DE4030514C2 - Elektrischer Hubankermagnet, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents
Elektrischer Hubankermagnet, insbesondere für KraftfahrzeugeInfo
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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.
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