DE4030514C2 - Elektrischer Hubankermagnet, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Hubankermagneten, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer auf einem Spulenkörper angeordneten Magnetspule, mit einem in der Magnetspule verschieblich angeordneten Hubanker und mit einer Rückstellfeder, die den Hubanker belastet, wobei der Hubanker mit mechanischem Spiel in der Magnetspule angeordnet ist und wobei ein aus der stromdurchflossenen Magnetspule herausragender Teil des Hubankers eine in Richtung auf die Magnetspule gerichtete Hinterschneidung aufweist.

Ein derartiger Hubankermagnet ist aus der DE 33 00 437 A1 vorbekannt. Der dortige Hubankermagnet weist einen Hubanker auf, der nur mit dem unvermeidlich geringen mechanischen Spiel in der Magnetspule angeordnet ist. Ein aus der stromdurchflossenen Magnetspule herausragender Teil des Hubankers weist eine in Richtung auf die Magnetspule gerichtete Hinterschneidung als Teil einer kolbenförmigen Verdickung auf. Diese kolbenförmige Verdickung dient dabei als Eisenkern eines Wegsensors zur Ermittlung der aktuellen Position des Hubankers relativ zur Magnetspule.

Die dortige Hinterschneidung dient jedoch nicht zur Arretierung des Hubankers im ausgefahrenen Zustand des Hubankers aus der Magnetspule, so daß dieser vorbekannte elektrische Hubankermagnet beispielsweise nicht als Diebstahl-Sicherungssperrelement in Kraftfahrzeugen verwendet werden kann.

Ein elektrischer Hubankermagnet ist auch aus der DE 36 27 036 C2 vorbekannt. Der dortige Hubankermagnet wird als Diebstahlsicherungssperrelement in Kraftfahrzeugen verwendet, wobei im Falle eines Versuches des unbefugten Öffnens einer Kraftfahrzeugtür über das Innenverriegelungselement, die Magnetspule mit Strom versorgt wird. Dadurch wird der Hubanker gegen die Kraft der Rückstellfeder aus dem Inneren der Magnetspule herausgetrieben, so daß ein bei stromdurchflossener Magnetspule herausragender Teil des Hubankers in die Bewegungsbahn des Innenverriegelungselements hineingreift.

Mittels einer balligen Ausformung an dem beschriebenen Ende des Hubankers, der in eine entsprechende Einsenkung des Innenverriegelungselements eingreift, wird dafür gesorgt, daß auch bei einer Stromunterbrechung der Hubanker weiterhin in die Bewegungsbahn des Innenverriegelungselements eingreift. Hierzu ist jedoch eine aufwendige Gestaltung des Innenverriegelungselements mit einer entsprechenden Einsenkung und des Hubankers mit einer balligen Ausformung an seinem Ende erforderlich. Andererseits kann die Verwendung des beschriebenen Hubankermagneten dort zu Schwierigkeiten führen, wo der Hubanker nicht in die lineare Bewegungsbahn eines Innenverriegelungselements, sondern z. B. in die Schwenkbewegungsbahn eines Hebels einer Schloßmechanik einer Kraftfahrzeugtür eingreifen soll. Dort ist das Vorsehen einer entsprechenden Einsenkung häufig nahezu ausgeschlossen, da diese Hebelmechaniken aufgrund der wirkenden Kräfte einerseits einen vorgegebenen Mindestquerschnitt aufweisen müssen, andererseits jedoch die gesamte Schloßmechanik eine geringe Baugröße aufweisen muß, um in dem Inneren der Kraftfahrzeugtür untergebracht werden zu können.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, einen elektrischen Hubankermagneten zu schaffen, bei dem die Arretierung des Hubankers im ausgefahrenen Zustand mit einfachen Mitteln gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Magnetkern im Spulenkörper vorgesehen ist, der eine Bohrung für den Hubanker aufweist und daß sich die Hinterschneidung an dem Rand der Bohrung abstützen kann.

Durch das mechanische Spiel zwischen dem Inneren der Magnetspule und dem Äußeren des Hubankers ist es möglich, daß bei einer radial wirkenden Kraft auf den aus der Magnetspule herausragenden Teil des Hubankers, wie sie z. B. durch einen niederbelasteten Hebel, der an diesem Teil anliegt, ausgeübt wird, der Hubanker gegen die Magnetspule verkippt wird.

Durch die erfindungsgemäße Hinterschneidung wird es ermöglicht, daß die Hinterschneidung beim Verkippen des Hubankers gegenüber der Magnetspule derart auf dem Rand einer Bohrung der Magnetspule aufliegt, daß der Hubanker durch die Federkraft nicht mehr in das Innere der Magnetspule hineingezogen werden kann, wenn die Magnetspule nicht mehr mit Strom versorgt wird. Durch die Hinterschneidung und die erfindungsgemäß vorgesehene Verkippung des Hubankers gegenüber der Magnetspule ist also ein Festhalten des Ankers an der Magnetspule im ausgefahrenen Zustand bei einer radial auf den Anker wirkenden Kraft möglich.

Dabei wird neben einem Spulenkörper für die Magnetspule ein Magnetkern im Spulenkörper verwendet, der eine Bohrung für den Hubanker aufweist, wobei sich die Hinterschneidung an dem Rand der Bohrung abstützen kann. Der Spulenkern ist dabei das tragende Element des erfindungsgemäßen elektrischen Hubankermagneten, das dem Hubankermagneten die erforderliche mechanische Stabilität gibt. Der Magnetkern kann die magnetische Ankopplung des Magnetankers an die Magnetspule verbessern. Zudem wird die Kraftwirkung, insbesondere des Hubankers, beim Festhängen am Magnetkern auf den mechanisch stabilen Magnetkern abgeleitet, so daß keine Beschädigung der Magnetspule durch den Hubanker zu befürchten ist.

Dabei sind die erfindungsgemäß vorgesehenen Maßnahmen einfach und kostengünstig durchführbar, da für die Ausbildung des erfindungsgemäßen elektrischen Hubankermagneten allein geringfügige Änderungen an der Formgestalt des Hubankers erforderlich sind. Üblicherweise ist allein die Verringerung des Außendurchmessers des Hubankers und das Vorsehen der Hinterschneidung erforderlich.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen elektrischen Hubankermagneten ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Hubanker einen hohlgebohrten Magnetanker und einen Ankerbolzen aufweist, der mit mechanischem Spiel in dem Magnetanker eingesetzt ist, wenn der Ankerbolzen einen umlaufenden Bund aufweist, der sich an dem Magnetanker abstützt und an dem sich die Rückstellfeder abstützt und wenn der Ankerbolzen die Hinterschneidung aufweist. Durch die zweiteilige Ausbildung des Hubankers und dadurch, daß der Ankerbolzen mittels des vorgesehenen mechanischen Spiels gegenüber dem Magnetanker verkippen kann, ist es möglich, daß der Magnetanker mit möglichst geringer Toleranz in die Bohrung der Magnetspule eingesetzt werden kann. Durch diese Maßnahme ist eine gute magnetische Ankopplung des Magnetankers an die Magnetspule gewährleistet. Die erfindungsgemäß vorgesehene Haltefunktion des Hubankers im ausgefahrenen Zustand wird hierbei durch das Verkippen des Ankerbolzens gegenüber der Magnetspule gewährleistet, wobei der Ankerbolzen auch die erfindungsgemäß vorgesehene Hinterschneidung aufweist.

Es ist weiterhin besonders vorteilhaft, wenn die Hinterschneidung Teil einer kolbenförmigen Verdickung ist und wenn die Hinterschneidung in Form einer Einlaufschräge gestaltet ist. Durch das Vorsehen einer kolbenförmigen Verdickung am Hubankerende kann die Hinterschneidung besonders einfach und kostengünstig ausgebildet werden. Die genannte Einlaufschräge gewährleistet ein sicheres Zurückgleiten des Hubankers in die Magnetspule, wenn die Magnetspule nicht mehr stromdurchflossen ist und wenn die auf den Hubanker wirkende radiale Kraft aufgehoben wird, da ein ungewolltes Festhängen des Hubankers an der Magnetspule vermieden wird.

Um ein sicheres Zurückgleiten des Hubankers in die Magnetspule bzw. den Spulenkörper zu gewährleisten, wenn die radial wirkende Kraft aufgehoben wird, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Bohrung im Magnetkern ebenfalls eine Einlaufschräge aufweist.

Um eine einfache aufbauende Montage des erfindungsgemäßen elektrischen Hubankermagneten zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn der Spulenkörper einen Magnetkern aufweist, der die Bohrung aufweist und der ein Widerlager für die Rückstellfeder aufweist.

Zur zusätzlichen Führung des Ankerbolzens im Spulenkörper kann der Spulenkörper am von der Hinterschneidung abgewandten Ende eine zweite Bohrung aufweisen, in die das entsprechende Ende des Ankerbolzens mit mechanischem Spiel eingesetzt ist. Durch das mechanische Spiel zwischen dieser zweiten Bohrung und dem Ankerbolzen ist das erforderliche Verkippen des Ankerbolzens bei einer radial wirkenden Kraft gewährleistet.

Die verwendete Rückstellfeder kann vorteilhaft eine Schraubendruckfeder sein, da derartige Schraubendruckfedern auf den Hubanker bzw. den Ankerbolzen eine zentrierende Wirkung in der Bohrung der Magnetspule ausüben. Diese zentrierende Wirkung sichert das Zurückgleiten des Hubankers bzw. des Ankerbolzens in die Magnetspule immer dann, wenn die radialwirkende Kraft aufgehoben wird.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Magnetspule zumindest teilweise durch ein, insbesondere U-förmiges Magnetjoch umfaßt ist, da durch das Magnetjoch einerseits eine Verbesserung des elektromagnetischen Wirkungsgrades des erfindungsgemäßen elektrischen Hubankermagneten möglich ist. Andererseits kann durch das U-förmig ausgebildete Magnetjoch der Hubankermagnet mit allen seinen Teilen zusammengehalten werden, so daß eine weitere Befestigung der verschiedenen Teile des Hubankermagneten aneinander nicht erforderlich ist.

Zur Abdichtung des Luftspaltes zwischen dem Hubanker und der Magnetspule kann vorteilhaft zwischen dem Spulenkörper und dem Ankerbolzen eine Dichtung vorgesehen sein, die insbesondere als hutförmiges, gummielastisches Rollelement ausgebildet ist. Ein derartiges hutförmiges, gummielastisches Rollelement hat den Vorteil, daß es nur geringfügig und vernachlässigbar die erforderliche Bewegung des Hubankers gegenüber der Magnetspule in radialer Richtung, also die Kippbewegung behindert, so daß schon bei geringfügigen, radialwirkenden Kräften die Verkippung des Hubankers gegenüber der Magnetspule gewährleistet ist.

Es ist besonders vorteilhaft, zwischen dem Magnetkern und der Hinterschneidung einen Überhub vorzusehen, der im Falle des Auftretens geringer Verspannungen zwischen dem Hubanker und der Magnetspule deren Überwindung aufgrund der Dynamik der Einwärtsbewegung des Hubankers in das Innere der Magnetspule gewährleistet.

Es ist schließlich besonders vorteilhaft, zwischen dem Hubanker und dem Spulenkörper eine Führungshülse aus unmagnetischem Material anzuordnen, die zur Führung des Hubankers und zur Abstützung des Spulenkörpers dient.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Hubankermagneten ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch die Mittelachse eines erfindungsgemäßen elektrischen Hubankermagneten im Ruhezustand, das heißt im eingefahrenen Zustand des Hubankers in die Magnetspule und

Fig. 2 denselben Hubankermagneten wie in Fig. 1 im ausgefahrenen Zustand des Hubankers aus der Magnetspule im Schnitt.

In der Fig. 1 weist der erfindungsgemäße elektrische Hubankermagnet eine Magnetspule 1 auf, die auf einem Spulenkörper 7 aufgewickelt ist. Der Spulenkörper 7 und damit die Magnetspule 1 weist eine Bohrung auf, in der ein Hubanker verschieblich angeordnet ist, der aus einem Magnetanker 2 und aus einem Ankerbolzen 3 besteht.

Dazu weist der Magnetanker 2 eine Hohlbohrung 4 auf, in die der Ankerbolzen 3 bis zu einem umlaufenden Bund 5 eingesteckt ist. An der dem Magnetanker 2 gegenüberliegenden Seite des Bundes 5 greift eine Rückstellfeder 6 an, die als Schraubendruckfeder ausgebildet ist und im in der Fig. 1 dargestellten Ruhezustand durch seine Federkraft den Ankerbolzen 3 und damit den Magnetanker 2 in das Innere der Magnetspule 1 bzw. des Spulenkerns 7 hineindrückt.

Zwischen der Hohlbohrung 4 und dem Ankerbolzen 3 ist mechanisches Spiel vorgesehen. Der Ankerbolzen 3 wird durch eine erste Bohrung 10 in einem Magnetkern 9 und durch eine zweite Bohrung 8 in dem Spulenkörper 7 geführt. Dabei entspricht der Durchmesser der ersten Bohrung 10 in etwa dem Außendurchmesser einer kolbenförmigen Verdickung 12 des Ankerbolzens 3, wogegen der Innendurchmesser der zweiten Bohrung 8 größer ist als der Außendurchmesser des Ankerbolzens 3 in diesem Bereich, so daß zwischen dieser zweiten Bohrung 8 und dem Ankerbolzen 3 wiederum mechanisches Spiel vorgesehen ist.

Der Magnetkern 9, der in den Spulenkern 7 eingesteckt ist, weist weiterhin eine Abstützung 11 für die Rückstellfeder 6 auf. Am Übergang von der kolbenförmigen Verdickung 12 zum restlichen Teil des Ankerbolzens 3 ist eine Hinterschneidung 13 vorgesehen, die mit einer Einlaufschräge 14 versehen ist. An der von der Magnetspule 1 abgewandten Seite der ersten Bohrung 10 ist eine weitere Einlaufschräge 15 vorgesehen.

Zur Abdichtung des Luftspaltes zwischen dem Magnetkern 9 und dem Ankerbolzen 3 gegen Umwelteinflüsse, wie Feuchtigkeit und Schmutz, ist eine Dichtung 16 vorgesehen, die als hutförmiges, gummielastisches Rollelement ausgebildet ist. Zur Versorgung der Magnetspule 1 mit elektrischem Strom weist der in Fig. 1 dargestellte elektrische Hubankermagnet elektrische Anschlüsse 17 auf. Schließlich ist zur Verbesserung des elektromagnetischen Wirkungsgrades des Hubankermagneten ein Magnetjoch 18 vorgesehen, das U-förmig gestaltet ist und dessen beide U-Schenkel in dem Schnitt gemäß Fig. 1 erkennbar sind. Eine Führungshülse 19 ist in die Bohrung des Spulenkörpers 7 eingepreßt und führt den Magnetanker 2 bei seiner Bewegung.

Gleiche oder gleichwirkende Einrichtungsteile wie in der Fig. 1 sind in der Fig. 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In der Fig. 1 ist der elektrische Hubankermagnet in seiner Ruhestellung dargestellt, in der die Magnetspule 1 nicht mit elektrischem Strom versorgt wird, so daß keine elektromagnetische Kraftwirkung auf den Magnetanker 2 ausgeübt wird. In diesem Fall ist allein die Rückstellkraft der Rückstellfeder 6 wirksam, die den Ankerbolzen 3 und damit den Magnetanker 2 in das Innere der Magnetspule derart hineindrückt, daß nur ein geringfügiger Teil der kolbenförmigen Verdickung 12 aus der ersten Bohrung 10 herausragt.

Wird nun die Magnetspule 1 gemäß Fig. 2 mit Strom versorgt, so wird eine elektromagnetische Kraft wirksam, die den Magnetanker 2 gemeinsam mit dem Ankerbolzen 3 gegen die Kraft der Rückstellfeder 6 derart verschiebt, daß nunmehr die kolbenförmige Verdickung 12 vollständig aus der ersten Bohrung 10 herausragt. Zusätzlich ist in Fig. 2 vorausgesetzt, daß eine radial auf die kolbenförmige Verdickung 12 gerichtete Kraft F wirksam ist, die aufgrund des mechanischen Spiels des Ankerbolzens 3 in der ersten Bohrung 10, in der zweiten Bohrung 8 und in der Hohlbohrung 4 zu einem Verkippen des Ankerbolzens 3 gegenüber dem Magnetanker 2 und der Magnetspule 1 um einen Kippwinkel W führt.

Durch die beschriebene Verkippung wird der Ankerbolzen 3 mit seiner Hinterschneidung 13 an der ersten Bohrung 10 derart festgehängt, daß auch bei einer Unterbrechung des Stromflusses zu der Magnetspule 1 trotz der dann nur noch vorhandenen Wirkung der Rückstellfeder 6 der Ankerbolzen 3 in der in Fig. 2 ausgefahrenen Stellung verbleibt. Dies gilt solange, wie die radial gerichtete Kraft F auf die kolbenförmige Verdickung 12 wirksam ist.

Sobald diese radial gerichtete Kraft F aufgehoben wird, wird durch die zentrierende Wirkung der Rückstellfeder 6 und der hutförmigen, gummielastischen Rollelementdichtung 16 und durch die Rückstellkraft der Rückstellfeder (6) der Ankerbolzen 3 in das Innere der Magnetspule 1 gemäß Fig. 1 wieder hineingezogen. Die hierzu erforderliche Zentrierung des Ankerbolzens 3 relativ zu den anderen Teilen wird dabei unterstützt durch die Einlaufschräge 14 an der Hinterschneidung 13 und durch die Einlaufschräge 15 an der ersten Bohrung 10. Ein geringfügiges Festhaken der Hinterschneidung 13 an der Bohrung 10 wird durch den vorgesehenen Überhub H zwischen der Hinterschneidung 13 und dem Rand der Bohrung 10 überwunden, da im Bereich dieses Überhubes durch die Kraftwirkung der Rückstellfeder 6 eine nennenswerte Beschleunigung der Bewegung des Ankerbolzens 3 in das Innere der Magnetspule 1 erfolgt, die ausreicht, die beschriebene Verhakung zu überwinden.

Der beschriebene elektrische Hubankermagnet gemäß den Fig. 1 und 2 ist aufgrund seiner konstruktiven Merkmale für eine sogenannte aufbauende Montage geeignet. Diese aufbauende Montage ist dadurch gekennzeichnet, daß in das Innere des Spulenkörpers 7 die übrigen Teile bis auf die Dichtung 16 und das Magnetjoch 18 eingesetzt werden können. Nach dem Einsetzen dieser Teile kann das U-förmige Magnetjoch 18 in den Figuren von hinten oder vorne auf den Spulenkern 7 bzw. der Magnetkern 9 aufgeschoben werden, wodurch die Lage aller Teile bis auf die Dichtung 16 zueinander fixiert und die Teile miteinander verbunden werden. Abschließend kann die Dichtung 16 einerseits auf die Führungshülse 9 aufgeknöpft und andererseits auf die kolbenförmige Verdickung 12 aufgeschoben werden.

Claims (11)

1. Elektrischer Hubankermagnet, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer auf einem Spulenkörper angeordneten Magnetspule, mit einem in der Magnetspule verschieblich angeordneten Hubanker und mit einer Rückstellfeder, die den Hubanker belastet, wobei der Hubanker mit mechanischem Spiel in der Magnetspule angeordnet ist und wobei ein aus der stromdurchflossenen Magnetspule herausragender Teil des Hubankers eine in Richtung auf die Magnetspule gerichtete Hinterschneidung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetkern (9) im Spulenkörper (7) vorgesehen ist, der eine Bohrung (10) für den Hubanker aufweist und daß sich die Hinterschneidung (13) an dem Rand der Bohrung (10) abstützen kann.

2. Elektrischer Hubankermagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubanker einen hohlgebohrten Magnetanker (2) und einen Ankerbolzen (3) aufweist, der mit mechanischem Spiel in den Magnetanker (2) eingesetzt ist, daß der Ankerbolzen (3) einen umlaufenden Bund (5) aufweist, der sich an dem Magnetanker (2) abstützt und an dem sich die Rückstellfeder (6) abstützt und daß der Ankerbolzen (3) die Hinterschneidung (13) aufweist.

3. Elektrischer Hubankermagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterschneidung (13) Teil einer kolbenförmigen Verdickung (12) ist und daß die Hinterschneidung (13) in Form einer Einlaufschräge (14) gestaltet ist.

4. Elektrischer Hubankermagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (10) eine Einlaufschräge (15) aufweist.

5. Elektrischer Hubankermagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (9) mit der Bohrung (10) ein Widerlager (11) für die Rückstellfeder (6) aufweist.

6. Elektrischer Hubankermagnet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (7) am von der Hinterschneidung (13) abgewandten Ende eine zweite Bohrung (8) aufweist, in die das entsprechende Ende des Ankerbolzens (3) mit mechanischem Spiel eingesetzt ist.

7. Elektrischer Hubankermagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (6) eine Schraubendruckfeder ist.

8. Elektrischer Hubankermagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule (1) zumindest teilweise durch ein insbesondere U-förmiges Magnetjoch (18) umfaßt ist.

9. Elektrischer Hubankermagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Spulenkörper (7) und dem Ankerbolzen (3) eine Dichtung (16) vorgesehen ist, die insbesondere als hutförmiges, gummielastisches Rollelement ausgebildet ist.

10. Elektrischer Hubankermagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Magnetkern (9) und der Hinterschneidung (13) ein Überhub (H) vorgesehen ist.

11. Elektrischer Hubankermagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hubanker und dem Spulenkörper (7) eine Führungshülse (19) aus unmagnetischem Material angeordnet ist.