt.
  • Gemäß der beschriebenen Ausführungsformen können beispielsweise der erste Kolben und der zweite Kolben getrennt und unabhängig voneinander gesteuert werden.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform bilden die Achse und die weitere Achse integral eine gemeinsame Achse aus. Mit anderen Worten ist der erste Kolben der zweite Kolben auf einer gemeinsamen Achse angeordnet.
  • Dabei können beide Kolben relativ zueinander auf der Achse verschiebbar angeordnet sein. Einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist der erste Kolben verschiebbar auf der Achse und der zweite Kolben fix gegenüber einer axialen Verschiebung der Achse befestigt oder vice versa. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind beide Kolben auf der Achse gegenüber einer axialen Verschiebung fixiert. Eine Verschiebung der Achse entlang der Hubrichtung führt dazu, dass beispielsweise der erste Kolben aus dem Gehäuse ausgefahren wird, während der zweite Kolben um denselben Hub eingefahren wird.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Polkernvorrichtung zwischen dem ersten Kolben und dem zweiten Kolben angeordnet. Die Polkernvorrichtung bildet beispielsweise eine Lagerung für die Achse und die weitere Achse. Die Polkernvorrichtung kann beispielsweise an dem Gehäuse fixiert sein. Ferner kann die Polkernvorrichtung ein erstes Magnetelement mit einer ersten Polung (Süd/Nord) entlang der Hubrichtung und ein zweites Magnetelement mit einer zweiten Polung (Süd/Nord) entlang der Hubrichtung aufweisen. Dabei können die erste Hubrichtung und die zweite Hubrichtung gleichgerichtet sein (Süd/Nord, Süd/Nord) oder unterschiedlich gerichtet sein (Süd/Nord, Nord/Süd).
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Polkernvorrichtung ein erstes Polkernelement und ein zweites Polkernelement auf, wobei das Magnetelement zwischen dem ersten Polkernelement und dem zweiten Polkernelement angeordnet ist. Das erste Polkernelement kann entsprechend eine Aufnahmeöffnung zur Lagerung des ersten Kolbens und das zweite Polkernelement kann entsprechend eine Aufnahmeöffnung zur Lagerung des zweiten Kolbens aufweisen.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist das Federelement zwischen dem ersten Kolben und dem ersten Polkernelement angeordnet. Die Hubvorrichtung weist ein zweites Federelement auf, welches zwischen dem zweiten Kolben und dem zweiten Polkernelement angeordnet ist. Entsprechend können die Kolben beispielsweise mittels der Federelemente vorgespannt werden.
  • Das erste Federelement kann beispielsweise eine betragsmäßig unterschiedliche Federkraft erzeugen als das zweite Federelement. So können beispielsweise die Federelemente an die erforderliche Federkraft, welche an den ersten Kolben oder dem zweiten Kolben wirken soll, angepasst werden. Somit können beispielsweise die Kolben an verschiedene Nutzlasten angepasst werden.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist der zweite Kolben verschiebbar entlang der weiteren Achse angeordnet oder der zweite Kolben ist an der weiteren Achse, insbesondere gegen eine axiale Verschiebung entlang der Achse fixiert.
  • Mit der vorliegenden Erfindung kann eine Hubvorrichtung bereitgestellt werden, welche als bistabiler oder nicht bistabiler (Duplex) Hubmagnet wirkt. Mit dem bistabilen (bzw. nicht bistabilem) Duplex Hubmagnet können mit elektrischer Energie z.B. zwei oder mehr nicht miteinander fest verbundene Anker/Kolben synchron oder asynchron angezogen werden (entspricht der Arbeitsweise „anziehend“) oder z.B. durch die Kraftwirkung der Rückstellfedern/Druckfedern als Federelemente abgestoßen werden (entspricht der Arbeitsweise „lösend“ bzw. „drückend“). Mit dem bistabilen (sowie nicht bistabilem) Duplex Hubmagnet können bereits mit nur einer äußeren E-Magnetspule z.B. zwei oder mehr Anker/Kolben z.B. an zwei oder mehr Positionen/Orten, sowie asynchron, Verriegelungs- und/oder Entriegelung-Arbeiten durchgeführt werden (oder Nutzlasten von deren Hub-Anfangslagen in die Hub-Endlagen sowie auch in umgekehrter Richtung bewegt werden). Einsparungen an Bauraum, Gewicht, Ressourcen sind möglich.
  • In der Anwendung, dass die Anker/Kolben nur von den angebundenen Nutzlasten auf die Hub-Endlagen bewegt werden, funktioniert der Duplex Hubmagnet in einer beispielhaften Ausführungsform auch ohne Rückstellfedern/Druckfedern. Es könnte eine der beiden Anker/Kolben in einer beispielhaften Ausführungsform z.B. nach Unten mit Schwerkraft (der Massekraft von Anker/Kolben) und z.B. nach Oben mit Nutzlast oder mit Hilfe der Druckfeder (-Kraft) in die Hub-Endlagen bewegt werden.
  • Der Duplex Hubmagnet gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform funktioniert auch ohne innenliegende Magnetelemente, wie beispielsweise dem innenliegenden Permanentmagneten oder Elektromagnet. Dabei können die beiden Polkernvorrichtungen auch aus einem Bauteil mit zwei Polkern-Stirnflächen hergestellt und eingebaut werden. Die Anbindung/Befestigung von Nutzlasten an Anker/Kolben sowie der Achse kann vielverschieden erfolgen z.B. durch Gewinde, Gabelkopf, T-Nuten, Sicherungs-Ring/-Scheiben u.a.
  • Da die beiden Anker/Kolben in einer beispielhaften Ausführungsform nicht fest miteinander gekoppelt sind, erfolgt die jeweilige Anker-/Kolbenbewegung auch in z.B. entgegengesetzter Richtung und nicht zwingend zeitgleich (asynchron). Die beiden Hub-Endlagen (die Arbeits-Wege) können unterschiedliche Längen haben. Auch können die Federelemente als Rückstellfedern/Druckfedern unterschiedlich dimensioniert sein (d.h. mit auf die jeweiligen Nutzlasten angepasste Federraten R).
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. So ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier expliziten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.
  • Figurenliste
  • Im Folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Hubvorrichtung mit einem Kolben gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
    • 2 eine schematische Darstellung einer Hubvorrichtung mit zwei Kolben gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
    • 3 eine perspektivische Darstellung der Hubvorrichtung aus 2,
    • 4 eine schematische Darstellung einer Hubvorrichtung mit zwei Kolben, wobei die Achse mit dem zweiten (Hohl-)Kolben fix verbunden ist und diese insbesondere aus dem ersten Kolben hervorsteht, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
    • 5 eine perspektivische Darstellung der Hubvorrichtung aus 4.
  • Detaillierte Beschreibung von exemplarischen Ausführungsformen
  • Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch.
  • 1 zeigt eine Hubvorrichtung. Die Hubvorrichtung weist ein Gehäuse 100 mit einer Gehäuseöffnung 101, eine Trägerstruktur 102, welche in dem Gehäuse 100 befestigt ist und zumindest einen Kolben 110, welcher in dem Gehäuse 100 entlang einer Hubrichtung 103 derart verfahrbar gelagert ist, dass der Kolben 110 durch die Gehäuseöffnung 101 aus- und einfahrbar ist. Ferner weist die Hubvorrichtung eine Achse 104, welche an die Trägerstruktur 102 gekoppelt ist, auf, wobei die Achse 104 in einer inneren Lagerbohrung 111 des Kolbens 110 derart geführt ist, dass der Kolben 110 mittels der Achse 104 an die Trägerstruktur 102 gekoppelt ist. Ferner weist die Hubvorrichtung eine Magnetspule 105 zum elektromagnetischen Erzeugen eines gerichteten Magnetfeldes mit einer Magnetkraft entlang der Hubrichtung 103 auf, wobei der Kolben 110 innerhalb der Magnetspule 105 derart angeordnet ist, dass mittels Erzeugung des Magnetfelds ein Hub des Kolbens 110 entlang der Hubrichtung 103 steuerbar ist.
  • Das Gehäuse 100 umgibt die funktionalen Elemente der Hubvorrichtung, d.h. zumindest die Trägerstruktur 102 die Achse 104, die Magnetspule 105 und den Kolben 110.
  • In dem Gehäuse 100 ist die Trägerstruktur 102 befestigt, an welcher direkt oder indirekt der Kolben 110 gelagert ist. Die Trägerstruktur 102 bildet eine Kopplung zum Befestigen der Achse 104, an welcher der Kolben 110 gelagert ist.
  • Die Magnetspule 105 ist zum elektromagnetischen Erzeugen eines gerichteten Magnetfeldes mit einer Stromquelle bzw. einer Spannungsquelle verbunden. Mittels einer Steuereinheit kann gezielt die Stromrichtung des Stroms durch die Magnetspule 105 gesteuert werden, um so entsprechend das gerichtete Magnetfeld zu erzeugen, sodass die Magnetkraft in eine gewünschte Richtung entlang der Hubrichtung 103 eingestellt werden kann. Wird das Magnetfeld derart eingestellt, dass entlang der Hubrichtung 103 die Magnetkraft kleiner der Druckfederkraft inkl. der Nutzlast ist, so wird der Kolben 110 aus dem Gehäuse 100 101 ausgefahren. Wird das Magnetfeld und entsprechend die Richtung der Magnetkraft umgekehrt, so wird der Kolben 110 in das Gehäuseinnere eingefahren.
  • Die Magnetspule 105 ist im Inneren des Gehäuses 100 angeordnet.
  • Der Kolben 110 ist auf der Achse 104 verschiebbar entlang einer Hubrichtung 103 in dem Gehäuse 100 gelagert. An einem Gehäuse 100 außenseitigen Ende 113 des Kolbens 110 wird eine funktionale Kopplungsfläche ausgebildet. Diese funktionale Kopplungsfläche kann mit weiteren Funktionselementen gekoppelt werden.
  • Ferner weist der Kolben 110 eine Lagerbohrung 111 auf, in welche die Achse 104 verschiebbar oder fest gekoppelt werden kann, sodass der Kolben 110 entlang der Achse 104 stabil und entlang der Hubrichtung 103 verschiebbar gelagert werden kann. Zwischen dem Kolben 110 und der Achse 104 kann beispielsweise ein Gleitlagerelement 115 vorgesehen werden.
  • Die Achse 104 ist mit einer Trägerstruktur 102 gekoppelt, sodass der Kolben 110 über die Achse 104 indirekt mit dem Gehäuse 100 gelagert bzw. befestigt ist. Die Achse 104 ist relativ zu dem Gehäuse 100 verschiebbar entlang ihrer Mittelachse 116 gelagert. Die Achse 104 ist verschiebbar entlang der Hubrichtung 103 mit der Trägerstruktur 102 (beispielsweise in einer Achsenaufnahme 114 der Trägerstruktur 102) gekoppelt, sodass dadurch ebenfalls ein Hub des Kolbens 110 ermöglicht wird, in dem beide, der Kolben 110 selbst und die Achse 104 entlang der Hubrichtung 103 verfahrbar sind. Dabei kann der Kolben 110 mit dem Hubweg 117 verschoben werden.
  • Die Achse 104 wie auch der Kolben 110 (und beispielsweise die unten beschriebene Polkernvorrichtung 107 und Magnetelemente 106) werden dabei beispielsweise im Inneren der Magnetspule 105 angeordnet. Mit anderen Worten umgibt die Magnetspule 105 diese Elemente.
  • Das Magnetelement 106 ist ein Permanentmagnetelement, welches in der Polkernvorrichtung 107 befestigt ist. Das Magnetelement 106 ist derart angeordnet, dass eine Magnetkraft entlang der Hubrichtung 103 zwischen dem Kolben 110 und der Polkernvorrichtung 107 generierbar ist, wobei die Achse 104 mit der Polkernvorrichtung 107 gekoppelt ist.
  • Die Polkernvorrichtung 107 weist beispielsweise eine Aufnahmebohrung entlang der Hubrichtung 103 auf, durch welche die Achse 104 geführt ist. Die Polkernvorrichtung 107 weist ferner eine Aufnahmeöffnung bzw. Polkernaufnahme 108 auf, welche einen Sitz des Kolbens 110 ausbildet. Der Kolben 110 kann in die Polkernaufnahme 108 ein- und ausfahren. Der Kolben 100 kann in der Aufnahmeöffnung mittels einer Gleitlagerung an der Achse gelagert werden. Die Polkernaufnahme 108 und der Bereich des Kolbens 110, welcher in die Polkernaufnahme 108 einfährt, können komplementär zueinander konisch ausgebildet sein. Das Magnetelement 106 kann entlang der Hubrichtung 103 zwei beabstandete magnetische Polbereiche aufweisen, welche jeweils eine bestimmte magnetische Polung (Süd oder Nord) aufweisen. Entsprechend wird mittels der magnetischen Polung des Magnetelements 106 eine weitere Magnetkraft entlang der Hubrichtung 103 erzeugt. Die weitere Magnetkraft wirkt in Richtung der Magnetkraft der Magnetspule 105 oder entgegen der Magnetkraft der Magnetspule 105.
  • Abhängig von der Bestromungsrichtung in der äußeren E-Magnetspule 105 (+/- oder -/+) kann die magnetische Flussrichtung (Süd / Nord) zwischen Polkernvorrichtung 107 und Ankern/Kolben 110 gewechselt werden. Mit der äußeren E-Magnetspule 105 bzw. der Bestromungsrichtung (+/-) kann die Richtung bzw. die weitere Magnetkraft des Magnetelements verstärkt oder abgeschwächt werden.
  • Die Hubvorrichtung weist ein Federelement 109 auf, welches derart angeordnet ist, dass eine Federkraft entlang der Hubrichtung 103 zwischen dem Kolben 110 und der Trägerstruktur 102 (Polkern 107) generierbar ist. Das Federelement 109 ist insbesondere zwischen der Polkernvorrichtung 107 und dem Kolben 110 angeordnet.
  • Das Federelement 109 zieht beispielsweise den Kolben 110 in Richtung Polkernvorrichtung 107 oder drückt das Federelement 109 den Kolben von der Polkernvorrichtung 107 fort. Beispielsweise kann mit dem Federelement 109 eine Vorspannkraft erzeugt werden, gegen welche die Magnetkraft der Magnetspule 105 wirkt. In einer beispielhaften Ausführungsform kann beispielsweise die Magnetspule 105 und/oder das Magnetelement 106 eine Vorspannkraft erzeugen, gegen welche die Federkraft des Federelements 109 wirkt.
  • Der Kolben 110 ist mittels einer Gleitlagervorrichtung 112 entlang der Hubrichtung 103 verschiebbar an der Gehäuseöffnung 101 gekoppelt. Neben der Kopplung des Kolbens 110 auf der Achse 104 kann beabstandet dazu eine weitere Lagerung des Kolbens 110 an der Gehäuseöffnung 101 stattfinden, um somit eine robustere Lagerung des Kolbens 110 bereitzustellen.
  • Der Kolben 110 weist ein freies Ende 113 (an welchem wie oben beschrieben die Funktionsfläche ausgebildet ist) auf, welches aus der Gehäuseöffnung 101 hinausragt.
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem Kolben 110. Ferner können mehrere Kolben an entsprechenden weiteren Achsen angeordnet werden, die z.B. an derselben Gehäuseseite an entsprechenden Gehäuseöffnungen aus dem Gehäuse hinausragen. Dabei können die weiteren (Hohl-)Kolben von derselben Magnetspule 105 umgeben werden oder jeweils von einer zugeordneten Magnetspule umgeben werden.
  • 2 zeigt eine Hubvorrichtung mit zwei Kolben 110, 210 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung der Hubvorrichtung aus 2. Ein zweiter Kolben 210 ist in dem Gehäuse 100 entlang einer Hubrichtung 103 derart verfahrbar gelagert, dass der zweite Kolben 210 durch eine weitere Gehäuseöffnung 201 des Gehäuses 100 aus- und einfahrbar ist. Die Hubvorrichtung weist ferner eine weitere Achse auf, die integral mit der Achse 104 ausgebildet ist. Die Achse 104 ist in einer weiteren inneren Lagerbohrung 211 des zweiten Kolbens 210 derart geführt, dass der zweite Kolben 210 mittels der Achse 104 an den ersten Kolben 110 gekoppelt ist. Der zweite Kolben 210 ist innerhalb der Magnetspule 105 derart angeordnet, dass mittels Erzeugung des Magnetfelds ein weiterer Hub des zweiten Kolbens 210 entlang der Hubrichtung 103 steuerbar ist. Dabei kann der erste Kolben 110 mit dem Hubweg 117 verschoben werden und der zweite Kolben 210 mit dem weiteren Hubweg 217 individuell eingefahren oder ausgefahren werden.
  • Der erste Kolben 110 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 1 angeordnet und ausgebildet. Die Trägerstruktur bildet in dem Ausführungsbeispiel in 2 sozusagen den zweiten Kolben 201 aus. Der erste Kolben 110 ist dann über die Achse 104 und den zweiten Kolben 210 an das Gehäuse 100 gekoppelt. Ferner kann die Polkernvorrichtung 107 mit dem Gehäuse 100 fixiert bzw. gekoppelt sein.
  • An einem Gehäuse außenseitigen Ende 213 des zweiten Kolbens 210 wird eine weitere funktionale Kopplungsfläche ausgebildet. Diese weitere funktionale Kopplungsfläche kann mit weiteren Funktionselementen gekoppelt werden. Beispielsweise kann mittels Verstellens des ersten 110 oder zweiten Kolbens 210 die funktionale Kopplungsfläche gegen ein Funktionselementen gedrückt werden, sodass eine bestimmte Aktion, wie beispielsweise ein Türsperrmechanismus aktiviert oder ein Schalter aktiviert, durchgeführt werden. Der erste Kolben 110 und der zweite Kolben 220 können einen gemeinsamen Hub entlang einer gemeinsamen Hubrichtung 103 durchführen oder können individuell gesteuert werden. Dies bedeutet, dass der erste Kolben 110 beispielsweise verfahren wird, während der zweite Kolben 210 stillsteht. Ferner können der erste Kolben 110 und der zweite Kolben 220 eine gegensätzliche Bewegungsrichtung entlang der Hubrichtung 103 durchführen.
  • Der zweite Kolben 210 weist die weitere Lagerbohrung 211 auf, in welche die Achse 104 verschiebbar gelagert ist, sodass der zweite Kolben 210 entlang der Achse 104 stabil und entlang der Hubrichtung 103 verschiebbar gelagert werden kann. Zwischen dem zweitem Kolben 210 und der Achse 104 kann beispielsweise ein Gleitlagerelement 215 vorgesehen werden.
  • Die Achse 104 ist relativ zu dem Gehäuse 100 nicht verschiebbar gelagert. So kann beispielsweise die Achse 104 in den inneren Lagerbohrungen 111, 211 des ersten und zweiten Kolbens 110, 220 gelagert werden. Die Achse 104 kann verschiebbar entlang der Hubrichtung 103 mit dem Gehäuse 100 gekoppelt sein, sodass dadurch ebenfalls ein Hub des zweitem Kolbens 210 ermöglicht wird, in dem beide, der zweite Kolben 210 selbst und die Achse 104 entlang der Hubrichtung 103 verfahrbar sind. Dabei können beide Kolben 110, 210 relativ zueinander auf der Achse 104 verschiebbar angeordnet sein.
  • Die Achse 104 wie auch der zweite Kolben 210 sind im Inneren der Magnetspule 105 angeordnet. Dies führt zu einer platzsparenden Hubvorrichtung und zu einer guten Steuerbarkeit des zweiten Kolbens 210 im Inneren der Magnetspule 105.
  • Die Gehäuseöffnung 101 und die weitere Gehäuseöffnung 201 sind an gegenüberliegenden Gehäusebereichen ausgebildet und die Achse 104 weist eine gemeinsame Mittelachse 116 auf.
  • Die Polkernvorrichtung 107 und 207 ist zwischen dem ersten Kolben 110 und dem zweiten Kolben 210 angeordnet. Zwischen der ersten Polkernvorrichtung 107 und der zweiten Polkernvorrichtung 207 ist ein weiteres Magnetelement montiert. Die Polkernvorrichtung 107 bildet beispielsweise eine Lagerung für die Achse 104. Die Polkernvorrichtung 107 kann beispielsweise an dem Gehäuse 100 fixiert sein. Ferner kann die Polkernvorrichtung 107 ein erstes Magnetelement als Magnetelement 106 mit einer ersten Polung (Süd/Nord) entlang der Hubrichtung 103 und ein zweites Magnetelement als weiteres Magnetelement 106 mit einer zweiten Polung (Süd/Nord) entlang der Hubrichtung 103 aufweisen.
  • Die Polkernvorrichtung weist ein erstes Polkernelement 202 und ein zweites Polkernelement 203 auf, wobei das Magnetelement 106 zwischen dem ersten Polkernelement 202 und dem zweiten Polkernelement 203 angeordnet ist. Das erste Polkernelement 202 kann entsprechend eine Aufnahmeöffnung bzw. Polkernaufnahme 108 zur Lagerung des ersten Kolbens 110 und das zweite Polkernelement 203 kann entsprechend eine Aufnahmeöffnung bzw. Polkernaufnahme 208 zur Lagerung der Achse 104 aufweisen.
  • Das Federelement 109 ist zwischen dem ersten Kolben 110 und dem ersten Polkernelement 202 angeordnet. Die Hubvorrichtung weist ein zweites Federelement 209 auf, welches zwischen dem zweiten Kolben 210 und dem zweiten Polkernelement 203 angeordnet ist. Entsprechend können die Kolben 110, 210 beispielsweise mittels der Federelemente 109, 209 vorgespannt werden.
  • In dem Ausführungsbeispiel aus 2 wird eine Hubvorrichtung geschaffen, bei welcher mittels elektrischer Energie z.B. zwei oder mehr nicht miteinander fest verbundene Anker/Kolben 110, 210 synchron oder asynchron bewegt werden können. Die Federelemente 109, 209 können die Kolben 110, 210 vorspannen. Mittels der Verstellung der Kolben 110, 210 insbesondere mittels der äußeren E-Magnetspule 105 können Verriegelungs- und/oder Entriegelung-Arbeiten durchgeführt werden (oder Nutzlasten von deren Hub-Anfangslagen in die Hub-Endlagen sowie auch in umgekehrter Richtung bewegt werden).
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Hubvorrichtung mit zwei Kolben 110, 210. Die Achse 104 ist mit dem zweiten Kolben 210 und dem ersten Kolben 110 gekoppelt. 5 zeigt eine perspektivische Darstellung der Hubvorrichtung aus 4. Die Hubvorrichtung aus 4 zeigt dieselben Merkmale wir die Hubvorrichtung aus 2, bis auf die Ausbildung und Lagerung der Achse 104. Die Achse 104 ist mit dem zweiten Kolben gekoppelt und steht aus den Kolben 110, 210 hervor. Die Achse 104 ist derart ausgebildet, dass diese entlang der Hubrichtung 103 von dem freien Ende 113 des Kolbens 110 und dem freien Ende 213 des zweiten Kolbens 210 hervorragt. Somit können die freien Enden der Achse 104 weitere funktionale Kopplungen mit einem Funktionselement bereitstellen.
  • Der erste Kolben 110 ist verschiebbar auf der Achse 104 und der zweite Kolben 210 ist fix gegenüber einer axialen Verschiebung der Achse 104 befestigt oder vice versa. Eine Verschiebung des zweiten Kolbens 210 entlang der Hubrichtung 103 führt somit ebenfalls zu einer Verschiebung der Achse 104, während der erste Kolben 110 individuell gesteuert werden kann.
  • Somit können mit der Hubvorrichtung auch unterschiedliche Nutzlasten auf einer Seite asynchron drückend und ziehend zwischen Hub-Anfangslage und Hub-Endlage bewegt werden. Dazu ist die Achse 104 an dem zweiten Kolben 210 fix/fest verbunden und durch den anderen ersten Kolben 110 geführt. Eine der Nutzlasten wird an dem freien Ende 113 des Kolbens 110 und eine zweite Nutzlast an der Achse 104 jeweils auf einer gemeinsamen Seite des Gehäuses 100 befestigt. Zudem kann eine dritte Nutzlast auf der anderen Seite des Gehäuses 100 an der Achse 104 oder dem weiteren Ende 213 des zweiten Kolbens 210 befestigt werden.
  • Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Gehäuse
    101
    Gehäuseöffnung
    102
    Trägerstruktur
    103
    Hubrichtung
    104
    Achse
    105
    Magnetspule
    106
    Magnetelement
    107
    Polkernvorrichtung
    108
    Polkernaufnahme/Polkerngeometrie
    109
    Federelement
    110
    Kolben
    111
    Lagerbohrung
    112
    Gleitlagervorrichtung
    113
    freies Ende des Kolbens
    114
    Achsenaufnahme
    115
    Gleitlagervorrichtung
    116
    Mittelachse
    117
    Hubweg
    118
    Spulenkörper
    201
    weitere Gehäuseöffnung
    202
    erstes Polkernelement
    203
    zweites Polkernelement
    207
    zweite Polkernvorrichtung
    208
    weitere Polkernaufnahme
    209
    weiteres Federelement
    210
    zweiter Kolben
    211
    weitere Lagerbohrung
    212
    Gleitlagervorrichtung
    213
    weiteres freies Ende
    215
    Gleitlagerelement
    217
    weiterer Hubweg
    401
    Gleitlagervorrichtung
    402
    Gleitlagervorrichtung
  • 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 10248143 A1 [0003]

Claims (19)

  1. Hubvorrichtung, aufweisend ein Gehäuse (100) mit einer Gehäuseöffnung (101), eine Trägerstruktur (102), welche in dem Gehäuse (100) befestigt ist, zumindest einen Kolben (110), welcher in dem Gehäuse (100) entlang einer Hubrichtung (103) derart verfahrbar gelagert ist, dass der Kolben (110) durch die Gehäuseöffnung (101) aus- und einfahrbar ist, eine Achse (104), welche an die Trägerstruktur (102) gekoppelt ist, wobei die Achse (104) in einer inneren Lagerbohrung (111) des Kolbens (110) derart geführt ist, dass der Kolben (110) mittels der Achse (104) an die Trägerstruktur (102) gekoppelt ist, und eine Magnetspule (105) zum elektromagnetischen Erzeugen eines gerichteten Magnetfeldes mit einer Magnetkraft entlang der Hubrichtung (103), wobei der Kolben (110) innerhalb der Magnetspule (105) derart angeordnet ist, dass mittels Erzeugung des Magnetfelds ein Hub des Kolbens (110) entlang der Hubrichtung (103) steuerbar ist.
  2. Hubvorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend ein Magnetelement (106), insbesondere ein Permanentmagnetelement oder ein Elektromagnetelement, und eine Polkernvorrichtung (107), an welcher das Magnetelement (106) befestigt ist, wobei das Magnetelement (106) derart angeordnet ist, dass eine Magnetkraft entlang der Hubrichtung (103) zwischen dem Kolben (110) und der Polkernvorrichtung (107) generierbar ist, wobei die Achse (104) mit der Polkernvorrichtung (107) gekoppelt ist.
  3. Hubvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei zumindest das Magnetelement (106) innerhalb der Magnetspule (105) angeordnet ist.
  4. Hubvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend ein Federelement (109), welches derart angeordnet ist, dass eine Federkraft entlang der Hubrichtung (103) zwischen dem Kolben (110) und der Trägerstruktur (102) generierbar ist.
  5. Hubvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei das Federelement (109) als Druckfeder oder als Zugfeder ausgebildet ist.
  6. Hubvorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei das Federelement (109) innerhalb der Magnetspule (105) angeordnet ist.
  7. Hubvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Kolben (110) entlang der Hubrichtung (103) verschiebbar, insbesondere mittels einer Gleitlagervorrichtung (112), an der Gehäuseöffnung (101) gekoppelt ist.
  8. Hubvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Kolben (110) verschiebbar entlang der Achse (104) angeordnet ist.
  9. Hubvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Kolben (110) an der Achse (104), insbesondere gegen eine axiale Verschiebung entlang der Achse (104), fixiert ist.
  10. Hubvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Kolben (110) ein freies Ende (113) aufweist, welches aus der Gehäuseöffnung (101) hinausragt, wobei die Achse (104) derart ausgebildet ist, dass diese entlang der Hubrichtung (103) von dem freien Ende (113) des Kolbens (110) hervorragt.
  11. Hubvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Kolben (110) einen ersten Kolben (110) aufweist, wobei die Trägerstruktur (102) als zweiter Kolben (210) ausgebildet ist, wobei der zweite Kolben (210) in dem Gehäuse (100) entlang der Hubrichtung (103) derart verfahrbar gelagert ist, dass der zweite Kolben (210) durch eine weitere Gehäuseöffnung (201) des Gehäuses (100) aus- und einfahrbar ist, wobei die Hubvorrichtung ferner eine weitere Achse aufweist, wobei die weitere Achse in einer inneren weiteren Lagerbohrung (211) des zweiten Kolbens (210) derart geführt ist, dass der zweite Kolben (210) mittels der weiteren Achse an den ersten Kolben (110) gekoppelt ist, und wobei der zweite Kolben (210) innerhalb der Magnetspule (105) derart angeordnet ist, dass mittels Erzeugung des Magnetfelds ein weiterer Hub des zweiten Kolbens (210) entlang der Hubrichtung (103) steuerbar ist.
  12. Hubvorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei Gehäuseöffnung (101) und die weitere Gehäuseöffnung (201) an gegenüberliegenden Gehäusebereichen ausgebildet sind und die Achse (104) und die weitere Achse eine gemeinsame Mittelachse aufweisen.
  13. Hubvorrichtung gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei die Magnetspule (105) einen ersten Magnetspulenabschnitt, welcher den ersten Kolben (110) umgibt, und einen zweiten Magnetspulenabschnitt aufweist, welcher den zweiten Kolben (210) umgibt, wobei der erste Magnetspulenabschnitt und der zweite Magnetspulenabschnitt derart konfiguriert sind, dass der erste Magnetspulenabschnitt als gerichtetes Magnetfeld ein erstes Magnetfeld mit einer ersten Magnetkraft entlang einer ersten Hubrichtung (103) erzeugt und der zweite Magnetspulenabschnitt als gerichtetes Magnetfeld ein zweites Magnetfeld mit einer zweiten Magnetkraft entlang einer zweiten Hubrichtung (103) erzeugt.
  14. Hubvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Achse (104) und die weitere Achse integral eine gemeinsame Achse (104) ausbilden.
  15. Hubvorrichtung gemäß Anspruch 2 und 14, wobei die Polkernvorrichtung (107) zwischen dem ersten Kolben (110) und dem zweiten Kolben (210) angeordnet ist.
  16. Hubvorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei die Polkernvorrichtung (107) ein erstes Polkernelement (202) und ein zweites Polkernelement (203) aufweist, wobei das Magnetelement (106) zwischen dem ersten Polkernelement (202) und dem zweiten Polkernelement (203) angeordnet ist.
  17. Hubvorrichtung gemäß Anspruch 4 und 16, wobei das Federelement (109) zwischen dem ersten Kolben (110) und dem ersten Polkernelement angeordnet ist, wobei die Hubvorrichtung ein zweites Federelement (209) aufweist, welches zwischen dem zweiten Kolben (210) und dem zweiten Polkernelement angeordnet ist.
  18. Hubvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 17, wobei der zweite Kolben (210) verschiebbar entlang der weiteren Achse (204) angeordnet ist, oder wobei der zweite Kolben (210) an der weiteren Achse (204), insbesondere gegen eine axiale Verschiebung entlang der weiteren Achse (204), fixiert ist.
  19. Verfahren zum Betreiben einer Hubvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, das Verfahren aufweisend Steuern der Magnetspule (105) derart, dass ein Magnetfeld erzeugt wird, welches einen Hub des Kolbens (110) entlang der Hubrichtung (103) steuert.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE946459C (de) * 1953-03-15 1956-08-02 Eberle & Co Appbau Ges Stromimpulsrelais mit zwei uebereinanderliegenden Eisenkernen
DE1846701U (de) * 1961-11-17 1962-02-15 Otto Eckerle Elektromagnet mit doppelkolben.
DE2315325A1 (de) * 1972-04-04 1973-10-18 Lucifer Sa Dreiwegventil fuer druckmittel

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