DE10218445A1

DE10218445A1 - Rotary armature for electromagnetic actuators has a cylindrical shape with raised bearing sections formed by pressing of magnetic powder

Info

Publication number: DE10218445A1
Application number: DE2002118445
Authority: DE
Inventors: Matthias Stitz
Original assignee: Bosch Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2003-11-06

Abstract

The armature (10) is cylindrical and is formed with two ring shaped sections (12,13) that are split into eight bearing segments (17). The axial segments are produced in a press forming operation. The forming tool has eight segments that block out the magnetic powder to create the bearing segments. A second forming operation creates the end and middle spaces (11).

Description

Die Erfindung betrifft einen Anker für eine Magnetanordnung, bei der der Anker in Längsrichtung in einem Führungsrohr gleitend gelagert ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Preßform zum Herstellen eines derartigen Ankers. The invention relates to an armature for a magnet arrangement, in which the anchor is in the longitudinal direction in a guide tube is slidably mounted, according to the preamble of claim 1 and a mold for producing such an anchor.

Eine Magnetanordnung mit einem derartigen Anker ist aus der DE 32 27 765 A1 bekannt. Die Magnetanordnung ist für den Einsatz in Magnetventilen zum Steuern von Fluidströmen vorgesehen. Der Anker der Magnetanordnung besteht aus einem zylinderförmigen Grundkörper und sechs Gleitelementen, die an der Umfangsfläche des Grundkörpers befestigt sind, und ist in einem Führungsrohr in Längsrichtung gleitend gelagert. Jeweils drei Gleitelemente sind in zwei ringförmigen Bereichen, die sich jeweils in der Nähe der Stirnseiten des Ankers befinden, gleichmäßig über den Umfang des Ankers verteilt. Die Gleitelemente liegen an der Innenfläche des Führungsrohrs an. Da die die Innenfläche des Führungsrohrs berührenden Flächen der Gleitelemente wesentlich kleiner als die Umfangsfläche des Ankers sind, wird aufgrund der Verwendung der Gleitelemente die Reibung zwischen dem Anker und dem Führungsrohr verringert. Damit die Luftspaltverluste jedoch nicht zu groß werden, dürfen die Gleitelemente nur wenig über die Umfangsfläche des Ankers hinausragen. Über die Art der Herstellung der Gleitelemente und über die Art ihrer Befestigung an der Oberfläche des Ankers ist in der DE 32 27 765 A1 nichts ausgesagt. Soweit sich dieser Druckschrift entnehmen läßt, werden anscheinend in gesonderten Schritten hergestellte Gleitelemente in weiteren Schritten an der Umfangsfläche des Grundkörpers des Ankers befestigt. Da es sich bei den Gleitelementen um Bauteile sehr geringer Dicke handelt und mindestens sechs Gleitelemente an jedem Anker zu befestigen sind, erfordert die Befestigung der einzelnen Gleitelemente an den Ankern einen großen Arbeitsaufwand. A magnet arrangement with such an armature is from the DE 32 27 765 A1 known. The magnet arrangement is for the Use in solenoid valves to control fluid flows intended. The armature of the magnet arrangement consists of a cylindrical body and six sliding elements, which on the Are attached to the peripheral surface of the base body, and is in a guide tube slidably mounted in the longitudinal direction. Three sliding elements are in two ring-shaped areas, which are each close to the face of the anchor are evenly distributed over the circumference of the anchor. The Sliding elements rest on the inner surface of the guide tube. Because the surfaces touching the inner surface of the guide tube the sliding elements much smaller than the peripheral surface of the anchor is due to the use of the Sliding elements the friction between the anchor and the guide tube reduced. So that the air gap losses are not too great the sliding elements may only be slightly above the Protruding the peripheral surface of the anchor. About the way of manufacture the sliding elements and how they are attached to the The surface of the anchor is nothing in DE 32 27 765 A1 testified. As far as can be gathered from this publication, are apparently made in separate steps Sliding elements in further steps on the peripheral surface of the Base body of the anchor attached. Since it is the Sliding elements are components of very small thickness and attach at least six sliding elements to each anchor are required to fix the individual sliding elements a lot of work on the anchors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Anker der eingangs genannten Art anzugeben, der auf einfache Weise herstellbar ist. The invention has for its object an anchor Specify the type mentioned, the simple way can be produced.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Erfindung erlaubt es, einen auf seiner Umfangsfläche mit mehreren vorspringenden Gleitelementen versehenen Anker für eine Magnetanordnung in einem Arbeitsschritt herzustellen. This object is solved by the features of claim 1. The invention allows one on its peripheral surface several projecting sliding elements provided anchor for to produce a magnet assembly in one step.

In den Ansprüchen 2 bis 4 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ankers gekennzeichnet, die die Anordnung der Gleitelemente auf der Umfangsfläche des Ankers betreffen. In the claims 2 to 4 are advantageous embodiments of the anchor according to the invention, which the Arrangement of the sliding elements on the peripheral surface of the armature affect.

Im Anspruch 5 ist eine Preßform zum Herstellen eines gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgebildeten Ankers gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Preßform gemäß dem Anspruch 5 sind in den Ansprüchen 6 bis 8 gekennzeichnet. In claim 5 is a mold for producing a one of claims 1 to 4 formed anchor characterized. Advantageous embodiments of the mold according to the Claim 5 are characterized in claims 6 to 8.

Die Erfindung wird im folgenden mit ihren weiteren Einzelheiten anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen The invention is set out below with its others Details with reference to those shown in the drawings Embodiments explained in more detail. Show it

Fig. 1 einen Anker gemäß der Erfindung in vereinfachter räumlicher Darstellung, Fig. 1 an anchor according to the invention in a simplified three-dimensional representation,

Fig. 2 einen Schnitt durch den in der Fig. 1 dargestellten Anker, Fig. 2 is a sectional view of the shown in Fig. 1 anchor,

Fig. 3 eine zweiteilige Preßform zum Herstellen eines mit Gleitelementen versehenen Ankers gemäß Anspruch 1 in stark vereinfachter Darstellung, Fig. 3 is a two-part mold for producing a sliding elements provided with anchor according to claim 1 in a greatly simplified representation,

Fig. 4 den unteren Teil der in der Fig. 3 dargestellten Preßform, Fig. 4 shows the lower part of the die shown in Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt durch die in der Fig. 3 dargestellte Preßform, A section die Fig. 5 by the in FIG. 3 shown,

Fig. 6 eine Abwicklung der entlang eines Zinkens aufgeschnittenen Preßform und Fig. 6 is a development of the die cut along a tine and

Fig. 7 einen Schnitt durch eine weitere Preßform. Fig. 7 shows a section through a further mold.

Die Fig. 1 zeigt einen Anker gemäß der Erfindung in einer vereinfachten räumlichen Darstellung. Der Anker 10 besteht aus einem zylinderförmigen Grundkörper 11 und acht in zwei ringförmigen Bereichen 12 und 13 angeordneten Gleitelementen, die an den Grundkörper 11 angeformt sind. Von den acht Gleitelementen sind in der Fig. 1 nur sechs mit den Bezugszeichen 16 bis 18 und 21 bis 23 versehene Gleitelemente sichtbar. Die beiden anderen Gleitelemente 19 und 24 sind durch den Grundkörper 11 des Ankers 10 verdeckt. Fig. 1 shows an anchor according to the invention in a simplified spatial representation. The armature 10 consists of a cylindrical base body 11 and eight sliding elements which are arranged in two annular regions 12 and 13 and are molded onto the base body 11 . Of the eight sliding elements, only six sliding elements provided with the reference numerals 16 to 18 and 21 to 23 are visible in FIG. 1. The two other sliding elements 19 and 24 are covered by the base body 11 of the armature 10 .

Die Fig. 2 zeigt den in der Fig. 1 dargestellten Anker 10 in einer Schnittdarstellung. Der Schnitt ist senkrecht zu der Längsachse des Ankers 10 durch den ringförmigen Bereich 12 mit Blickrichtung auf den ringförmigen Bereichs 13 geführt. Im Bereich der Gleitelemente 16 bis 19 ist der Umfang des Grundkörpers 11 durch eine gestrichelte Linie 26 markiert. Die Gleitelemente 16 bis 19 und 21 bis 24 sind gleichmäßig über den Umfang des Grundkörpers 11 verteilt. Bei vier Gleitelementen ist der mit φ₁ bezeichnete Winkel zwischen zwei benachbarten Gleitelementen, z. B. den Gleitelementen 16 und 19, gleich 90°. Die Gleitelemente 16 bis 19 des Bereichs 12 sind gegenüber den entsprechenden Gleitelementen 21 bis 24 des anderen Bereichs 13 um einen mit φ₂ bezeichneten Winkel versetzt angeordnet. Für den Winkel φ₂, der in der Fig. 2 zwischen den Gleitelementen 17 und 22 dargestellt ist, gilt die Beziehung φ₂ = φ₁/2. In diesem Ausführungsbeispiel ist somit φ₂ = 45°. FIG. 2 shows the armature 10 shown in FIG. 1 in a sectional view. The cut is made perpendicular to the longitudinal axis of the armature 10 through the annular area 12 with a view of the annular area 13 . In the area of the sliding elements 16 to 19 , the circumference of the base body 11 is marked by a dashed line 26 . The sliding elements 16 to 19 and 21 to 24 are evenly distributed over the circumference of the base body 11 . In the case of four sliding elements, the angle designated φ ₁ between two adjacent sliding elements, e.g. B. the sliding elements 16 and 19 , equal to 90 °. The sliding elements 16 to 19 of the area 12 are offset from the corresponding sliding elements 21 to 24 of the other area 13 by an angle denoted by φ ₂ . For the angle φ _2, which is shown in Fig. 2 between the sliding elements 17 and 22, the relation φ ₂ = φ _1/2. In this exemplary embodiment, φ ₂ = 45 °.

Die Fig. 3 zeigt in räumlicher Darstellung eine zweiteilige Preßform 30 zum Herstellen eines Ankers, der wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt mit Gleitelementen versehen ist. Die Preßform 30 besteht aus zwei rohrförmig ausgebildeten Formteilen 31 und 32, die jeweils mit vier Zinken 34 bis 37 bzw. 39 bis 42 versehen sind. Die Zinken der Formteile 31 und 32 greifen kammartig ineinander. Damit die Einzelheiten der Formteile 31 und 32 besser zu erkennen sind, sind sie in der Fig. 3 nur teilweise ineinandergesteckt dargestellt. Das Formteil 31 ist mit einem Bodenversehen, der es einseitig abschließt. Die in der Fig. 3 nur teilweise sichtbare Bodenfläche 44 des Formteils 31 ist in dem nicht sichtbaren Bereich durch eine gestrichelte Linie 45 dargestellt. Das Formteil 32 ist beidseitig offen. Sind die Formteile 31 und 32 vollständig zusammengesteckt, bilden sie einen durch die Bodenfläche 44 des Formteils 31 einseitig begrenzten rohrförmigen Abschnitt. Somit ist es möglich, durch die Öffnung des Formteils 32 ferromagnetisches Metallpulver in die Preßform 30 einzufüllen und danach mit einem durch die stirnseitige Öffnung des Formteils 32 geführten, in der Fig. 3 nicht dargestellten Preßwerkzeug, dessen Außendurchmesser gleich dem Innendurchmesser der Preßform 30 ist, zu verpressen. Fig. 3 shows in three-dimensional representation is a two-piece mold 30 for manufacturing an armature as shown in Figs. 1 and 2, provided with sliding elements. The compression mold 30 consists of two tubular shaped parts 31 and 32 , which are each provided with four prongs 34 to 37 and 39 to 42 , respectively. The tines of the molded parts 31 and 32 intermesh like a comb. So that the details of the molded parts 31 and 32 can be seen better, they are only partially inserted into one another in FIG. 3. The molded part 31 is provided with a bottom which closes it on one side. The bottom surface 44 of the molded part 31, which is only partially visible in FIG. 3, is represented in the non-visible area by a dashed line 45 . The molded part 32 is open on both sides. If the molded parts 31 and 32 are completely plugged together, they form a tubular section delimited on one side by the bottom surface 44 of the molded part 31 . It is thus possible to fill ferromagnetic metal powder into the mold 30 through the opening of the molded part 32 and then with a press tool, not shown in FIG. 3, which is passed through the front opening of the molded part 32 and whose outer diameter is equal to the inner diameter of the mold 30 . to squeeze.

Die Fig. 4 zeigt das Formteil 31 mit den Zinken 34 bis 37 in räumlicher Darstellung. Der Zwischenräume zwischen zwei benachbarten Zinken weisen dieselbe Breite wie die Zinken 34 bis 37 auf. Die freien Enden der Zinken 34 bis 37 sind auf der dem Inneren des Formteils 31 zugewandten Seite mit Ausnehmungen 46 bis 49 versehen. Die Ausnehmungen 46 bis 49 erstrecken sich über die gesamte Breite des entsprechenden Zinkens. Ihre Tiefe bestimmt die Dicke der Gleitelemente des Ankers 10. Sie liegt üblicherweise in einer Größenordnung von 10 µm bis 200 µm. FIG. 4 shows the molded article 31 with the tines 34 to 37 in a spatial representation. The spaces between two adjacent tines have the same width as the tines 34 to 37 . The free ends of the prongs 34 to 37 are provided with recesses 46 to 49 on the side facing the interior of the molded part 31 . The recesses 46 to 49 extend over the entire width of the corresponding tine. Their depth determines the thickness of the sliding elements of the armature 10 . It is usually on the order of 10 µm to 200 µm.

Wie oben bereits ausgeführt, werden zur Herstellung eines Ankers nach der Erfindung die Formteile 31 und 32 der Preßform 30 vollständig ineinandergesteckt bis die Zinken des einen Formteils die Zwischenräume zwischen den Zinken des jeweils anderen Formteils vollständig ausfüllen. Die Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch die geschlossene Preßform 30 in Höhe der freien Enden der Zinken 34 bis 37 mit den Ausnehmungen 46 bis 49. Die entsprechende Schnittlinie ist in der Fig. 6 mit A-B bezeichnet. Die Fig. 5 zeigt wie die Zinken 39 bis 42 des Formteils 32 in die Zwischenräume zwischen den Zinken 34 bis 37 des Formteils 31 eingreifen. As already stated above, to produce an anchor according to the invention, the molded parts 31 and 32 of the compression mold 30 are completely inserted into one another until the prongs of one molded part completely fill the spaces between the prongs of the other molded part. FIG. 5 shows a section through the closed mold 30 in height of the free ends of the tines 34 to 37 with the recesses 46 to 49. The corresponding section line is designated AB in FIG. 6. FIG. 5 shows how the teeth 39 to 42 of the mold part 32 into the spaces between the tines 34 to 37 of the mold part 31 engage.

Die Fig. 6 zeigt eine Abwicklung der aus den ineinandergesteckten Formteilen 31 und 32 gebildeten Preßform 30, die entlang einer durch den Zinken 39 des Formteils 32 verlaufenden, in der Fig. 5 dargestellten Linie C aufgeschnitten gedacht ist. Die Fig. 6 zeigt in einer anderen Darstellung wie die Zinken 34 bis 37 des Formteils 31 und die Zinken 39 bis 42 des Formteils 32 ineinandergreifen. Zusätzlich zu den Ausnehmungen 46 bis 49 der Zinken 34 bis 37 sind in dieser Darstellung auch die Ausnehmungen 51 bis 54 der Zinken 39 bis 42 sichtbar. FIG. 6 shows a development of the compression mold 30 formed from the nested molded parts 31 and 32 , which is intended to be cut open along a line C shown in FIG. 5 and extending through the prongs 39 of the molded part 32 . Fig. 6 shows another representation such as the tines 34 to 37 of the molding 31 and the tines 39 to 42 of the molding 32 engage with each other. In addition to the recesses 46 to 49 of the prongs 34 to 37 , the recesses 51 to 54 of the prongs 39 to 42 are also visible in this illustration.

Die Fig. 7 zeigt einen der Fig. 5 entsprechenden Schnitt durch eine weitere Preßform 56. Die Preßform 56 unterscheidet sich von der Preßform 30 durch die Form der Ausnehmungen an den freien Enden der Zinken 34 bis 37 und 39 bis 42. Die Ausnehmungen der freien Enden der Zinken 34 bis 37 und 39 bis 42 der Preßform 56 sind wie die entsprechenden Ausnehmungen der freien Enden der Zinken 34 bis 37 und 39 bis 42 der Preßform 30 bezeichnet, sind aber zur Unterscheidung der beiden Preßformen durch einen "*" ergänzt. In der Fig. 7 sind die Ausnehmungen 46* bis 49* sichtbar. Anders als bei den Ausnehmungen 46 bis 49, die sich über die gesamte Breite eines Zinkens erstrecken, ist der Querschnitt der Ausnehmungen 46* bis 49* als Kreissegment ausgebildet, das sich nur über einen Teil der Breite eines Zinkens erstreckt. Diese Ausnehmungen lassen sich auf einfache Weise herstellen. Durch diese Ausgestaltung der Ausnehmungen ergeben sich Gleitkörper, deren Breite kleiner als die Breite eines Zinken sind, wobei die Breite eines Gleitkörpers unabhängig von der Breite eines Zinkens wählbar ist. Der kreissegmentförmige Querschnitt der Gleitkörper ergibt eine linienförmigen Auflage der Gleitkörper an der Innenfläche des Führungsrohrs. Diese Maßnahme verringert deutlich die Reibungskräfte zwischen dem Führungsrohr und dem Anker. FIG. 7 shows a section corresponding to FIG. 5 through a further mold 56 . The die 56 differs from the die 30 in the shape of the recesses at the free ends of the prongs 34 to 37 and 39 to 42 . The recesses of the free ends of the prongs 34 to 37 and 39 to 42 of the die 56 are designated like the corresponding recesses of the free ends of the prongs 34 to 37 and 39 to 42 of the die 30 , but are to distinguish the two dies by a "* " added. The recesses 46 * to 49 * are visible in FIG. 7. In contrast to the recesses 46 to 49 , which extend over the entire width of a tine, the cross section of the recesses 46 * to 49 * is designed as a segment of a circle, which extends only over part of the width of a tine. These recesses can be produced in a simple manner. This configuration of the recesses results in sliding bodies whose width is smaller than the width of a tine, the width of a sliding body being able to be selected independently of the width of a tine. The circular segment-shaped cross section of the sliding bodies results in a linear support of the sliding bodies on the inner surface of the guide tube. This measure significantly reduces the frictional forces between the guide tube and the armature.

Die in der Fig. 7 dargestellte Preßform 65 ist zusätzlich mit drei Dornen 58 sowie 59 und 60 versehen, die an der Bodenfläche 44 des unteren Formteils 31 gehalten sind. Die Dorne 58 bis 60 besitzen einen kreisförmigen Querschnitt. Sie ergeben nach dem Verpressen des ferromagnetischen Magnetpulvers zylinderförmige Aussparungen, die sich in Längsrichtung des Ankers erstrecken. Die durch den zentral angeordneten Dorn 58 gebildete Aussparung dient zur Aufnahme eines Stößels, während die durch die Dorne 59 und 60 gebildeten Aussparungen als Ausgleichskanäle dienen, die ein Überströmen von Druckmittel zwischen den gegenüberliegenden Stirnseiten des Ankers erlauben. Wie oben ausgeführt, ist der Querschnitt der in der Fig. 7 dargestellten Dorne 58 bis 60 kreisförmig. Es ist aber auch möglich, den Querschnitt der Dorne anders, z. B. in Form eines Vielecks, auszugestalten. The mold 65 shown in FIG. 7 is additionally provided with three mandrels 58 and 59 and 60 , which are held on the bottom surface 44 of the lower molded part 31 . The mandrels 58 to 60 have a circular cross section. After pressing the ferromagnetic magnetic powder, they result in cylindrical recesses which extend in the longitudinal direction of the armature. The recess formed by the centrally arranged mandrel 58 serves to receive a tappet, while the recesses formed by the mandrels 59 and 60 serve as compensation channels which allow pressure medium to flow over between the opposite end faces of the armature. As stated above, the cross section of the mandrels 58 to 60 shown in FIG. 7 is circular. But it is also possible to change the cross section of the mandrels differently, e.g. B. in the form of a polygon.

Am Beispiel der Preßform 56 ist anhand der Fig. 7 ein Ringzylinder 62 dargestellt, der die Preßform umschließt. Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß die Zinken 34 bis 37 und 39 bis 42 der Preßform 56 beim Verpressen des ferromagnetischen Magnetpulvers nach außen gedrückt werden. Ein derartiger Ringzylinder ist auch bei der in den Fig. 3 bis 6 dargestellten Preßform 30 einsetzbar. Using the example of the mold 56 , an annular cylinder 62 is shown in FIG. 7, which encloses the mold. This measure prevents the prongs 34 to 37 and 39 to 42 of the press mold 56 from being pressed outwards when the ferromagnetic magnetic powder is pressed. Such a ring cylinder can also be used in the mold 30 shown in FIGS . 3 to 6.

Claims

1. Anchor for a magnet arrangement in which the armature is slidably mounted in the longitudinal direction in a guide tube, the armature consisting of a cylindrical base body and of sliding elements connected to it, which protrude from the surface of the base body and whose sliding surfaces are small compared to the peripheral surface of the Base bodies are characterized in that the base body ( 11 ) together with the sliding elements ( 16 to 19 , 21 to 24 ) is manufactured by pressing ferromagnetic metal powder in a tubular press mold ( 30 ; 56 ) and that the press mold with recesses ( 46 to 49 and 51 to 54 ; 46 * to 49 * and 51 * to 54 *) is provided, which are designed according to the desired size and shape of the sliding elements.

2. Anchor according to claim 1, characterized in that the sliding elements ( 16 to 19 , 21 to 24 ) are arranged in two annular regions ( 12 and 13 ) and that the sliding elements within the annular regions uniformly over the circumference of the base body ( 11 ) of the anchor ( 10 ) are distributed.

3. Anchor according to claim 2, characterized in that the sliding elements ( 16 to 19 ) of an annular region ( 12 ) with respect to the sliding elements ( 21 to 24 ) of the other region ( 13 ) are arranged offset.

4. Anchor according to claim 3, characterized in that the offset (φ ₂ ) between the sliding elements ( 17 and 22 ) of the two annular regions ( 12 and 13 ) is equal to half the angle (φ ₁ ) between two adjacent sliding elements ( 16 and 19 ) an annular region ( 12 ).

5. Press mold for producing an anchor provided with sliding elements according to one of the preceding claims, characterized in that two comb-like with tines ( 34 to 37 and 39 to 42 ) provided tubular molded parts ( 31 , 32 ) are inserted into one another, the prongs of one The molded part ( 31 ) engages in the interspaces of the other molded part ( 32 ) in such a way that the molded parts ( 31 , 32 ) which are inserted one into the other form a closed tube, and that the free ends of the tines on the side facing the tube interior correspond to the size of the sliding elements (16 to 19 and 21 to 24 defining recess ( 46 to 49 and 51 to 54 ; 46 * to 49 * and 51 * to 54 *) are provided.

6. Press mold according to claim 5, characterized in that the free ends of the prongs ( 34 to 37 and 39 to 42 ) are only provided over part of their width with a recess ( 46 * to 49 * and 51 * to 54 *).

7. Press mold according to claim 6, characterized in that the recesses ( 46 * to 49 * and 51 * to 54 *) are arranged in the middle of the prongs ( 34 to 37 and 39 to 42 ) and that their cross section in the form of a segment of a circle is trained.

8. Press mold according to one of claims 5 to 7, characterized in that at least one in the longitudinal direction of the press mold ( 56 ) extending mandrel ( 58 , 59 , 60 ) is held on a molded part ( 31 ).