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Steuermagnet
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Die Erfindung betrifft einen Steuermagneten mit einem in einem von
einem Polrohr und einem mit axialem Abstande vor diesem angeordneten Jochrohr umgriffenen
zylindrischen Ankerraum gegen einen Polkern axial verschiebbaren Anker und einem
das Pol- und Jochrohr umfassenden, mindestens eine Erregerwicklung aufweisenden
Spulenkörper. Derartige, im Prinzip als Solenoidmagnet wirksame Steuermagneten können
zur Betätigung von Kontakten eines Relais eingesetzt werden; verbreitet werden sie
zur Betätigung bzw. hydraulischen Vorsteuerung von Hydraulikventilen benutzt.
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Ein relativ hoher Wirkungsgrad solcher Steuermagneten wird erreicht,
indem für einen weitgehend geschlossenen Kraftfluß Sorge getragen wird, der sich
durch die Verwendung von in geringem Abstand gegenüberstehenden Joch- und Polrohren
erzielen läßt. Hierbei wurde als zweckmäßig erkannt, zur Vermeidung von Verschmutzungen
oder dergleichen den Ankerraum nach außen weitgehend abzudecken, und zur Gewährleistung
einer leichten Beweglichkeit des Ankers ist dieser sowohl mit geringer Reibung geführt
als auch mit Nuten ausgestattet, welche der bei der Betätigung des Steuermagneten
verdrängten Luft das Umströmen des Ankers ermöglichen.
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Zur axialen Fixierung eines Joch- und eines Polrohres ist es bekannt,
ein U-förmig abgewinkeltes Magnetjoch vorzusehen, dessen Schenkel jeweils mit Durchbrüchen
ausgestattet sind, in welche das Joch- und Polrohr eingeschoben werden, sich mit
ihrem aufgebördelten Rand gegen deren Außenfläche stützen und in dieser Lage vergossen
werden. Als nachteilig erweist sich das asymmetrische und den Aufbau vergrößernde
Joch ebenso wie das Halten des Joch-und des Polrohres durch mehr oder weniger vollständiges
Vergießen der aufgebördelten Enden. Nach einem anderen Verfahren werden das Joch-
und das Polrohr fixiert, indem diese durch ein magnetisch
nicht
leitendes Material in vorgegebenem, den Polspalt bildenden Abstand miteinander beispielsweise
durch Hartlöten verbunden werden. Um das aufwendige Positionieren und Einspannen
der beiden Rohre und das Hartlöten in der Einspannvorrichtung zu vermeiden, sind
das Joch- und das Polrohr auch schon aus einem gemeinschaftlichen Rohr erstellt,
in das eine Nut eingestochen ist, die durch Hartlöten wieder ausgefüllt wird. Durch
Ausdrehen des Rohres über den Boden der Nut hinaus werden magnetisch getrennt wirksame
Rohrabschnitte geschaffen, die mechanisch durch eine magnetisch nicht leitende Verbindung
in ihrer gegenseitigen Lage fixiert sind. Als nachteilig zeigt sich hierbei der
noch immer relativ hohe Fertigungsaufwand: Es ist zunächst eine Nut einzustechen,
und nach Wiederauffüllen der Nut ist der gesamte Innenmantel auszudrehen.
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Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, einen Steuermagnet der
beschriebenen Gattung zu schaffen, bei dem das Pol- und das Jochrohr mit geringem
Aufwande erstellbar und fixierbar sind, und bei dem gleichzeitig der Anker innerhalb
dieser Rohre leicht, sicher und ungehemmt geführt wird.
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Gelöst wird diese Aufgabe, indem das Pol- und das Jochrohr eines gemäß
der Gattung ausgeführten Steuermagneten auf ein aus magnetisch nicht leitendem Material
bestehendes Innenrohr aufgezogen sind und/oder von einem solchen Außenrohr umfangen
sind, und indem mindestens eines dieser Rohre mit einem bundartigen Ansatz ausgestattet
ist, dessen Flanken die einander zugekehrten Stirnflächen des Pol- und des Jochrohres
gegeneinander abstützen. Während das gemeinsame Innen- und/oder Außenrohr die gleichachsige
Anordnung des Joch- und Polrohres sichert, definiert der Ansatz den zwischen dem
Joch- und dem Polrohr gebildeten Magnetspalt.
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Zwar können das Joch- und das Polrohr gegen axiale Verschiebungen
durch auf dem Innen- und/oder Außenrohr bewirkten Reibungsschluß gesichert werden;
zur Erzielung eines festen Sitzes auch bei einfacher Montage hat es sich jedoch
bewährt, die freien Stirnflächen des Joch- und des Polrohres durch zweckmäßig
ein
die Erregerwicklung übergreifendes Gehäuse gegen den Polkern zu verspannen. Ein
dichter Abschluß der Ankerraumes läßt sich hierbei erzielen, indem der Polkern im
Innenrohr oder dem Polrohr abgedichtet ist und das Innen- und/ oder das Außenrohr
am freien Ende geschlossen ausgeführt ist.
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Das Innen- bzw. das Außenrohr lassen sich mit geringem Aufwande erstellen,
und für den Anker ergeben sich geringe Reibwerte, wenn das Innenrohr bzw. das Außenrohr
aus Kunststoff bestehen.
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Eine einfache und sichere Fixierung für das Joch- und das Polrohr
ergeben sich, wenn diese in die Zwischenräume eingreifen, die zwischen dem Innen-
und dem Außenrohr gebildet sind. Nach einer Weiterbildung kann das Außenrohr mit
den Wickelraum begrenzenden Flanschen ausgestattet sein, so daß die Verwendung eines
gesonderten Spulenkörpers zur Aufnahme der Erregerwicklung sich erübrigt. Im Interesse
eines stabilen Aufbaues ist das Innenrohr durch den Ansatz mit dem Außenrohr verbunden,
und eine besonders einfache Fertigung ergibt sich durch Verwendung eines einstückigen,
das Innen- und das Außenrohr aufweisenden Spulenkörpers.
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Bewährt hat es sich, wenn das Innenrohr im Verschiebungsbereiche des
Ankers diesen engführend umfaßt. Besondere Einfräsungen des Ankers zur Bildung von
Strömungskanälen für das von ihm verdrängte Medium werden vermieden, indem das Innenrohr
mindestens im Führungsbereiche Nuten aufweist. Eine weitere Herabsetzung der Ankerreibung
wird erzielt, indem das Innenrohr im Führungsbereiche Führungsleisten aufweist.
Die Ansprechgeschwindigkeit des Ankers wird beschleunigt, wenn die Innenfläche des
den Ankerraum begrenzenden Bodens des Innen- bzw. des Außenrohres mit vorspringenden
Ansätzen ausgestattet ist, die zweckmäßig als den Boden versteifende Rippen ausgeführt
sind.
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Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der Beschreibung
zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit diese darstellenden Zeichnungen erläutert.
Es zeigen hierbei: Figur 1 im Längsschnitt einen ein gesondertes, aus Metall bestehendes
Innenrohr aufweisenden Steuermagneten, und Figur 2 im Längs schnitt einen Steuermagneten
mit einem einstückig mit dem Spulenkörper erstellten Innenrohr.
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In Fig. 1 ist im Längsschnitt ein Steuermagnet gezeigt, dessen Anker
1 axial verschiebbar in einem aus Messing bestehenden Innenrohr 2 geführt ist. Das
Innenrohr 2 weist einen Ansatz 3 auf, gegen den von oben ein aus magnetisch leitendem
Material bestehendes Jochrohr 4 und von unten ein aus gleichartigem Material bestehendes
Polrohr 5 geschoben sind, so daß der Ansatz 3 mit seinem beiden Flanken den Abstand
der einander zugekehrten Stirnflächen des Jochrohres 4 und des Polrohres 5 definiert.
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Am oberen freien Ende ist das Innenrohr 2 durch einen Boden 6 abgeschlossen,
der mit mindestens einem eingedrückten Vorsprung 7 zur Abstützung des Ankers 1 in
seine Ausgangsstellung ausgestattet ist. In das untere Ende des Innenrohres 2 ist,
durch eine Dichtung abgedichtet, ein Polkern 8 eingeführt, auf den sich eine den
Anker 1 vorspannende Feder abstützt, und der von einem mit dem Anker verbundenen
Stift 9 durchgriffen ist, dessen freies, im dargestellten Beispiel kegelförmig ausgebildetes
Ende mit einer nicht dargestellten Ventilöffnung zusammenwirken vermag.
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Uber das Innenrohr 2 und das Jochrohr 4 sowie das Polrohr 5 ist ein
eine Erregerwicklung 1o aufweisender Spulenkörper 11 geschoben, und dieser wird
vom Gehäuse 12 übergriffen. In Ausnehmungen von Ansätzen des Spulenkörpers 11 greifen
Kontaktstifte 13 ein, die mit jeweils einem Ende der Erregerwicklung 1o verbunden
sind und durch übergeschobene Isolierstoffkappen
gehalten sind.
Bei dem dargestellten Steuermagneten ist es nicht erforderlich, das Jochrohr 4 und
das Polrohr 5 mit Preßsitz auf das Innenrohr 2 aufzuziehen: Es ist bei der Montage
nur erforderlich, die beiden Rohre auf das Innenrohr aufzustreifen. Der sichere
axiale Halt wird hierbei durch das in der Fig. nicht dargestellte Verspannen des
Gehäuses 12 gegen den Polkern 8 bewirkt, das bei der Montage des Steuermagneten
bewirkt wird. Hierbei stützt sich das untere Ende des Polrohres 5 gegen den Polkern
8 ab, während sein oberes Ende sich gegen die Flanke des Ansatzes 3 legt.
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Die gegenüberliegende Flanke des Ansatzes trägt das untere Ende des
Jochrohres 4, dessen oberes Ende vom Rande der kreisförmigen Ausnehmung des Gehäuses
12 druckbeaufschlagt wird.
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Das bspw. aus Messing bestehende Innenrohr 2 führt den Anker mit relativ
geringer Reibung, und das Eindringen von Schmutz, öl oder dergleichen in den Ankerraum
wird durch dessen Abschluß durch den Boden 6 und den abgedichteten Polkern 8 vermieden.
Das beim Betätigen des Ankers 1 von diesem im Ankerraum verdrängte Medium vermag
sich über im Mantel des Ankers vorgesehene, in der Figur nicht gezeigte Längsnuten
auszugleichen. Damit ist eine sichere Führung des Ankers innerhalb der mit geringem
Aufwande in vorgegebener Lage gehaltenen Rohre 4 und 5 gegeben.
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Eine weitere Vereinfachung des Aufbaues eines Steuermagneten in Verbindung
mit der Reduzierung der Anzahl der benötigten Teile wird anhand des Ausführungsbeispieles
der Fig. 2 erläutert. Zur Vereinfachung der Darstellung sind bereits in Fig. 1 beschriebene
Teile mit der gleichen Referenznummer übernommen.
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Die wesentliche Vereinfachung wird hier durch ein Kunststoff-Preßteil
14 bewirkt, das einstückig erstellt sowohl das Innen-und Außenrohr mit diese verbindendem
Ansatz als auch den die Erregerwicklung aufnehmenden Spulenkörper darstellt. In
der Figur 2 weist das Spritzteil 14 einstückig ein durch einen mit Rippen 15 ausgestatteten
Boden 16 einseitig abgeschlossenes
Innenrohr 17 auf, das über den
den Polspalt definierenden Ansatz 18 mit einem Außenrohr 19 verbunden ist, das durch
beidseitig vorgesehene Flansche 20 gleichzeitig Spulenkörper zur Aufnahme der Erregerwicklung
1o ist, und das weiterhin Ansätze zur Aufnahme von Kontaktstiften 13 aufweist. Bei
der Montage des im übrigen entsprechend der Beschreibung zu Fig. 1 ausgeführten
Steuermagneten werden in die zwischen dem Innenrohr 17 und dem Außenrohr 18 gebildeten
Zwischenräume des Kunststoff-Spritzteiles 14 das Jochrohr 4 sowie das Polrohr 5
jeweils bis zum Erreichen der entsprechenden Flanke des Ansatzes 18 eingeschoben.
Das untere Ende des inneren Rohres 17 ist so kurz ausgeführt, und die Enden des
Außenrohres 19 mit den Flanschen 20 sind so weit nach innen gerückt, daß die äußeren
Enden des Jochrohres 4 sowie des Polrohres 5 über diese hervorstehen und beim Verspannen
der Bauteile durch den Rand der öffnung des Gehäuses 12 bzw. den Flansch des Polkernes
8 allein ergriffen werden.
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Eine weitere Vereinfachung unter gleichzeitiger Verbesserung des gebildeten
Magnetkreises wird erreicht, indem die zum Ausgleich des im Ankerraumes vorgesehenen
Mediums, beispielsweise bl, Luft, Wasser oder dergleichen, vorgesehenen Kanäle nicht
als im Mantel des Ankers 1 vorgesehenen Nuten oder diesen achsparallel durchziehende
Bohrungen ausgebildet sind, sondern bei der Erstellung des Preßteiles 14 als im
Innenmantel des Innenrohres 7 vorgesehene, entlang von Mantellinien geführte Nute
21 berücksichtigt sind. Diese Nute sind mit geringer Tiefe und verhältnismäßig großer
Breite ausgeführt, so daß der gewünschte Strömungsquerschnitt zur Verfügung steht,
ohne daß das Innenrohr 17 unerwünscht geschwächt wird oder mit Rücksicht auf die
Unterbringung der Nute stärker zu wählen wäre. Im Extremfall können die Nute 21
derart breit ausgeführt werden, daß zwischen ihnen nur noch relativ schmale Führungsleisten
verbleiben, die eine sichere Führung des Ankers 1 mit geringem Reibungswiderstand
gewährleisten.
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Die Erfindung kann über die dargestellten Ausführungsbeispiele hinaus
weiter variiert werden. Als wesentlich hat es sich
gezeigt, daß
die axiale Ausrichtung des Jochrohres 4 und des Polrohres 5 durch ein in diese eingesetztes
bzw. diese umgreifendes Innen- und/oder Außenrohr bewirkt wird, wobei mindestens
eines dieser Rohre mittels der Flanken eines Ansatzes die einander zugekehrten Stirnflächen
der beiden Rohre gegeneinander abstützt. Die axiale Sicherung der Lage des Joch-
und des Polrohres kann durch Einpressen in ein Außenrohr oder Aufpressen auf ein
Innenrohr bewirkt werden; bewährt hat es sich jedoch, diese nur aufzuschieben und
ihre axiale Sicherung durch Verspannen derselben gegen den Ansatz 3 bzw.
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18 zu sichern. Das Innen- und das Außenrohr, insbesondere aber deren
Ansatz 18, ist aus magnetisch nicht leitendem Material zu wählen, wobei vorwiegend
Messing und Kunststoffe Verwendung finden. Hierbei ist es jedoch möglich, bspw.
den Ansatz 3 nicht als Erweiterung eines Rohres oder einem Rohre zugeordneten Bund
auszuführen, es besteht auch die Möglichkeit, eine gesonderte Buchse zu verwenden.
Die dargestellte Verbindung der Ansätze 3 bzw. 18 mit dem durch Böden 6 bzw. 16
abgeschlossenen Innenrohr gestattet jedoch, gleichzeitig mit dem Verspannen des
Joch- und des Polrohres auch das den Ankerraum mittels seines Bodens abschließende
Innenrohr ohne Zuhilfenahme weiterer Bauteile sicher zu fixieren. Damit läßt sich
in jedem Falle durch Anwendung der Merkmale eine einfache, sichere und mit geringem
Aufwand bewirkte Fixierung des Joch-und Polrohres bei günstiger Ausgestaltung des
Ankerraumes und des Ankers erzielen.
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Aufstellung der verwendeten Referenznummern 1 Anker 2 Innenrohr 3
Ansatz 4 Jochrohr 5 Polrohr 6 Boden 7 Vorsprung 8 Polkern 9 Stift 10 Erregerwicklung
11 Spulenkörper 12 Gehäuse 13 Kontaktstift 14 Preßteil 15 Rippe 16 Boden 17 Innenrohr
18 Ansatz 19 Außenrohr 20 Flansch 21 Nut