DE102019130984A1 - Component for an electromagnetic actuator, electromagnetic actuator and method for manufacturing a component - Google Patents
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Abstract
Vorgeschlagen wird ein Bauteil für einen elektromagnetischen Aktuator (10), welcher in seiner Längsrichtung von einer zentralen Bewegungslängsachse (B) durchgriffen ist, umfassend einen Ankeraufnahmeabschnitt (102) zur wahlweisen Aufnahme einer Ankereinheit (30), umfassend einen Wandungsabschnitt (104), welcher einen Ankeraufnahmeraum (106) umfangsseitig begrenzt, sowie einen Aufnahmeraumgrund (110) aufweist, welcher den Ankeraufnahmeraum (106) bodenseitig begrenzt, wobei an dem Wandungsabschnitt (104) oder mit diesem Zähne (112) zueinander benachbart in Umfangsrichtung bezüglich der Bewegungslängsachse (B) ausgebildet sind, wobei jeder der Zähne (112) zwei Umfangsflanken (114, 116) aufweist und sich in Richtung der Bewegungslängsachse (B) von einem Zahnfuß (118) zu einem Zahnkopf (120) erstreckt. A component is proposed for an electromagnetic actuator (10) through which a central longitudinal axis (B) extends in its longitudinal direction, comprising an armature receiving section (102) for optionally receiving an armature unit (30), comprising a wall section (104) which has a Anchor receiving space (106) delimited on the circumferential side and has a receiving space base (110) which delimits the anchor receiving space (106) on the bottom side, teeth (112) being formed adjacent to one another in the circumferential direction with respect to the longitudinal axis (B) of the wall section (104) or with this wherein each of the teeth (112) has two circumferential flanks (114, 116) and extends in the direction of the longitudinal axis of movement (B) from a tooth root (118) to a tooth head (120).
Description
Die Erfindung betrifft ein Bauteil für einen elektromagnetischen Aktuator gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, einen elektromagnetischen Aktuator gemäß Anspruch 9 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß Anspruch 10.The invention relates to a component for an electromagnetic actuator according to the preamble of claim 1, an electromagnetic actuator according to claim 9 and a method for producing a component according to
Ein elektromagnetischer Aktuator ist üblicherweise aus diversen Bauteilen zusammengefügt. Innerhalb des Aktuators ist ein Anker entlang einer zentralen Bewegungslängsachse verstellbar angeordnet. Die Bewegungslängsachse kann den Aktuator und somit auch seine Bauteile in Längsrichtung durchgreifen. Ein Bauteil für einen Aktuator kann einen Ankeraufnahmeabschnitt zur wahlweisen Aufnahme des Ankers einer Ankereinheit umfassen. Der Ankeraufnahmeabschnitt wiederum kann einen Wandungsabschnitt umfassen, welcher einen Ankeraufnahmeraum umfangsseitig begrenzt sowie einen Aufnahmeraumgrund aufweist, welcher den Ankeraufnahmeraum bodenseitig begrenzt. In diesen Ankeraufnahmeraum und aus ihm heraus ist eine Ankereinheit zumindest in Abschnitten wahlverstellbar verstellbar.An electromagnetic actuator is usually composed of various components. An armature is arranged within the actuator so as to be adjustable along a central longitudinal axis of movement. The longitudinal axis of movement can reach through the actuator and thus also its components in the longitudinal direction. A component for an actuator can comprise an armature receiving section for optionally receiving the armature of an armature unit. The anchor receiving section can in turn comprise a wall section which delimits an anchor receiving space on the circumferential side and has a receiving space base which delimits the anchor receiving space on the bottom side. In and out of this anchor receiving space, an anchor unit is adjustable at least in sections.
Um eine Magnetkrafthubkennlinie und dadurch den magnetischen Fluss zwischen zwei Bauteilen eines Aktuators zu beeinflussen, ist aus der Praxis die Nutzung eines Steuerkonus bekannt. Ein derartiger Steuerkonus ist zentral zur Bewegungslängsachse angeordnet und umläuft diese ringförmig. Die eine verkippte Fläche des Steuerkonus verläuft also in Richtung der Bewegungslängsachse bzw. der Konus verläuft in Radialrichtung. Diese bisherige Ausbildung eines Steuerkonus führt dazu, dass im distalen Endbereich des Steuerkonus sehr dünne Materialstärken ausgebildet sind. Daher müssen bislang einen radialen Steuerkonus umfassende Bauteile elektromagnetischer Aktuatoren mittels kostenintensiver Verfahren hergestellt werden, beispielsweise mittels spanender Verfahren. Zudem bietet der bislang bekannte radiale, ringförmige und einteilige Steuerkonus nur wenig konstruktiven Gestaltungsspielraum zur vorteilhaften Beeinflussung der Magnetkrafthubkennlinie.In order to influence a magnetic force stroke characteristic and thereby the magnetic flux between two components of an actuator, the use of a control cone is known from practice. Such a control cone is arranged centrally to the longitudinal axis of movement and runs around it in an annular manner. One tilted surface of the control cone thus runs in the direction of the longitudinal axis of movement or the cone runs in the radial direction. This previous design of a control cone means that very thin material thicknesses are formed in the distal end region of the control cone. For this reason, components of electromagnetic actuators comprising a radial control cone have hitherto had to be manufactured by means of cost-intensive processes, for example by means of machining processes. In addition, the previously known radial, ring-shaped and one-piece control cone offers little design leeway for advantageously influencing the magnetic force stroke characteristic.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil für einen elektromagnetischen Aktuator zu schaffen, welches die vom Steuerkonus bekannte Steuerungsfunktion des magnetischen Flusses zur Beeinflussung der Magnetkrafthubkennlinie aufweist, jedoch dazu vergrößerte konstruktive Spielräume bei gleicher Raumnutzung ermöglicht und kostengünstiger herstellbar ist. In diesem Kontext sollen zudem ein elektromagnetischer Aktuator sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils vorgeschlagen werden.The invention is therefore based on the object of creating a component for an electromagnetic actuator which has the control function of the magnetic flux known from the control cone for influencing the magnetic force stroke characteristic, but which allows increased design leeway with the same use of space and can be manufactured more cost-effectively. In this context, an electromagnetic actuator and a method for manufacturing a component are also proposed.
Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben sowie in Anspruch 9 und 10 benannt. Beanspruchte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 8.The main features of the invention are specified in the characterizing part of claim 1 and named in
Erfindungsgemäß wird ein Bauteil für einen elektromagnetischen Aktuator vorgeschlagen, welches in seiner Längsrichtung von einer zentralen Bewegungslängsachse durchgriffen ist, umfassend einen Ankeraufnahmeabschnitt zur wahlweisen Aufnahme einer Ankereinheit, umfassend einen Wandungsabschnitt, welcher einen Ankeraufnahmeraum umfangsseitig begrenzt sowie einen Aufnahmeraumgrund aufweist, welcher den Ankeraufnahmeraum bodenseitig begrenzt, wobei an dem Wandungsabschnitt oder mit diesem Zähne zueinander benachbart in Umfangsrichtung bezüglich der Bewegungslängsachse ausgebildet sind, wobei jeder der Zähne zwei Umfangsflanken aufweist und sich in Richtung der Bewegungslängsachse von einem Zahnfuß zu einem Zahnkopf erstreckt.According to the invention, a component for an electromagnetic actuator is proposed, which is penetrated in its longitudinal direction by a central longitudinal axis of movement, comprising an armature receiving section for optionally receiving an armature unit, comprising a wall section which delimits an armature receiving space on the circumference and has a receiving space base which delimits the armature receiving space on the bottom wherein teeth are formed adjacent to one another in the circumferential direction with respect to the longitudinal axis of movement on the wall section or with this, each of the teeth having two circumferential flanks and extending in the direction of the longitudinal axis of movement from a tooth base to a tooth tip.
Die beiden Umfangsflanken können derart ausgebildet sein, dass sie zumindest weitgehend in Umfangsrichtung ausgerichtet sind, wodurch jeweils ein Konus in Umfangssrichtung ausbildbar ist. Unter „zumindest weitgehend“ soll, in Längsrichtung des Bauteils gesehen, eine Verschwenkung zumindest einer Flanke gegenüber dem Radius um einen Winkel von 45° bis 0° verstanden werden. Die Erfindung sieht somit vor, dass der bislang geschlossen ringförmig ausgebildete und sich in Radialrichtung erstreckende Steuerkonus durch eine vollkommen andere Ausgestaltung ersetzt werden kann. Jeder der einzelnen Zähne weist einen eigenen Konus auf, welcher sich nunmehr in Umfangsrichtung erstreckt. Dadurch kann im distalen Endbereich jedes Zahns bzw. am Zahnkopf eine größere Materialstärke ausgebildet werden, verglichen mit dem bekannten radialen Steuerkonus. Dadurch können Herstellungsverfahren für das Bauteil eingesetzt werden, welche weniger präzise und daher grundsätzlich kostengünstiger als bisher genutzte spanende Verfahren sind. Die Zähne können beispielsweise nach Art einer Hirthverzahnung ausgebildet sein. Die Anordnung der Zähne an einem Bauteil kann zudem als Zahnkranz bezeichnet werden.The two circumferential flanks can be designed in such a way that they are at least largely aligned in the circumferential direction, whereby a cone can be formed in each case in the circumferential direction. “At least largely”, viewed in the longitudinal direction of the component, should be understood to mean a pivoting of at least one flank relative to the radius by an angle of 45 ° to 0 °. The invention thus provides that the control cone, which has hitherto been designed as a closed ring and extending in the radial direction, can be replaced by a completely different configuration. Each of the individual teeth has its own cone, which now extends in the circumferential direction. As a result, a greater material thickness can be formed in the distal end area of each tooth or at the tooth head, compared with the known radial control cone. As a result, manufacturing processes for the component can be used which are less precise and therefore fundamentally more cost-effective than previously used machining processes. The teeth can be designed, for example, in the manner of a Hirth serration. The arrangement of the teeth on a component can also be referred to as a toothed ring.
Auch aus konstruktiver Sicht bietet die Erfindung entscheidende Vorteile. Bei bisherigen Steuernkonussen konnte die Steigung dessen verkippter Fläche verändert werden, um eine Kennliniensteuerung vorzunehmen. Viel mehr konstruktive Möglichkeiten boten sich nicht. Bei gleicher Raumnutzung sind mittels der Erfindung erheblich mehr konstruktive Ausgestaltungsmöglichkeiten gegeben. So können nicht nur die Flächen der Zähne verkippt werden, es kann beispielsweise auch die Zähneanzahl oder die Größe der Zahnzwischenräume verändert werden.The invention also offers decisive advantages from a constructional point of view. With previous control cones, the slope of its tilted surface could be changed in order to control the characteristic. There weren't many more constructive options. With the same use of space, considerably more design options are given by means of the invention. Not only can the surfaces of the teeth be tilted, for example the number of teeth or the size of the spaces between the teeth can also be changed.
Die Zähne können mit dem Wandungsabschnitt auch gemeinsam ausgebildet sein, so dass sie den den Ankeraufnahmeraum umfassenden Wandungsabschnitt selbst ausbilden.The teeth can also be formed jointly with the wall section, so that they themselves form the wall section comprising the armature receiving space.
Die Zähne führen auch dazu, dass eine endseitige Oberfläche des Bauteils gegenüber einem sich in Radialrichtung erstreckenden Steuerkonus vergrößert ist, was eine vergrößerte Verbindungsfläche für benachbarte Bauteile bereithält. Hierdurch kann eine festere Verbindung ermöglicht werden.The teeth also lead to an end surface of the component being enlarged compared to a control cone extending in the radial direction, which provides an enlarged connecting surface for adjacent components. This enables a more solid connection.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Bauteils kann vorsehen, dass zumindest eine der Umfangsflanken, vorzugsweise beide Umfangsflanken, einen in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise verkippten Verlauf aufweist/aufweisen. Durch diese Ausgestaltung, insbesondere bei beiden verkippten Umfangsflanken, können Zähne mit einem stumpfen Kopfwinkel oder Umfangsflankenwinkel (Winkel, der von den Umfangsflanken eingeschlossen wird) realisiert werden. Der distale Endbereich der Zähne ist daher weniger filigran ausgebildet. Dadurch ist eine Geometrie bei vergleichbarer Funktionalität ermöglicht, welche mittels weniger präzisen Herstellungsverfahren herstellbar ist.A preferred embodiment of the component can provide that at least one of the circumferential flanks, preferably both circumferential flanks, has / have a course that is at least partially tilted in the circumferential direction. With this configuration, in particular with both tilted circumferential flanks, teeth with an obtuse head angle or circumferential flank angle (angle enclosed by the circumferential flanks) can be realized. The distal end area of the teeth is therefore less filigree. This enables a geometry with comparable functionality that can be produced using less precise manufacturing processes.
Alternativ oder zusätzlich kann sich das Bauteil nach einem der vorangehenden Absätze dadurch auszeichnen, dass zumindest eine der Umfangsflanken, vorzugsweise beide Umfangsflanken, einen ebenen Oberflächenverlauf aufweist/aufweisen. Die Oberfläche bisheriger Steuerkonusse ist nämlich zumindest in Umfangsrichtung bogenförmig ausgebildet. Eine ebene Oberfläche stellt demgegenüber eine vereinfachte Geometrie dar, die von einem bekannten Steuerkonus gar nicht realisierbar ist und, die eine Geometriekomplexität des Bauteils vermindert und dadurch Herstellungskosten senkt.Alternatively or additionally, the component according to one of the preceding paragraphs can be characterized in that at least one of the circumferential flanks, preferably both circumferential flanks, has / have a flat surface profile. This is because the surface of previous control cones is curved at least in the circumferential direction. In contrast, a flat surface represents a simplified geometry which cannot be realized at all by a known control cone and which reduces the geometrical complexity of the component and thereby lowers manufacturing costs.
Alternativ oder zusätzlich kann sich das Bauteil nach einem der vorangehenden Absätze dadurch auszeichnen, dass zumindest eine der Umfangsflanken, vorzugsweise beide Umfangsflanken, einen einfach gewölbten oder bombierten Oberflächenverlauf aufweist/aufweisen. Diese Ausgestaltung ist auch für eine Innenflanke und/oder eine Außenflanke denkbar. Diese Ausgestaltung kann einer speziellen Kennliniensteuerung dienen und ist ebenfalls an den Zähnen ausführbar.Alternatively or additionally, the component according to one of the preceding paragraphs can be characterized in that at least one of the circumferential flanks, preferably both circumferential flanks, has / have a simply curved or cambered surface profile. This configuration is also conceivable for an inner flank and / or an outer flank. This configuration can be used for a special characteristic control and can also be implemented on the teeth.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Bauteils nach der Erfindung schneidet zumindest eine der Umfangskanten der Umfangsflanken die Bewegungslängsachse. Vorzugsweise schneiden alle Umfangskanten die Bewegungslängsachse. Eine Umfangskante ist diejenige der Umfangsflanke zugeordnete Kante, welche die entsprechende Umfangsflanke in Umfangsrichtung begrenzt. Dadurch weisen die Zähne einen auf die Bewegungslängsachse gerichteten Verlauf auf, welcher einen möglichst störungsfreien Magnetfluss erlaubt. Zudem können dadurch in den Bereichen der Zähne, in welchen der Magnetfluss an ein benachbartes Element überspringt oder in welchen das Bauteil den Magnetfluss empfängt, schlanke und magnetflussführende Geometrien realisiert werden. Dadurch können Zähne ausgebildet werden, welche in identisch ausgebildete Zähne eines Verbindungspartners eingreifen können, beispielsweise ist dies vorteilhaft beim Polrohr oder Polrohrabschnitt.According to a development of the component according to the invention, at least one of the circumferential edges of the circumferential flanks intersects the longitudinal axis of movement. All peripheral edges preferably intersect the longitudinal axis of movement. A circumferential edge is that edge assigned to the circumferential flank which delimits the corresponding circumferential flank in the circumferential direction. As a result, the teeth have a course directed towards the longitudinal axis of movement, which allows a magnetic flux that is as interference-free as possible. In addition, in the areas of the teeth in which the magnetic flux jumps to an adjacent element or in which the component receives the magnetic flux, slim and magnetic flux-guiding geometries can be realized. As a result, teeth can be formed which can engage in identically formed teeth of a connection partner, for example this is advantageous in the case of the pole tube or pole tube section.
Weiterbildungsgemäß kann das Bauteil nach der Erfindung derart ausgestaltet sein, dass die beiden Umfangsflanken miteinander zumindest einen Umfangsflankenwinkel zwischen 0° und 179°, vorzugsweise zwischen 30° und 90°, besonders bevorzugt von 60° einschließen. Der Umfangsflankenwinkel selbst liegt in tangentialer Richtung bezüglich der Umfangsrichtung. Bei einem eingeschlossenen Winkel von 0° verlaufen die beiden Umfangsflanken parallel zueinander. Gerade der Winkel von 60° ist mittels kostengünstiger Verfahren herstellbar und ermöglicht dennoch eine vorteilhafte Weiterleitung der Magnetfeldlinien, beispielsweise an einen Anker.According to a further development, the component according to the invention can be designed in such a way that the two circumferential flanks together enclose at least one circumferential flank angle between 0 ° and 179 °, preferably between 30 ° and 90 °, particularly preferably 60 °. The circumferential flank angle itself lies in the tangential direction with respect to the circumferential direction. With an included angle of 0 °, the two circumferential flanks run parallel to one another. The angle of 60 ° in particular can be produced by means of a cost-effective method and nevertheless enables the magnetic field lines to be advantageously passed on, for example to an armature.
Alternativ oder zusätzlich kann sich das Bauteil nach einem der vorangehenden Absätze dadurch auszeichnen, dass sich die Zähne über eine Höhe zwischen dem Aufnahmeraumgrund und dem Zahnkopf erstrecken. Somit sind separate und untereinander nicht unmittelbar verbundene Zähne realisiert, wobei jeder der Zähne einen eigenen Konus ausgebildet.Alternatively or additionally, the component according to one of the preceding paragraphs can be characterized in that the teeth extend over a height between the base of the receiving space and the tooth head. In this way, separate teeth that are not directly connected to one another are realized, with each of the teeth having its own cone.
Alternativ oder zusätzlich kann sich das Bauteil nach einem der vorangehenden Absätze dadurch auszeichnen, dass die Tiefenerstreckung der Zähne am Zahnfuß in radialer Richtung der Tiefenerstreckung des Wandungsabschnitts in radialer Richtung entspricht. Dadurch können den Fluss der Magnetfeldlinien störende Stufen oder Absätze verhindert werden, da die Zahnfußtiefe der Wandungsabschnittstiefe entspricht. Der Wandungsabschnitt kann daher stufenlos in die Zähne übergehen.Alternatively or additionally, the component according to one of the preceding paragraphs can be characterized in that the depth extension of the teeth at the tooth root in the radial direction corresponds to the depth extension of the wall section in the radial direction. In this way, steps or shoulders that interfere with the flow of the magnetic field lines can be prevented, since the tooth root depth corresponds to the wall section depth. The wall section can therefore merge steplessly into the teeth.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Bauteils nach der Erfindung ist/sind eine Innenflanke und/oder eine Außenflanke der Zähne parallel zur Bewegungslängsachse verlaufend ausgebildet. Sofern ein Zahn eine viereckige Grundfläche aufweist, ist er in Umfangsrichtung von den beiden Umfangsflanken und in Radialrichtung innenseitig von der Innenflanke und außenseitig von der Außenflanke begrenzt. Die benachbarten Flanken stoßen aneinander an und bilden dort eine Kante aus.According to a preferred embodiment of the component according to the invention, an inner flank and / or an outer flank of the teeth is / are designed to run parallel to the longitudinal axis of movement. If a tooth has a square base, it is delimited in the circumferential direction by the two circumferential flanks and in the radial direction on the inside by the inner flank and on the outside by the outer flank. The neighboring flanks abut one another and form an edge there.
Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Bauteils ist/sind eine Innenflanke und/oder eine Außenflanke der Zähne radialverkippt oder radialkonisch verlaufend ausgebildet. Die mittels der Erfindung realisierbare Geometrie ist derart flexibel, dass sie zusätzlich zur Konusbildung in Umfangsrichtung eine radial verkippte Außenflanke haben kann, um so eine Konusbildung in Radialrichtung aufzuweisen. Die Zähne können daher zwei orthogonal zueinander verlaufende Konusse miteinander vereinen, um Magnetfeldlinien noch weiter verbessert zu leiten.In a further development of the component according to the invention, an inner flank and / or an outer flank of the teeth is / are radially tilted or designed to run radially conically. The geometry that can be realized by means of the invention is so flexible that, in addition to the cone formation in the circumferential direction, it can have a radially tilted outer flank so as to have a cone formation in the radial direction. The teeth can therefore unite two cones running orthogonally to one another in order to conduct magnetic field lines even more effectively.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Bauteils nach der Erfindung ist zwischen benachbarten Zähnen ein Bodenabschnitt ausgebildet, welcher in der Ebene des Aufnahmeraumgrunds liegt. Somit ist zwischen benachbarten Zähnen ein Zahnzwischenraum derart vorhanden, dass deren Zahnfüße nicht in direktem Kontakt miteinander stehen. Somit werden filigrane Strukturen und enge Räume, wie bei unmittelbar aneinander angrenzenden Zähnen, zwischen benachbarten Zähnen vermieden, was eine verbesserte Herstellbarkeit mittels kostengünstiger Verfahren ermöglicht.According to a preferred embodiment of the component according to the invention, a bottom section is formed between adjacent teeth which lies in the plane of the bottom of the receiving space. Thus, there is an interdental space between adjacent teeth in such a way that their tooth roots are not in direct contact with one another. Filigree structures and tight spaces between adjacent teeth, as in the case of teeth that are directly adjacent to one another, are thus avoided, which enables improved manufacturability by means of cost-effective processes.
Alternativ oder zusätzlich kann sich das Bauteil nach einem der vorangehenden Absätze dadurch auszeichnen, dass die Zähne zahnkopfseitig eine Zahnkopfspitze, eine Zahnkopfkante und/oder eine Zahnkopfebene aufweisen.As an alternative or in addition, the component according to one of the preceding paragraphs can be characterized in that the teeth on the tooth tip side have a tooth tip tip, a tooth tip edge and / or a tooth tip plane.
Alternativ oder zusätzlich kann sich das Bauteil nach einem der vorangehenden Absätze dadurch auszeichnen, dass es ein Kern, ein Kerndeckel, ein Joch, ein Polrohrabschnitt oder eine Polrohranordnung mit einem Polrohrbasisabschnitt ist.Alternatively or additionally, the component according to one of the preceding paragraphs can be characterized in that it is a core, a core cover, a yoke, a pole tube section or a pole tube arrangement with a pole tube base section.
Alternativ oder zusätzlich kann sich das Bauteil in der Ausführung als Polrohranordnung nach dem vorangehenden Absatz dadurch auszeichnen, dass die Polrohranordnung zusätzlich zum Polrohrbasisabschnitt einen vorzugsweise unmagnetischen Polrohrstegabschnitt und/oder einen Polrohrendabschnitt umfasst, welche entlang der Bewegungslängsachse benachbart zueinander angeordnet sind, wobei an Ihren jeweils gegeneinander gerichteten Stirnseiten benachbarter Abschnitte die Zähne ausgebildet sind, wobei gegeneinander gerichtete Zähne benachbarter Abschnitte ineinandergreifend ausgebildet sind. Die oben bereits erwähnte endseitige Oberflächenvergrößerung des Bauteils führt gerade bei einer mehrteiligen Polrohranordnung zu erheblichen Vorteilen verglichen mit einem sich ausschließlich in Radialrichtung erstreckenden Steuerkonus. Durch das Ineinandergreifen der gegeneinander gerichteten Zähne ist eine wirksame Verbindungfläche vergrößert ist, was zu einer festeren Verbindung zwischen den benachbarten Teilen führt, ohne einen Magnetfeldlinienfluss nachteilig zu beeinflussen. Die Zähne können beim Zusammenbau benachbarter Polrohrabschnitte als Führungs- und/oder Zentrierelemente dienen.Alternatively or additionally, the component in the embodiment as a pole tube arrangement according to the preceding paragraph can be characterized in that the pole tube arrangement comprises, in addition to the pole tube base section, a preferably non-magnetic pole tube web section and / or a pole tube end section, which are arranged adjacent to one another along the longitudinal axis of movement, with one against the other directed end faces of adjacent sections, the teeth are formed, wherein mutually directed teeth of adjacent sections are formed interlocking. The above-mentioned enlargement of the end surface of the component leads to considerable advantages, especially in the case of a multi-part pole tube arrangement, compared with a control cone that extends exclusively in the radial direction. The meshing of the mutually directed teeth increases an effective connection area, which leads to a stronger connection between the adjacent parts without adversely affecting a magnetic field line flux. The teeth can serve as guide and / or centering elements when assembling adjacent pole tube sections.
Alternativ oder zusätzlich kann sich das Bauteil in der Ausführung als Polrohranordnung nach einem der vorangehenden Absätze dadurch auszeichnen, dass jeweils gegeneinander gerichteten Stirnseiten benachbarter Abschnitte jeweils eine Verbindungsfläche zur Verbindung mit dem benachbarten Abschnitt aufweisen, wobei die Verbindungsfläche vorzugsweise eine Stoffschlussfläche, weiter bevorzugt eine Lötfläche, eine Schweißfläche oder eine Klebefläche ist.Alternatively or additionally, the component in the embodiment as a pole tube arrangement according to one of the preceding paragraphs can be characterized in that each mutually facing end faces of adjacent sections each have a connection surface for connection to the adjacent section, the connection surface preferably being a material connection surface, more preferably a soldering surface, is a welding surface or an adhesive surface.
Alternativ oder zusätzlich kann sich das Bauteil in der Ausführung als Polrohranordnung nach einem der vorangehenden Absätze dadurch auszeichnen, dass der Polrohrendabschnitt eine in Richtung der Bewegungslängsachse wirkende Ankerhubbegrenzung ausbildet.Alternatively or additionally, the component in the embodiment as a pole tube arrangement according to one of the preceding paragraphs can be characterized in that the pole tube end section forms an armature stroke limitation acting in the direction of the longitudinal axis of movement.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung des Bauteils nach der Erfindung ist das Bauteil zumindest abschnittsweise ein Sinterteil. Sintern ist ein kostengünstiges Verfahren und zur Herstellung von Bauteilen für elektromagnetische Aktuatoren bislang nicht verwendbar. Grund hierfür sind die enorm stringenten Anforderungen an Toleranzen und Geometrietreue. Der erfindungsgemäße Geometrievorschlag ist, verglichen mit bekannten sich in Radialrichtung erstreckenden Steuerkonussen erheblich vereinfacht und vermeidet filigrane Bereiche, die mittels Sintern nicht zufriedenstellend herstellbar sind. Erst dadurch ist auch die Nutzung kostengünstiger Herstellungsverfahren, wie das Sintern möglich.According to a further preferred embodiment of the component according to the invention, the component is at least partially a sintered part. Sintering is an inexpensive method and has not yet been able to be used for the production of components for electromagnetic actuators. The reason for this is the extremely stringent requirements for tolerances and geometrical accuracy. The proposed geometry according to the invention is considerably simplified compared with known control cones extending in the radial direction and avoids filigree areas which cannot be satisfactorily produced by means of sintering. Only then is it possible to use cost-effective manufacturing processes such as sintering.
Erfindungsgemäß wird zudem ein elektromagnetischer Aktuator vorgeschlagen, umfassend eine Spuleneinheit, welche eine wahlweise bestrombare Wicklung aufweist, eine Ankereinheit, welche einen Anker aufweist, welcher mittels der Wicklungsbestromung entlang der Bewegungslängsachse
Die bereits oben bezüglich des Bauteils beschriebenen Vorteile ergeben sich analog auch für den Aktuator, worauf hiermit verwiesen wird.The advantages already described above with regard to the component also result analogously for the actuator, to which reference is hereby made.
Erfindungsgemäß wird zudem ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils vorgeschlagen, umfassend die Schritte:
- - Bereitstellen eines Grünlings, welcher in seiner Längsrichtung von einer zentralen Bewegungslängsachse durchgriffen ist, umfassend einen Ankeraufnahmeabschnitt zur wahlweisen Aufnahme einer Ankereinheit, umfassend einen Wandungsabschnitt, welcher einen Ankeraufnahmeraum umfangsseitig begrenzt sowie einen Aufnahmeraumgrund aufweist, welcher den Ankeraufnahmeraum bodenseitig begrenzt, wobei an dem Wandungsabschnitt oder mit diesem Zähne zueinander benachbart in Umfangsrichtung bezüglich der Bewegungslängsachse ausgebildet sind, wobei jeder der Zähne zwei Umfangsflanken aufweist und sich in Richtung der Bewegungslängsachse von einem Zahnfuß zu einem Zahnkopf erstreckt, und
- - Sintern des Grünlings.
- - Provision of a green body, which is penetrated in its longitudinal direction by a central longitudinal axis of movement, comprising an anchor receiving section for optionally receiving an anchor unit, including a wall section which delimits an anchor receiving space on the periphery and has a receiving space base which delimits the anchor receiving space at the bottom, with the wall section or with these teeth adjacent to each other in Are formed circumferentially with respect to the longitudinal axis of movement, each of the teeth having two circumferential flanks and extending in the direction of the longitudinal axis of movement from a tooth root to a tooth tip, and
- - Sintering the green body.
Die bereits oben bezüglich des Bauteils beschriebenen Vorteile ergeben sich analog auch für das Verfahren, worauf hiermit verwiesen wird.The advantages already described above with regard to the component also result analogously for the method, to which reference is hereby made.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Bauteil nach einem der vorangehenden Absätze hergestellt werden. Mittels des Verfahrens werden pulverförmige oder granulierte Ausgangsstoffen bei hohen Temperaturen fest miteinander verbunden, wobei nach der Grünlingsherstellung dessen Form erhalten bleibt. Im ersten Schritt erfolgt also die Grünlingsherstellung und/oder Bereitstellung, welche auch als Formgebung bezeichnet werden kann. Danach folgt das eigentliche Sintern, nämlich das Verdichten bei hohen Temperaturen.A component according to one of the preceding paragraphs can be produced by means of the method according to the invention. By means of the process, powdery or granulated starting materials are firmly bonded to one another at high temperatures, the shape of which is retained after the green compacts have been produced. In the first step, green compacts are produced and / or provided, which can also be referred to as shaping. This is followed by the actual sintering, namely the compression at high temperatures.
Erfindungsgemäß wird zudem eine Verwendung eines Bauteils nach einem der vorangehenden Absätze in einem elektromagnetischen Aktuator vorgeschlagen, vorzugsweise als ein Kern, als ein Kerndeckel, als ein Joch, als ein Polrohrabschnitt und/oder als eine Polrohranordnung mit einem Polrohrbasisabschnitt.According to the invention, use of a component according to one of the preceding paragraphs in an electromagnetic actuator is also proposed, preferably as a core, as a core cover, as a yoke, as a pole tube section and / or as a pole tube arrangement with a pole tube base section.
Aus den obigen Absätzen ergibt sich, dass die Ausbildung der erfindungsgemäßen Zähne an einem feststehenden Bauteil für einen elektromagnetischen Aktuator vorteilhaft ist. Die folgende Ausgestaltung eines beweglichen Bauteils löst ebenfalls die eingangs genannte Aufgabe. Nachfolgend ist das Erfindungskonzept gleichsam auf einen Anker für einen elektromagnetischen Aktuator angewendet.From the above paragraphs it follows that the formation of the teeth according to the invention on a stationary component for an electromagnetic actuator is advantageous. The following configuration of a movable component also solves the problem mentioned at the beginning. In the following, the concept of the invention is applied, as it were, to an armature for an electromagnetic actuator.
Mit Blick auf die
Alternativ oder zusätzlich kann sich der Anker nach dem vorangehenden Absatz dadurch auszeichnen, dass zumindest eine der Umfangsflanken (
Alternativ oder zusätzlich kann sich der Anker nach einem der vorangehenden Absätze dadurch auszeichnen, dass zumindest eine der Umfangsflanken (
Alternativ oder zusätzlich kann sich der Anker nach einem der vorangehenden Absätze dadurch auszeichnen, dass zumindest eine der Umfangsflanken (
Alternativ oder zusätzlich kann sich der Anker nach einem der vorangehenden Absätze dadurch auszeichnen, dass zumindest eine der Umfangskanten (
Alternativ oder zusätzlich kann sich der Anker nach einem der vorangehenden Absätze dadurch auszeichnen, dass die beiden Umfangsflanken (
Alternativ oder zusätzlich kann sich der Anker nach einem der vorangehenden Absätze dadurch auszeichnen, dass sich die Zähne (
Alternativ oder zusätzlich kann sich der Anker nach einem der vorangehenden Absätze dadurch auszeichnen, dass die Tiefenerstreckung (
Alternativ oder zusätzlich kann sich der Anker nach einem der vorangehenden Absätze dadurch auszeichnen, dass eine Innenflanke (
Alternativ oder zusätzlich kann sich der Anker nach einem der vorangehenden Absätze dadurch auszeichnen, dass eine Innenflanke (
Alternativ oder zusätzlich kann sich der Anker nach einem der vorangehenden Absätze dadurch auszeichnen, dass zwischen benachbarten Zähnen (
Alternativ oder zusätzlich kann sich der Anker nach einem der vorangehenden Absätze dadurch auszeichnen, dass die Zähne (
Alternativ oder zusätzlich kann sich der Anker nach einem der vorangehenden Absätze dadurch auszeichnen, dass er zumindest abschnittsweise ein Sinterteil ist.Alternatively or additionally, the armature according to one of the preceding paragraphs can be characterized in that it is at least partially a sintered part.
Die bereits oben bezüglich der einzelnen Ausgestaltungen des Bauteils beschriebenen Vorteile ergeben sich analog auch für die einzelnen Ausgestaltungen des Ankers, worauf hiermit verwiesen wird.The advantages already described above with regard to the individual configurations of the component also result analogously for the individual configurations of the armature, to which reference is hereby made.
Denkbar ist auch ein elektromagnetischer Aktuator (
Die bereits oben bezüglich des Bauteils beschriebenen Vorteile ergeben sich analog auch für den Aktuator, worauf hiermit verwiesen wird.The advantages already described above with regard to the component also result analogously for the actuator, to which reference is hereby made.
Denkbar ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Ankers, umfassend die Schritte:
- - Bereitstellen eines Grünlings, welcher in seiner Längsrichtung von einer zentralen Bewegungslängsachse (
B ) durchgriffen ist, umfassend eine erste einem Kern oder Kernabschnitt zuwendbare Stirnseite und eine der ersten Stirnseite anderenends gegenüberliegende zweite Stirnseite, wobei an der ersten Stirnseite (324 ) Zähne (112 ) zueinander benachbart in Umfangsrichtung bezüglich der Bewegungslängsachse (B ) ausgebildet sind, wobei jeder der Zähne (112 ) zwei Umfangsflanken (114 ,116 ) aufweist und sich in Richtung der Bewegungslängsachse (B ) von einem Zahnfuß (118 ) zu einem Zahnkopf (120 ) erstreckt, und - - Sintern des Grünlings.
- - Provision of a green body, which in its longitudinal direction from a central longitudinal axis of movement (
B. ) is penetrated, comprising a first end face facing a core or core section and a second end face opposite the first end face at the other end, wherein on the first end face (324 ) Teeth (112 ) adjacent to each other in the circumferential direction with respect to the longitudinal axis of movement (B. ) are formed, each of the teeth (112 ) two circumferential flanks (114 ,116 ) and extends in the direction of the longitudinal axis of movement (B. ) from a tooth root (118 ) to a tooth head (120 ) extends, and - - Sintering the green body.
Die bereits oben bezüglich des Bauteils beschriebenen Vorteile ergeben sich analog auch für das Verfahren, worauf hiermit verwiesen wird.The advantages already described above with regard to the component also result analogously for the method, to which reference is hereby made.
Denkbar ist auch eine Verwendung eines Ankers nach einem der vorangehenden Absätze in einem elektromagnetischen Aktuator (
Die bereits oben bezüglich des Bauteils beschriebenen Vorteile ergeben sich analog auch für die Verwendung des Ankers, worauf hiermit verwiesen wird.The advantages already described above with regard to the component also result analogously for the use of the anchor, to which reference is hereby made.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
-
1 eine Längsschnittansicht durch einen elektromagnetischen Aktuator, -
2 eine perspektivische Ansicht eines Bauteils als Kerndeckel, -
3 eine Draufsicht auf das Bauteil nach2 , -
4 eine Seitenansicht des Bauteils nach2 , -
5 eine erste perspektivische Ansicht eines Bauteils als Polrohranordnung, -
6 eine zweite perspektivische Ansicht des Bauteils nach5 , -
7 eine Längsschnittansicht durch einen elektromagnetischen Aktuator mit einem Bauteil als Polrohranordnung nach5 , -
8 einen Zahn gemäß einer ersten Ausführungsform, -
9 einen Zahn gemäß einer weiteren Ausführungsform, -
10 einen Zahn gemäß einer weiteren Ausführungsform, -
11 einen Zahn gemäß einer weiteren Ausführungsform, -
12 einen Zahn gemäß einer weiteren Ausführungsform, -
13 einen Zahn gemäß einer weiteren Ausführungsform, -
14 eine Längsschnittansicht durch einen weiteren elektromagnetischen Aktuator, -
15 eine perspektivische Ansicht eines Bauteils als Anker, -
16eine Draufsicht auf das Bauteil nach15 , -
17eine Längsschnittansicht durch das Bauteil nach15 und -
18 eine Längsschnittansicht durch einen weiteren elektromagnetischen Aktuator.
-
1 a longitudinal sectional view through an electromagnetic actuator, -
2 a perspective view of a component as a core cover, -
3 a plan view of the component according to2 , -
4th a side view of the component according to2 , -
5 a first perspective view of a component as a pole tube arrangement, -
6th a second perspective view of the component according to5 , -
7th a longitudinal sectional view through an electromagnetic actuator with a component as a pole tube arrangement according to5 , -
8th a tooth according to a first embodiment, -
9 a tooth according to a further embodiment, -
10 a tooth according to a further embodiment, -
11 a tooth according to a further embodiment, -
12th a tooth according to a further embodiment, -
13th a tooth according to a further embodiment, -
14th a longitudinal sectional view through a further electromagnetic actuator, -
15th a perspective view of a component as an anchor, -
16one Top view of the component after15th , -
17a Longitudinal section through the component according to15th and -
18th a longitudinal sectional view through a further electromagnetic actuator.
In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher, sofern nicht zweckmäßig, nicht erneut beschrieben. Die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sind sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragbar. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiterhin können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.In the figures, elements that are the same or that correspond to one another are each designated by the same reference symbols and are therefore not described again unless expedient. The disclosures contained in the entire description can be applied mutatis mutandis to the same parts with the same reference symbols or the same component names. The position details chosen in the description, e.g. above, below, to the side, etc., refer to the figure immediately described and shown and are to be transferred accordingly to the new position in the event of a change in position. Furthermore, individual features or combinations of features from the different exemplary embodiments shown and described can also represent independent, inventive or inventive solutions.
Der in
Jeder der zwölf Zähne
Der Zahnkopf
Die Umfangsflanken
Zwischen benachbarten Zähnen
Wie
Die
Die
Der in
Jeder der zwölf Zähne
Der Zahnkopf
Die Umfangsflanken
Zwischen benachbarten Zähnen
Wie
Die in den
Sämtliche in der Figurenbeschreibung genannten Bauteile können zumindest abschnittsweise Sinterbauteile sein.All of the components mentioned in the description of the figures can be sintered components, at least in sections.
Es hat sich zudem gezeigt, dass ein gesintertes Bauteil nach der Erfindung gegenüber einem vergleichbaren Bauteil mit bekanntem Steuerkonus erheblich verbesserte Schalteigenschaften aufweist, insbesondere weist beispielsweise ein Anker bei einem mit erfindungsgemäßen Zähnen versehenen gesinterten Kerndeckel in unbestromten Zustand, also in der aus dem Ankerraum ausgefahrenen Stellung, ein im Vergleich zum Automatenstahl 30% niedrigeres Kraftniveau auf.It has also been shown that a sintered component according to the invention has significantly improved switching properties compared to a comparable component with a known control cone, in particular, for example, an armature in a sintered core cover provided with teeth according to the invention has in the de-energized state, i.e. in the position extended from the armature space , a 30% lower force level compared to free-cutting steel.
Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandel- und kombinierbar, sofern technisch möglich.The invention is not limited to one of the embodiments described above, but can be modified and combined in many ways, provided that it is technically possible.
Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.All of the features and advantages arising from the claims, the description and the drawing, including structural details, spatial arrangements and method steps, can be essential to the invention both individually and in a wide variety of combinations.
Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen vorrichtungsgemäß offenbarte Merkmale auch als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein. Ebenso sollen verfahrensgemäß offenbarte Merkmale als vorrichtungsgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein.In order to avoid repetitions, features disclosed in accordance with the device should also apply and be claimable as disclosed in accordance with the method. Likewise, features disclosed in accordance with the method should apply and be claimable as disclosed in accordance with the device.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- AktuatorActuator
- 1212th
- AktuatorgehäuseActuator housing
- 1414th
- EingriffsabschnittEngaging portion
- 2020th
- SpuleneinheitCoil unit
- 2222nd
- WicklungWinding
- 2424
- SpulenträgerBobbin
- 2626th
- AnkerraumAnchor room
- 3030th
- AnkereinheitAnchor unit
- 3232
- Ankeranchor
- 3434
- AnkerstößelAnchor tappet
- 4040
- KerneinheitCore unit
- 100100
- KerndeckelCore cover
- 101101
- StößelausnehmungTappet recess
- 102102
- AnkeraufnahmeabschnittAnchor receiving section
- 103103
- BasisabschnittBase section
- 104104
- WandungsabschnittWall section
- 105105
- AnkerausnehmungAnchor recess
- 106106
- AnkeraufnahmeraumAnchor receiving space
- 107107
- FührungsringGuide ring
- 108108
- StirnseiteFront side
- 110110
- AufnahmeraumgrundRecording room base
- 112112
- Zahntooth
- 114114
- UmfangsflankenCircumferential flanks
- 114a114a
- UmfangskantePeripheral edge
- 114b114b
- UmfangskantenPerimeter edges
- 116116
- UmfangsflankenCircumferential flanks
- 116a116a
- UmfangskantePeripheral edge
- 116b116b
- UmfangskantenPerimeter edges
- 118118
- ZahnfußTooth root
- 120120
- ZahnkopfTooth head
- 122122
- Innenflanke Inside flank
- 124124
- AußenflankeOuter flank
- 126126
- BodenabschnittFloor section
- 128128
- ZahnkopfkanteTooth tip edge
- 130130
- ZahnkopfebeneTooth tip level
- 131131
- ZahnkopfflächeTooth tip surface
- 200200
- PolrohranordnungPole tube arrangement
- 210210
- PolrohrbasisabschnittPole tube base section
- 212212
- StirnseiteFront side
- 220220
- PolrohrstegabschnittPole tube web section
- 222222
- StirnseiteFront side
- 224224
- StirnseiteFront side
- 230230
- PolrohrendabschnittPole tube end section
- 232232
- StirnseiteFront side
- 320320
- Ankeranchor
- 322322
- Körperbody
- 324324
- erste Stirnseitefirst face
- 10001000
- KerndeckelCore cover
- 10301030
- BasisabschnittBase section
- 10401040
- SockelabschnittBase section
- 10501050
- StirnseiteFront side
- 10601060
- RingausnehmungRing recess
- 20002000
- PolrohranordnungPole tube arrangement
- 21002100
- PolrohrbasisabschnittPole tube base section
- 22002200
- PolrohrstegabschnittPole tube web section
- αα
- UmfangsflankenwinkelCircumferential flank angle
- BB.
- BewegungslängsachseLongitudinal axis of movement
- HH
- Höheheight
- TWTW
- Tiefe des WandungsabschnittsDepth of the wall section
- TZTZ
- Tiefe des ZahnsDepth of the tooth
- UU
- UmfangsrichtungCircumferential direction
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019130984.0A DE102019130984A1 (en) | 2019-11-15 | 2019-11-15 | Component for an electromagnetic actuator, electromagnetic actuator and method for manufacturing a component |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019130984.0A DE102019130984A1 (en) | 2019-11-15 | 2019-11-15 | Component for an electromagnetic actuator, electromagnetic actuator and method for manufacturing a component |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019130984A1 true DE102019130984A1 (en) | 2021-05-20 |
Family
ID=75683182
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019130984.0A Pending DE102019130984A1 (en) | 2019-11-15 | 2019-11-15 | Component for an electromagnetic actuator, electromagnetic actuator and method for manufacturing a component |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019130984A1 (en) |
-
2019
- 2019-11-15 DE DE102019130984.0A patent/DE102019130984A1/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATENTANWAELTE OLBRICHT, BUCHHOLD, KEULERTZ PA, DE |