DE3207619A1

DE3207619A1 - Elektromagnetische betaetigungseinrichtung

Info

Publication number: DE3207619A1
Application number: DE19823207619
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-03-03
Filing date: 1982-03-03
Publication date: 1983-09-15
Also published as: FR2522773A1; JPS58160684A; FR2522773B1; GB2116369A; GB2116369B; GB8305689D0; US4438420A

Description

R- 17 ο S 9

15.2.1982 He/Wl

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO Stuttgart 1

Elektromagnetische Betätigungseinrichtung Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs Eine derartige Betätigungseinrichtung ist bekannt (DE-AS 12 kl 793).

Bei einer solchen bekannten Einrichtung spielt die Lagerung des Ankers eine entscheidende Rolle, sowohl für die Kosten als auch für den Wirkungsgrad des Magneten. Bei Ausbildung mit zwei Magnetpolen ist es möglich, eine "verhältnismäßig kleine Anfangskraft und eine große Endkraft zu erreichen, da bei gegebenem Magnetkreis und Erregung (Stromstärke X Windungszahl) die Magnetkraft in quadratischer Abhängigkeit zum Luftspalt steht. Ist also der Luftspalt doppelt so groß, wird die Magnetkraft nur noch *\/h der vorher gemessenen sein.

Es ist deshalb auch schon bekannt, einpolige Ausführungen zu verwenden (CH-PS 367 022). Jedoch treten hierbei sehr oft unterschiedliche Radialkräfte auf, so daß solche Magnete nur schwer zu beherrschen, d.h. zu berechnen sind.

-?- R.J76S3

Vorteile der Erfindung

Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der magnetische Wirkungsgrad sehr gut ist und daß Reibungsverluste weitgehend vermieden sind.

Desweiteren ist es von Vorteil, daß durch das reibungsfreie Schwenken des Ankers verhältnismäßig große Stellkräfte mit geringen Verlusten erstellbar sind.

Dazu kommt der Vorteil geringer Bauhöhe und geringer Stromstärke.

Schließlich ist es vorteilhaft, daß durch die Verwendung einer Blattfeder die Teile des Magnetkreises in kostengünstigen Fertigungsverfahren, wie Stanzen oder Sintern herstellbar sind.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und aus den Unteransprüchen.

Zeichnung

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen Magneten mit einem E-förmigen Joch, Figur 2 einen Magneten mit einem U-förmigen Joch und Figur 3 eine Bauart wie die Figur 1, jedoch mit anders angeordneten Anker.

- * - R. 1 75 j3

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Ein elektromagnetische Betätigungseinrichtung 1 hat ein E-förmiges Joch 2, auf dessen Mit-celstück 3 eine Spule h aufgesetzt ist. Auf diese Weise ist hier ein einpoliger Magnetkörper 2/k gebildet.

An einem unteren Schenkel 5 des Jochs 2 hat ein Ende 6 einer Blattfeder ¹J eine Befestigungsstelle 8, an der sie mittels einer Schraube 8' oder dergleichen festgelegt ist. Ihr freies Ende 9 ragt in Richtung zu einem oberen Schenkel 10 des Jochs 2 und trägt, ebenfalls mit einer Schraube

11 oder dergleichen befestigt, einen Klappanker 12. Dadurch, daß die Anlenkstelle der Blattfeder 7 an dem Anker möglichst weit entfernt von der Befestigungsstelle 8 der Blattfeder 7 liegt, kann ein größtmöglicher Axialhub des Klappankers

12 realisiert werden.

Der Klappanker 12 füllt den Zwischenraum zwischen den beiden äußeren Schenkeln 5 und 10 des E-förmigen Jochs 2 weitgehend aus, und zwar so, daß er je einen Führungsluft spalt S₁ und Sp zwischen sich und den Schenkel 5 und 10 freiläßt. Dabei ist der von der Befestigungsstelle 8 weiter entfernt liegende Führungsluft spalt S kleiner als der Führungsluftspalt Sg.

Mittig im Anker 12 ist eine Ventilbetätigungsstange 13 gelagert, die durch eine Längsbohrung 1k im Mittelstück 3 hindurchragt und in der Bohrung 1^ mittels eines Kugelansatzes 15 gelagert ist. An ihrem freien, aus der Bohrung 1 ij- herrausragenden Ende 16 ist ein nicht näher dargestelltes Ventilteil 17 eines Schaltventils angeordnet.

- •- R. .175:33

Wirkungsweise

Beim Ein- und Ausschalten eines Stromes für die Spule k bewegt sich der Anker 12 in den Führungsluft spalt en S₁ und S_? hin und her und gibt der Ventilbetätigungsstange 13 einen Längshub zur Betätigung des Ventilteils 17· Die Rückstellung des Ankers 12 kann durch die Blattfeder 7 selbst oder durch andere im Magnet- oder Ventilteil eingebrachte Federelemente bewerkstelligt werden.

Durch die verschiedenartige Ausbildung der beiden Luftspalte S und S₉ wirkt die resultierende Radial-Magnetkraft in Richtung auf den kleineren Luftspalt S₁. Da aber der Anker 12 mittels der Blattfeder 7 an dem unteren Schenkel 5 festgelegt ist, wird die Blattfeder 7 neben ihrer zur Spule k hin gerichteten Ventilbetätigungsbewegung auf Zug beansprucht, d.h. in der Zeichnung nach oben gezogen. Beim Arbeitshub des Magneten vergrößert sich dann der vorher engere Luftspalt S und der vorher größere Luftspalt S„ wird enger. Eine Berührung von Joch 2 und Anker 12 findet aber nicht statt. Durch die Lagerung am Kugelansatz 15 stört die geringe seitliche Bewegung der Ventilbetätigungsstange 13 die Arbeit des Ventils nicht. Auf diese Weise können große Magnetkräfte aktiviert werden und die einzig auftretende Reibung der Ventilbetätigungsstange ist nur sehr gering.

Bei der Bauart nach der Figur 2 hat eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung 21 ein u-förmiges Joch 22, an dessen einem (unteren) Schenkel 23 eine Blattfeder 2U an einer Befestigungsstelle 38 festgelegt ist. Eine Spule 25 ist auf den anderen (oberen) Schenkel 26 aufgesetzt. Auf diese Weise ist hier ein Magnetkörper 22/25 gebildet.

- 4P - κ. i3 j v

Der die Spule 25 tragende Schenkel 26 ist mit einer Längsbohrung 2? zur Aufnahme einer Ventilbetätigungsstange 28 versehen.

Ein Anker 29 ist an der Blattfeder 2U an deren freiem Ende 2U' befestigt. Er hat eine Aussparung 30,. so daß er mit einem überstehenden Rand 29' das freie Ende des Schenkels 26 um einen gewissen Betrag übergreifen kann.

Bei dieser Bauart sind drei Führungsluftspalte S., S_, und Sp₁) gebildet, von denen S₁ ^. als S und S₂, in einer Größenordnung (je nach Magnetauslegung), die gewährleistet, daß die Blattfeder bei jeder Betriebsbedingung auf Zug beansprucht-wird. Nach dieser Bedingung ist auch hier die Blattfeder 2U auf Zug beansprucht.

Die Bauart nach der Figur 3 ist der nach der Figur 1 wieder ähnlich. Hier hat eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung 31 wieder ein E-förmiges Joch 32, auf dessen Mittelstück 33 die Spule h aufgesetzt ist. Auf diese Weise ist hier ein Magnetkörper 32/U gebildet.

Eine Längsbohrung 3^ im Mittelstück 33 ist zur Aufnahme einer Ventilbetätigungsstange 36 bestimmt. Auch hier . ist ein Anker 39 einseitig an einer nur an ihrem unteren Ende an einer Befestigungsstelle 37 am äußeren Schenkel 5 festgeschraubten Blattfeder 35 befestigt.

Die Blattfeder 35 ist bei dieser Bauart ungefähr bei der Hälfte (b/2) einer Breite b des Führung anderen äußeren Schenkel 10 angeordnet.

Hälfte (b/2) einer Breite b des Führungsluftspaltes S am

. 17669

Auf diese Weise sind hier Reibungskräfte im Magneten gänzlich vermieden, und die Stutzkrafte sind vermindert. Die Ventilbetätigungsstange 36 kann einen Schieber 38 unmittelbar, d.h. ohne weitere Lagerung betätigen.

Claims

1 7 t -> λ
15.2.1982 He/Wl

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Ansprüche

( 1 .J Elektromagnet!sehe Betätigungseinrichtung für Ventile mit einem Magnetkörper und einem einseitig aufgehängten Klappanker, der mit einer Ventil-Betätigungsstange verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Klappanker (12, 29, 39) an ein freies Ende (9) einer einseitig an einem einpoligen Magnetkörper (2/k; 22/25; 32/¹O eine Befestigungsstelle (8, 38, 37) aufweisenden Blattfeder (7, 2h, 35) festgelegt ist und daß der Klappanker (12, 29, 39) in den Magnetkörper {2/k; 22/25; 32/U) unter Belassung eines Führungsluft spalt es (S., Έ> , S' ,) hineinragt .

2. Elektromagnetische Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klappanker (12, 39) in den Magnetkörper (2/U; 32/U) unter Belassung zweier Luftspalte (S , S„) eingesetzt ist und daß der τοπ der Befestigungsstelle (8, 37) der Blattfeder (7, 35) weiter entfernte Führungsluft spalt (S₁) kleiner ist als der der Befestigungsst eile (8, 37) näher gelegene Führungsluftspalt (S₂).

3. Elektromagnetische Betätigungseinrichtung nach Anspruch

1 oder 2, mit einem Ξ-förmigen Magnetkörper, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsstelle (8, 37) an einem äusseren Schenkel (5) des E und die Ventilbetätigungsstange (13, 36) in einem Mittelstück (3, 33) des E liegen.

. J75 39

k. Elektromagnetische Betätigungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsluft spalte (S., S„) jeweils innen an den äußeren Schenkeln (5» 10) des E gebildet sind (Figuren 1 und 3).

5. Elektromagnetische Betätigungseinrichtung nach Anspruch 3 oder k, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (35) etwa auf der halben Breite (b/2) des Führungsluftspaltes (S ) angeordnet ist (Figur 3)·

6. Elektromagnetische Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit .einem U-förmigen Magnetkörper, dessen Wicklung auf dem/der beiden U-Schenkel angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsstelle (38) an dem anderen Schenkel (23) des Us liegt und daß die Ventilbetätigungsstange (28) und ein freies Ende (2k^x ) der Blattfeder (2k) an dem von der Wicklung (25) umgebenen Schenkel (26) des Us angeordnet sind.

T. Elektromagnetische Betätigungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Klappanker (29) den von der Wicklung (25) umgebenen Schenkel (2ζ) des Us innen und außen übergreift und daß dort zwei Führungsluft spalte (S₁, S) und am anderen Schenkel (23) ein Führungsluft spalt (S₁) geschaffen sind, von denen der mittlere Führungsluftspalt (S₁) kleiner ist als die Summe der beiden anderen Führungsluftspalte (S_p, S_pl).