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Elektrokolbenhubmagnet Die Erfindung betrifft einen Elektrokolbenhubmagnet
mit gegenüber der Last veränderlichem Abstand zwischen Anfangs- und Endstellung
seiner mit dem Anker verbundenen Betätigungsstange. Der Elektrokolbenhubmagnet gemäß
der Erfindung ist insbesondere zum Betätigen von Bremseinrichtungen geeignet.
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Es sind Elektrokolbenhubmagnete bekannt, bei denen zu den verschiedensten
Zwecken wenigstens einer der beiden den axialen Arbeitsluftspalt begrenzenden Teilanker
sowohl gegenüber den festen Teilen des Magnets als auch gegenüber der Betätigungsstange
axial bewegbar ist. So ist es bekannt, das Ankergegenstück sowohl gegenüber der
fest mit dem Anker verbundenen Betätigungsstange als auch gegenüber den festen Teilen
des Magnets derart axial verschieblich zu lagern, daß der Stoß des Ankers bei Annähern
an seine Endstellung elastisch, beispielsweise durch Federn, aufgefangen wird. Bei
einem anderen Elektrokolbenhubmagnet ist der Anker sowohl gegenüber den festen Teilen
des Magnets als auch gegenüber seiner Betätigungsstange in axialer Richtung beweglich,
so daß er stets bis in seine theoretische Hubendstellung gelangt. Die Hubkraft wird
vom Anker auf die Betätigungsstange über eine Druckfeder übertragen. Diese Anordnung
dient dazu, die bei verschiedenen zu betätigenden Vorrichtungen auftretenden Ruhekräfte
bzw. Ruhereibung zu überwinden, ohne daß ein besonders kräftig ausgebildeter Magnet
mit hoher Anfangskraft benötigt wird. Der Anker kann dabei zunächst einen großen
Teil seines Hubweges zurücklegen, bis die zunehmende, in der Feder gespeicherte
Hubkraft die Ruhereibung überwindet und die Feder sich entspannen kann. Diese bekannte
Anordnung kann auch so ausgebildet sein, daß der Anker nach Zurücklegen eines Teils
seines Hubweges gegen das Ende der Betätigungsstange anschlägt und diese dann auf
dem weiteren Hub mitnimmt.
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Die bekannten Hubmagnete weisen eine ganz bestimmte Länge des Hubweges
für den Anker auf, welche durch eine ganz bestimmte Ankeranfangsstellung und eine
ganz bestimmte Ankerendstellung definiert ist. In den Fällen, in denen der Anker
eine Einrichtung zu betätigen hat, welche dem Anker nicht bei jedem Hub gestattet,
seine Endstellung einzunehmen, wie dies beispielsweise bei Bremsen in Abhängigkeit
von dem Abnutzungsgrad der Bremsbeläge der Fall ist, besteht der Nachteil, daß der
Magnet nicht seine volle Anzugskraft in der durch die Einrichtung bestimmten Stellung
des Ankers entwickeln kann, da diese nur dann ihren vollen Wert erreicht, wenn der
Anker seine theoretische Endstellung erreicht hat. Bei diesen bekannten Einrichtungen
verbleibt, wenn der Anker seinen Weg vorzeitig beendet, zwischen den den Arbeitsluftspalt
begrenzenden Flächen ein relativ großer und von Hub zu Hub sich ändernder Abstand,
welcher für den Magnetfluß einen Widerstand darstellt. Damit variiert die vom Hubmagnet
auf die Einrichtung ausgeübte Kraft jeweils mit der Stellung des Ankers am Ende
seines Hubes.
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Es ist zwar bei Bremsluftmagneten bekannt, den Hubweg entsprechend
dem Verschleiß der bewegten Teile nachzustellen. Damit werden die oben geschilderten
Nachteile aber nicht oder nur sehr unvollkommen behoben.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Hubmagnet zu schaffen, der auch
in den Fällen, wo sein tatsächlicher Hubweg kürzer als der theoretisch mögliche
ist, in jeder Endstellung die volle Anzugskraft auf die zu betätigende Einrichtung
ausübt, wobei die tatsächlich ausgeübte Anzugskraft dem Wert gleich ist, der der
theoretischen Endstellung des Ankers entspricht.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Einrichtung zur Beeinflussung
der Bewegung eines sowohl gegenüber festen Teilen des Magnets als auch gegenüber
der Betätigungsstange axial beweglichen, magnetisierbaren Bauteils, beispielsweise
eines axial verschiebbaren Teils des Ankergegenstücks, vorgesehen ist, die die axiale
Bewegung dieses Bauteils gegenüber den festen Teilen des Magnets oder der Betätigungsstange
beschränkt oder unterbindet, daß ferner auf diesen Bauteil Rückstellkräfte durch
z. B. Magnetkräfte oder Federn wirken, die bei Ankerhubbeginn den Bauteil in seiner
Anfangsstellung halten und so eingestellt sind, daß sie stets kleiner als die jeweils
wirksame Hubkraft des Magnets und größer
als die der anfänglichen
Bewegung des Ankers entgegenwirkenden Kräfte sind, und daß eine Betätigungseinrichtung
vorgesehen ist, welche die die axiale Bewegung des Bauteils beschränkende bzw. unterbindende
Einrichtung zur Wirkung bringt, sobald der axiale Arbeitsluftspalt bis auf einen
vorbestimmten kleinen Wert abgenommen hat.
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Nun ist bereits die Verwendung einer Verriegelungseinrichtung bei
Elektrokolbenhubmagneten bekannt. Bei einem solchen Hubmagnet, bei dem der Anker
fest mit der Betätigungsstange und das Ankergegenstück fest mit den übrigen festen
Teilen des Magnets verbunden ist, ist z. B. eine Verriegelung mit Kugeln als Sperrkörper
vorgesehen, die in entsprechende Nuten der Betätigungsstange von einem Gleitkörper
hineingeschoben und dort festgehalten werden, sobald der Anker seine theoretische
Endstellung erreicht, um den Anker in dieser Stellung auch bei Abschalten der Magnetspule
festzuhalten. Das Lösen dieser Verriegelung erfolgt mit Hilfe einer Hilfsspule,
die auf einen den Gleitkörper verschiebenden und damit die Kugeln freigebenden Hilfsmagnet
einwirken kann. Auch bei dieser bekannten Anordnung kann die volle Hubkraft des
Magnets ebenso wie die Verriegelungseinrichtung ausschließlich nur dann zur Wirkung
gelangen, wenn der Anker auch tatsächlich die theoretische Endstellung erreicht.
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Mit der neuen Anordnung gemäß der Erfindung wird im Gegensatz zu den
bekannten Anordnungen eine Arbeitsweise des Hubmagnets erreicht, bei der zunächst
der Anker auf seinem Wege bis, in eine durch die zu betätigende Einrichtung bestimmte
Stellung vorlaufen kann, worauf sich das bewegliche Ankergegenstück entgegen der
Hubrichtung des Ankers und ohne weitere Erhöhung der vom Anker ausgeübten Kraft
dem Anker, beispielsweise bis zum Eisenschluß, nähern kann und in dieser Stellung
dann derart mit den festen Teilen des Magnetsystems verklemmt wird, daß in diesem
Augenblick die volle im Magnetsystem entwickelte Anzugskraft vom Anker über die
Betätigungsstange auf die zu betätigende Einrichtung übertragen wird. Diese Arbeitsweise
des erfindungsgemäßen Magnets wird an jeder Stelle des Ankerhubes ermöglicht, so
daß der Anker zwischen seinen theoretischen Endstellungen jede beliebige Stellung
einnehmen kann, ohne daß dadurch die von ihm ausgeübte Kraft verändert würde. Die
gleichen Ziele lassen sich auch erreichen, wenn die relative Beweglichkeit und die
Verklemmungsmittel lediglich zwischen dem Anker und der Betätigungsstange vorgesehen
sind, derart, daß beispielsweise zunächst der mit der Betätigungsstange über elastische
Mittel verbundene Anker bis zu seiner durch die zu betätigende Einrichtung bestimmten
Endstellung vorläuft, die Betätigungsstange dann festgehalten wird und der Anker
relativ zu der Betätigungsstange entgegen den elastischen Mitteln bis zum Eisenschluß
in Richtung auf das feste Ankergegenstück vorläuft und bei Erreichen seiner theoretischen
Endstellung wieder selbsttätig durch die Verklemmungsmittel mit der Betätigungsstange
starr verbunden wird.
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Der bewegliche Teil des Ankergegenstücks kann je nach den Erfordernissen
verschieden ausgebildet sein. Wenn es sich beispielsweise um einen reinen Schubmagnet
handelt, bei dem der Anker in das Ankergegenstück eintaucht, ohne in diesem zum
Anschlag zu kommen, kann der bewegliche Teil von einem hülsenförmigen Abschnitt
des Ankergegenstücks gebildet werden, der in einem festen Teil des Ankergegenstücks
geführt wird. In diesem Fall wandert der Anker zunächst in den hülsenförmigen Teil
des Ankergegenstücks hinein, bis die seiner Bewegung entgegenwirkenden Kräfte einen
vorbestimmten Wert erreicht haben, worauf sich das hülsenförmige bewegliche Gegenstück
weiter über den feststehenden Anker bis zu einer bestimmten Stellung schiebt, in
der es automatisch verklemmt wird. Mit dieser Anordnung wird gewährleistet, daß
die Endstellung des Ankers stets mit einem bestimmten Punkt der Kennlinie des Schubmagnets
zusammenfällt.
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Vorzugsweise ist der bewegliche Teil des Ankergegenstücks jedoch kolbenartig
ausgebildet und kann in einem hülsenförmigen festen Teil des Ankergegenstücks gleiten.
Dabei sind elastisch nachgebende Mittel vorgesehen, welche den Anker und den beweglichen
Kolben des Ankergegenstücks in einer Ruhestellung zu halten trachten, in welcher
der von deren Stirnflächen begrenzte Luftspalt am größten ist. Beispielsweise können
Anker und beweglicher Kolben mittels einer Druckfeder gegeneinander abgestützt sein.
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Die Reihenfolge der Bewegung von Anker und beweglichem Teil des Ankergegenstücks
kann sowohl durch die Ausbildung und Lenkung des Magnetflusses und/oder durch die
Auswahl der Kräfte gewährleistet werden, welche der anfänglichen Bewegung des beweglichen
Teils des Ankergegenstücks einen Widerstand entgegensetzen.
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Im ersteren Fall kann beispielsweise dafür Sorge getragen werden,
daß die anfängliche Bewegung des Ankers durch zwischen dem Anker und dem festen
Teil des Ankergegenstücks wirksame Magnetkräfte erfolgt. Dies ist beispielsweise
der Fall, wenn es sich um einen Schub-Zug-Magnet handelt, bei dem der Anker in einen
hülsenförnügen festen Teil des Ankergegenstücks eintaucht und an der Stirnfläche
des beweglichen Teils des Ankergegenstücks zum Anschlag kommt. Da bei diesen Magneten
der hülsenförmige Teil in der Ruhestellung über die Stirnfläche des beweglichen
Teils des Ankergegenstücks hinausragt und den axialen Luftspalt wenigstens zum Teil
überbrückt, treten bei Beginn der Ankerbewegung die Kraftlinien praktisch vollständig
von der Kante des ringförnügen Teils in den Anker über, so daß zunächst eine Kraftwirkung
zwischen Anker und beweglichem Teil des Ankergegenstücks keine Rolle spielt.
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Wenn es sich dagegen um einen reinen Zugmagnet handelt, ist eine solche
Verteilung des magnetischen Kraftflusses zur Erreichung einer bestimmten Reihenfolge
der Bewegung von Anker und beweglichem Teil des Ankergegenstücks nicht möglich.
In diesem Fall könnte man die Reibungskräfte, die zwischen beweglichem Teil und
festem Teil des Ankergegenstücks auftreten, dazu benutzen, um der Bewegung des beweglichen
Teils einen Widerstand entgegenzusetzen. Eine solche Maßnahme ist jedoch nicht mit
der genügenden Genauigkeit und Zuverlässigkeit durchzuführen. Vorzugsweise wird
daher der bewegliche Teil des Ankergegenstücks mittels Federn od. dgl. gegenüber
einem festen Teil des Magnets abgestützt. Die Charakteristik dieser Federn ist so
zu wählen, daß die Federkraft an jedem Punkt des Federweges bei voll aufgebautem
Magnetfeld größer ist als der obenerwähnte vorbestimmte Wert der der Ankerbewegung
entgegenstehenden Widerstandskräfte und kleiner ist als die zwischen Anker und beweglichem
Teil
wirksamen Magnetkräfte. Durch diese Anordnung ist die Reihenfolge
der anfänglichen Bewegung von Anker und beweglichem Kolben sichergestellt. Es ist
ohne weiteres verständlich, daß die letztere Maßnahme mit der bezüglich des Zug-Schub-Magnets
beschriebenen Maßnahme kombiniert werden kann.
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Vorzugsweise weist der bewegliche Kolben des Ankergegenstücks Fühlmittel
auf, die über seine Stirnfläche hinaus in den axialen Luftspalt hineinragen und
die Verklemmungsmittel auslösen bzw. berühren, sobald der bewegliche Teil
seine vorbestimmte Stellung gegenüber dem Anker erreicht hat. Das Zusammenwirken
zwischen den Fühhnitteln und den Verklemmungsmitteln kann auf verschiedene Weise,
beispielsweise elektrisch, erfolgen. Vorteilhafterweise wirken die Fühlmittel jedoch
mechanisch auf die Verklemmungsmittel ein. In diesem Fall können die Verklemmungsmittel
eine oder mehrere Ringspannfedern umfassen, die mittels eines in axialer Richtung
im Kolben beweglichen Ringteils gegen eine feste axial liegende Fläche der Kolbenführungshülse
verspannbar sind. Als Fühlmittel sind Fühlstifte vorgesehen, die in dem Kolben axial
verschiebbar gelagert sind und mit einem Ende in den axialen Arbeitsluftspalt ragen,
wobei Mittel vorgesehen sind, um die Verschiebung der Fühlstifte auf den beweglichen
Ringteil zu übertragen. Die Fühlstifte ragen weit genug über die Stirnfläche des
beweglichen Teils hinaus und wirken nicht unmittelbar, sondern über ein elastisches
Zwischenglied auf den beweglichen Ringteil ein, um ein weiches Arbeiten des Magnets
zu erzielen bzw. um gegebenenfalls zu ermöglichen, daß der Anker nach Erreichen
seiner Arbeitsstellung und nach Verklemmung des beweglichen Teils des Ankergegenstücks
noch einen bestimmten Ankerweg zurücklegen kann.
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Die Kolbenhubmagnete gemäß der Erfindung können durch Gleichstrom,
Wechselstrom oder Drehstrom betätigt werden. Für den Fall, daß die Magnete durch
Wechselstrom gespeist werden, kann es zweckmäßig sein, zwischen dem Anker und der
von dem Anker betätigten Einrichtung ein elastisches Kupplungsglied einzuschalten,
das dem Anker gestattet, auch dann, wenn die betätigte Einrichtung ihre Endstellung
erreicht hat, sich bis zum Eisenschluß mit dem beweglichen Teil des Ankergegenstücks
fortzubewegen.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine zur Hälfte geschnittene Seitenansicht eines Elektrokolbenhubmagnets
nach der Erfindung; Fig. 2 zeigt in der gleichen Ansicht eine abgewandelte Ausführungsform
eines Elektrokolbenhubmagnets; Fig. 3 a ist ein Schaubild der Kennlinien eines erfindungsgemäßen
Magnets, während Fig. 3 b bis 3 e die Bewegungsreihenfolge der beweglichen Teile
des Magnets gemäß der Erfindung zeigen.
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Der Elektrokolbenhubmagnet gemäß der Erfindung weist eine Magnetspule
(nicht dargestellt) auf, die in einem Magnetgehäuse 1 eingebettet ist. Das Magnetgehäuse
besteht aus zwei miteinander unbewegbar verbundenen Gehäusehälften 2 und 3. In einer
hülsenförmigen Verlängerung 4 des Gehäuseteils 2 ist der kolbenförmige Anker 5 verschiebbar
gelagert. Mit dem Anker 5 ist eine Betätigungsstange 6 fest` verbunden, die durch
das Ankergegenstück nach links hindurchragt und mit ihrem Ende 7 mit einer nicht
dargestellten Einrichtung, die von dem Magnet gesteuert bzw. betätigt werden soll,
zusammenwirkt. Alternativ kann die Betätigungsstange 6 auch als Zugstange arbeiten.
Hierbei braucht sie nicht durch das Ankergegenstück hindurchzuragen.
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Gemäß der Erfindung weist der Gehäuseteil 3 des Magnetgehäuses, der
zugleich das Ankergegenstück darstellt, ebenfalls eine hülsenförmige Führung 8 auf,
die im wesentlichen mit der hülsenförmigen Führung 4 des Ankers fluchtet. In der
Führung 8 ist ein beweglicher, kolbenförmig ausgebildeter magnetisierbarer Teil
9 gelagert. Der Kolbenteil 9 kann in axialer Richtung in der Führung 8 bewegt werden.
Nach links ist seine Bewegung durch eine Kappe 10, die aus unmagnetischem Werkstoff
bestehen kann und fest mit dem Gehäuseteil 3 durch Schrauben 11 verbunden ist, begrenzt.
Weiterhin ist eine Feder 12 vorgesehen, welche die Betätigungsstange 6 des Ankers
umgibt und sich mit einem Ende in einer konzentrischen Ausnehmung des Ankers und
mit ihrem anderen Ende in einer ähnlichen Ausnehmung in dem beweglichen Kolben 9
abstützt. Diese Feder 12 ist bestrebt, Kolben und Anker auseinanderzubewegen und
in ihrer Ruhestellung zu halten, in der der axiale Luftspalt zwischen den Stirnflächen
13 und 14 des Kolbens bzw. des Ankers am größten ist. Die Federkraft der Feder 12
kann beispielsweise durch Einlegen von Ringen 15 verschiedener Höhe in die Ausnehmung
des beweglichen Kolbens 9 nach Wunsch verändert werden.
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In dem beweglichen Kolben sind beispielsweise drei im Kreis gleichmäßig
verteilt angeordnete hülsenartige Teile 25 in axialer Richtung beweglich gelagert,
die sich mit einem schaftähnlichen Ende 18 auf einer in axialer Richtung beweglich
gelagerten Ringscheibe 19 des Kolbens abstützen. Im Innern jedes Teils 25 ist ein
kolbenartiger Fühlstift 16 axial verschiebbar gelagert, dessen verjüngtes Ende durch
eine Bohrung in der Stirnwand des Teils 25 und durch die Stirnwand 13 des Kolbens
um ein kleines Stück in den axialen Arbeitsluftspalt 13i14 hineinragt. Der Fühlstift
16 ist in seiner äußersten Lage in dem Teil 25 durch eine starke Druckfeder 26 vorgespannt
gehalten. Die Ringscheibe 19 ist auf einem zylinderförmigen Teil 20 geführt, welcher
mittels Schrauben 21 mit dem Kolben fest verbunden ist. Der zylinderförmige Teil
20 besitzt an seinem äußeren Ende einen flanschartigen Rand 22, dessen eine axiale
Stirnfläche einer Stirnfläche des beweglichen ringförmigen Teils 19 gegenübersteht.
In dem Raum zwischen der ringförmigen Scheibe 19 und diesem Flansch 22 sind Verklemmungsmittel
gelagert. Diese Verklemmungsmittel bestehen in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
aus einer oder mehreren Ringspannfedern 23, die sich mit ihrer inneren Umfangskante
an einer zylinderförmigen Fläche des zylindrischen Teils 20 und mit ihrer äußeren
Umfangskante an der inneren zylindrischen Führungsfläche der Führungshülse 8 des
festen Ankergegenstücks 3 bzw. dessen Verlängerung abstützen.
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Die Verklemmungseinrichtung arbeitet in folgender Weise: Wenn auf
das vordere Ende 17 der Fühlstifte 16 ein Druck ausgeübt wird, so bewegen sich diese
in den Teil 25 hinein. Ihre Verschiebung wird über die Federn 26 auf den
Teil 25 übertragen, der sich relativ
zu dem beweglichen Kolben
8 bewegt und dabei mit seinem schaftartigen Ende 18 die bewegliche Ringscheibe 19
verschiebt. Hierbei werden die Ringspannfedern 23 zwischen der axialen Stirnfläche
der Ringscheibe 19 und der axialen Fläche des fllanschförmigen Teils 22 verspannt,
wodurch sich die radiale Breite der Ringspannfedern verändert. Infolge dieser Veränderung
verkeilen sich die Umfangskanten der Ringspannfedern mit den sie führenden zylindrischen
Flächen und stellen damit eine wirksame Klemmverbindung des beweglichen Kolbens
mit den diesen Kolben führenden festen Teilen her. Wenn das Ende 17 der Fühlstifte
entlastet wird, wird die Ringscheibe 19 bzw. der hülsenförmige Teil 25 durch die
elastischen Deformationskräfte in den Ringspannfedern 23 bzw. durch die Federn 24
in ihre Ausgangslagen zurückbewegt.
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Bei dem dargestellten Elektrokolbenhubmagnet nach der Erfindung handelt
es sich um einen reinen Zugmagnet, d. h., ein übergang des Magnetflusses von Anker
zu Ankergegenstück findet praktisch ausschließlich in axialer Richtung statt, und
der Anker kommt an dem Ankergegenstück zum Anschlag. Um bei dem dargestellten Magnet
zu gewährleisten, daß bei Einschalten des Magnets sich zunächst nur der Anker bewegt,
um eine vorbestimmte, veränderliche Ausgangsstellung einzunehmen, sind Mittel vorgesehen,
um der anfänglichen Bewegung des beweglichen Kolbens 9 einen entsprechenden Widerstand
entgegenzusetzen. Dieser Widerstand wird durch Federn 30 gebildet, die sich mit
einem Ende auf der Kappe 10 des Ankergegenstücks abstützen und mit ihrem anderen
Ende auf Stifte 31 einwirken, die mit dem Teil 20 des beweglichen Kolbens fest verbunden
sind. Die Federn 30 sind bestrebt, den Kolben in seiner zurückgezogenen Ruhestellung
festzuhalten. Die Kraft dieser Federn reicht aus, um den beweglichen Kolben bei
Einschalten des Magnets zurückzuhalten. Wenn sich dann jedoch der Anker so weit
vorwärts bewegt hat, daß das Ende 7 der mit ihm verbundenen Betätigungsstange 6
an einen Anschlag trifft, welcher der Weiterbewegung des Ankers einen erhöhten Widerstand
von bestimmter Größe entgegensetzt, und wenn das Magnetfeld seine volle Stärke erreicht
hat, bewegt sich der bewegliche Kolben 9 infolge der zwischen ihm und dem Anker
wirkenden Kräfte auf den Anker zu, bis die Fühlstifte an der Ankerstirnfläche zum
Anschlag kommen. Bei der Weiterbewegung des Kolbens findet zwischen Kolben und Fühlstiften
eine Relativbewegung statt, durch welche die Ringspannfedern 23 verspannt werden
und der bewegliche Kolben mit den festen Teilen des Ankergegenstücks verklemmt wird.
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Der Verlauf der Kennlinie eines solchen Magnets nach Fig. 1 ist in
Fig. 3 a dargestellt, während in den Fig. 3 b bis 3 e die einzelnen Bewegungsphasen
während des Einschaltens des Magnets stark schematisiert dargestellt sind.
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In Fig. 3 a ist mit M die Hubkraft-Weg-Charakteristik des Magnets
gemäß Fig. 1 teilweise ausgezogen, teilweise gestrichelt dargestellt, wie sie bei
festgehaltenem Ankergegenstück etwa verlaufen würde. Die Kurve B stellt eine Kraft
dar, die von dem Magnet aufgebracht werden muß, um die zu betätigende Einrichtung
in eine bestimmte Ausgangslage, beispielsweise die Bremsbacken einer Bremsvorrichtung
in Anlage zu bringen. Weiterhin ist mit F die Kraft-Weg-Charakteristik der Federn
30 dargestellt, welche die richtige Bewegungsreihenfolge von Anker und beweglichem
Teil des Ankergegenstücks sicherstellen. Man erkennt, daß die Kurve F stets unterhalb
der Hubkraft-Weg-Charakteristik M und oberhalb der Kurve B liegt. Dabei sind die
Verhältnisse in der Ausgangsstellung Ad des Ankers für ein bereits vollständig aufgebautes
Magnetfeld dargestellt.
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Man erkennt aus Fig. 3 a, daß sich bei der Ankerbewegung die Hubkraft
zunächst längs der Kurve M ändert, und zwar so lange, bis der Anker im Punkt Ei
(Fig. 3 c) bzw. E2 (Fig. 3 e) anschlägt. Während der Ankerbewegung verharrt der
bewegliche Kolben des Ankergegenstücks in seiner Ausgangsstellung A, da die Federkraft
F in jedem Punkt größer ist als die Kräfte B, welche der Ankerbewegung entgegenstehen.
Wenn der Anker jedoch gegen die Last (z. B. Bremsvorrichtung) schlägt, steigen die
Kräfte B sprungartig an und überwiegen die Federkraft F. Erst in diesem Augenblick
beginnt die Bewegung des beweglichen Kolbens des Ankergegenstücks. Während dieser
Bewegung ändert sich die vom Anker auf die Vorrichtung (Bremsbacken) übertragene
Kraft nur unwesentlich, und zwar entsprechend der Zunahme der Federkraft Pf. Erst
wenn der Kolben nahezu die Stellung Ei (Fig. 3 d) bzw. E, (Fig. 3 e) erreicht hat
und mit dem festen Teil des Ankergegenstücks verklemmt ist, springt der Wert der
von dem Anker übertragenen Kraft auf einen Wert P", welcher dem dem Abstand Anker-Kolben
zugehörigen Hubkraftwert auf der gestrichelt dargestellten Hubkraft-Weg-Charakteristik
M entspricht. Dieser Wert P, ist, wie die Fig.3 zeigt, unabhängig von der Stelle
auf dem Ankerweg, an der der Anker zum Anschlagen kommt.
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Fig. 3 b zeigt den Anker 35 und den beweglichen Kolben 36 in ihren
Ausgangsstellungen Aa bzw. A,
Mit 37 ist ein Anschlag, beispielsweise die
Bremsfläche eines Rades, bezeichnet, an dem das Ende der Betätigungsstange 38 des
Ankers bzw. die von dieser betätigte Bremsbacke 39 zum Anliegen kommt. In dem dargestellten
Fall findet die Bewegung des Ankers an dem Anschlag 37 ein Ende. Gegebenenfalls
kann dieser Anschlag aber auch eine Stelle im Arbeitsablauf der von dem Anker betätigten
Einrichtung sein, an der der Widerstand, den diese Einrichtung dem Anker entgegensetzt,
nur einen vorbestimmten Wert erreicht, so daß die Ankerbewegung, wie oben erwähnt,
an dieser Stelle nur eine Unterbrechung findet.
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Fig. 3 c stellt den Augenblick dar, in dem die Bremsbacke auf das
Rad trifft. Während der Bewegung aus der Ausgangsstellung Ad (Fig. 3 a und
3 b) in die in Fig. 3 c gezeigte Stellung Ei nimmt die Magnetkraft zwischen Anker
und Kolben nur langsam zu und erreicht in dem Punkt Ei etwa den Wert P1.
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Fig. 3 d zeigt die Endstellung des beweglichen Kolbens, der von den
Magnetkräften aus seiner Ausgangsstellung As in die Stellung Ei gezogen wird.
Während dieser Bewegung ändert sich die von dem Anker auf die von ihm betätigte
Vorrichtung übertragene Kraft nicht wesentlich. Erst in dem Augenblick, in dem der
bewegliche Kolben die Stellung Ei erreicht hat und mit dem Ankergegenstück verklemmt
ist, wächst die vom Anker auf die Einrichtung übertragene Kraft praktisch sprungartig
auf den vollen Wert P" an.
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Fig. 3 e stellt die Endstellung der beiden beweglichen Teile für eine
andere Lage des Anschlages 37
dar, d. h. im dargestellten Beispiel
für den Fall, daß die Bremsbacken erneuert worden sind.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel des Elektrokolbenhubmagnets
nach der Erfindung sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
In diesem Fall handelt es sich um einen Zug-Schub-Magnet, bei dem der hülsenförmige
Führungsteil 8 des Ankergegenstücks über die Stirnfläche des beweglichen Kolbens
9 -hinaus verlängert ist und bereits in der Ruhestellung den axialen Arbeitsluftspalt
überbrückt. Wie von solchen Magneten bekannt, findet die anfängliche Bewegung des
Ankers durch die, zwischen der Ringkante des hülsenförm'ii#6n''heils 8; und dem
Anker 5 wirksamen Magnetkräfte statt. In diesem Fall sind zusätzliche Mittal zur
Erhöhung des Bewegungswiderstandes für den beweglichen Kolben 9 nicht erforderlich.
Falls es jedoch erwünscht ist, können auch bei diesem Ausführungsbeispiel federnde
Mittel entsprechend den Federn 30 in Fig. 1 vorgesehen sein, insbesondere
dann, wenn die Größe des axialen Luftspaltes in der Ruhestallung der Teile bereits
relativ gering ist.
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In diesem Fall kann die Außenseite der Führungshülse 8 im Bereich
ihrer Vorderkante in bekannter Weise mit einem Steuerkonus versehen sein, mit dessen
Hilfe sich der Verlauf der Hubkraft-Weg-Charakteristik zwischen der Ausgangsstellung
Aa (Fig. 3) und den Stellen E, an denen der Anker anschlägt, steuern läßt.
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Die Fühlstifte in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wirken ebenfalls
nicht direkt auf die Verklemmungsmittel ein, sondern es sind Federn 40 vorgesehen,
welche zwischen tellerförmigen Ansätzen 41
der Fühlstifte 42 und entsprechenden
Ansätzen 43 von Betätigungsstiften 44 angeordnet sind, so daß die übertragung
der Kraft von den Fühlstiften auf die Verklemmungsmittel weich erfolgt. Außerdem
kann bei dieser Anordnung der Anker 5 nach erfolgter Verklemmung des Kolbens 9 in
der Hülse 8 bis zum Eisenschluß durchziehen, was im Falle einer wechselstromgespeisten
Magnetspule wichtig ist. In diesem Fall ist auch zwischen Betätigungsstange 6 des
Ankers und dem Anker 5 ein elastisches Verbindungsglied vorgesehen, um die Weiterbewegung
des Ankers bis zum Eisenschluß zu gestatten.
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Statt der dargestellten Verklemmungsmittel können andere Mittel, wie
mechanische Rasten oder andere bewegungshemmende Glieder, vorgesehen sein, die statt
durch Fühlstifte auf mechanischem Wege, beispielsweise elektrisch, betätigt werden
können. Die Fühlstifte können statt in dem beweglichen Kolben 9 auch in dem Anker
5 vorgesehen sein und über eine entsprechende Einrichtung die bewegungshemmenden
Mittel, die beispielsweise auch in den festen Teilen des Ankergegenstücks untergebracht
sein können, betätigen.