DE4339277C2 - Verfahren zur Hertstellung eines elektromagnetischen Stellelements - Google Patents
Verfahren zur Hertstellung eines elektromagnetischen StellelementsInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung
eines elektromagnetischen Stellelements nach der Gattung des
Anspruchs 1.
Allgemein ist es bekannt, Permanentmagnete aus sprödem
Material, insbesondere aus Ferriten, in Elektromotoren,
Generatoren und Stellgliedern einzusetzen. Teile aus sprödem
magnetischen oder magnetisierbarem Material sind für eine
automatisierte Fertigung schlecht handhabbar und empfindlich
gegen mechanische Beschädigungen durch Schläge oder Stöße,
wie sie bei bewegten Objekten, zum Beispiel Fahrzeugen
auftreten. Es gelingt nur unbefriedigend, solche Teile mit
Kunststoffen zu verbinden, insbesondere wenn Kunststoffe in
innenliegende Hohlräume spröder Teile durch Spritzgießen
eingebracht werden und erhöhte Innendrucke auftreten. Eine
hohe Ausbeute an fehlerfrei und unbeschädigt miteinander
verbundenen Teilen ist dann nicht wirtschaftlich
herzustellen.
Der CH-PS 325 201 ist ein Verfahren zum Oberflächenschutz
eines Formstücks oder Fittings zu entnehmen, bei dem die
innere Oberfläche eines Rohrstücks mit einem
Kunststoffüberzug versehen wird. Dazu wird ein Kern in das
Rohrstück eingeführt und der verbleibende Hohlraum zwischen
Kern und innerer Rohroberfläche mit Kunststoff ausgegossen.
Aus der DE-AS 12 79 326 ist bekannt, einen ferromagnetischen
Ring aus Oxidmaterial gleichzeitig in seinem Innenraum und
auf seiner äußeren Oberfläche mit einer Kunststoffschicht zu
versehen.
In der DE 37 09 091 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von
kleinen und leichten Drehwinkelsensoren beschrieben, wobei
ein Kunstharz sowohl auf die Außenseite als auch in das
Innere eines magnetischen Rings eingebracht wird.
Ein weiteres Problem ist die Fertigung magnetisierbarer
Teile, zum Beispiel aus Pulvern, mit engen
Fertigungstoleranzen der Abmessungen und definierter Form.
Schwierig ist es unter anderem, ein kreisrundes,
zylinderförmiges Loch zum Aufbringen eines solchen zum
Beispiel rohrförmigen Teils auf eine Welle, präzise und
innen rund zu fertigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
elektromagnetisches Stellelement bereitzustellen, das
mittels eines einfachen Verfahrens herstellbar ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines
elektromagnetischen Stellelements ist es möglich, ein
sprödes, hohles oder rohrförmiges Teil im Spritzgußverfahren
bereichsweise auch auf seinen Innenwänden mit Kunststoff zu
versehen. Die Außenwände des fertigen Teils sind frei
zugänglich.
Die Ausbeute des Verfahrens und die Handhabung des
(magnetischen) Teils wird verbessert. Das Teil wird während
der Fertigung, beispielsweise durch ein auf die Außenwand
aufgespritztes Gitter aus Kunststoff geschützt, das
gleichzeitig oder vor dem Kunststoff-Umspritzen der
Innenwände aufgebracht wird.
Eine Wiederverwendung überschüssigen Kunststoffes von der
Außenwand des Teils senkt den Materialverbrauch.
Einschränkungen der Konstruktionsvielfalt oder
Beschädigungen am hergestellten Teil im Fertigungsprozeß
werden beseitigt, indem die Probleme durch Druckkontrolle
beim Kunststoff-Umspritzen der Innenwände und weiteren
Oberflächenbereiche des Teils gelöst werden. Spannungen und
Rißbildung am Teil treten nicht mehr nennenswert auf.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor
teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im ersten Anspruch
angegebenen Verfahrens erzielbar. Insbesondere ist es möglich, ein
magnetisierbares Rohr mit mehr als 99 Prozent Ausbeute und akzep
tablen Toleranzen herzustellen, zum Beispiel für den Betrieb in
Leerlaufstellern.
Unterschiedliche Materialwahl der Kunststoffmasse tragen den An
forderungen an die Einsatzbedingungen Rechnung. Durch den Zusatz von
Fasern, Füll- und Farbstoffen zu der Kunststoffmasse können während
des Spritzgießens besonders beanspruchte Teile hinsichtlich Bean
spruchungsdauer und Krafteinwirkungsrichtungen durch Ausrichtung der
Fasern mit bestimmter Faserlänge besser den Erfordernissen angepaßt
und der Ausschuß verringert werden.
Die Fertigung eines kreisrunden Loches für ein Teil, speziell ein
Rohr das auf eine zylindrisch geformte Welle gesetzt wird, wird er
reicht durch kunststoffumspritzte Innenwände des Teils, die Un
regelmäßigkeiten des spröden Rohres in Form und Abmessungen aus
gleichen.
Ein gitterförmiges, nicht die gesamte Außenfläche des umspritzten
Teils abdeckendes Teil ist leicht mit automatisierbaren Mitteln zu
entfernen und aus den gleichen oder preiswerteren Materialien bei
gleichen oder verschiedenen Drücken in Spritzgußanlagen herzustellen.
Infolge der höheren Qualität und des geringeren Ausschußrisikos des
gefertigten spröden Teiles ist es möglich, die Test- und Endkon
trollen auf weniger und spezifischere Fehler hin zu optimieren und
die Rosten zu senken.
Fig. 1 zeigt perspektivisch einen Leerlaufsteller mit Stellelement,
teilweise im Schnitt, Fig. 2 die Seitenansicht eines Stellelementes
mit Schutzgitter über dem magnetisierbaren, spröden Rohr, Fig. 3
die Vorderansicht des Stellelementes in Richtung des Pfeils III in
Fig. 2, Fig. 4 die Rückansicht des Stellelementes in Richtung des
Pfeils IV in Fig. 2 und Fig. 5 einen Längsschnitt durch das Stell
element.
Fig. 1 zeigt einen Leerlaufsteller 10 für den Verbrennungsmotor
eines Kraftfahrzeugs mit einem Stellelement aus einem Schieber 11,
einem magnetisierbaren Rohr 12 und einem Verbindungsteil 13 mit
Innenrohr 14a, Schutzkragen 14b und Platte 14c. Das Stellelement 11,
12, 13 sitzt auf einer Welle 16. Ein Joch 18 um das magnetisierbare
Rohr 12 des Stellelementes 11, 12, 13, eine Spulenwicklung 19 und
ein Spulenkern sind in einem Gehäuse 21 angeordnet. Das Stell
element 11, 12, 13 ist für einen festen Winkelbereich frei um die
Welle 16 drehbar.
Fig. 2 zeigt die Seitenansicht eines Stellelementes 11, 12, 13 mit
gitterartigem Formteil 30. Das Formteil 30 bedeckt unvollständig die
Außenfläche des magnetisierbaren Rohres 12. Der Schieber 11 aus
Aluminium und das nicht sichtbare Kunststoff-Verbindungsteil 13 mit
Kunststoff-Schutzkragen 14b sind getrennt hergestellt worden. Die
Wanddicke des Formteils 30 entspricht einem Mehrfachen der Wand
stärke des Kunststoff-Innenrohrs 14a. Das Formteil 30 ist mit keinem
Teil des Stellelementes 11, 12, 13 stofflich sondern nur durch
Formschluß über dem magnetisierbaren Rohr 12, verbunden.
Fig. 3 zeigt die Vorderansicht eines Stellelementes 11, 12, 13.
Eine Magnetisierungsrichtung mit Neigung um den Magnetisierungs
winkel β ist eingezeichnet in Richtung der Nordpol-Südpol-Achse in
der Papierebene. Es sind auch mehr als 2 Magnetpole möglich. Die
Nuten 31 des verwindungssteif konstruierten Aluminium-Schiebers 11
werden mit Kunststoff des Verbindungsteils 13 ausgekleidet um ein
Lösen der Teile beim Drehen um die Rohrachse zu unterbinden.
Fig. 4 zeigt die Rückansicht des Stellelements 11, 12, 13 mit Form
teil 30 und Justierbohrungen 26 für die Magnetisierung beziehungs
weise Prüfung. Eine Justage des magnetisierbaren, spröden Rohres 12
für das Magnetisierverfahren ist an den Außenflächen der Freizone 29
einfach. Die Schwindung des spritzgegossenen Kunststoffs beim Ab
kühlen führt nicht zu einer unlösbaren Versteifung der Umhüllung des
Formteils 30 über der gesamten Mantelfläche des magnetisierbaren
Rohres 12. Durch geeignete Wahl der Fläche der Freizone 29 wird ein
automatisches Entfernen des gitterförmigen Formteils 30 nach dem
Spritzgußvorgang erleichtert.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch das Stellelement 11, 12, 13. Das
Innenrohr 14a gibt eine kreisrunde Öffnung mit ihrer Achse in der
Papierebene frei. Um Fertigungstoleranzen des Innendurchmessers des
magnetisierbaren Rohres 12 auszugleichen, wird das Innenrohr 14b
exakt kreiszylindrisch hergestellt, so daß das Stellelement ohne
weiteres Bearbeiten auf eine Welle 16 gesetzt werden kann. Ein
Schutz des spröden Rohres 12 vor mechanischen Stößen wird erreicht,
wenn das Innenrohr 14a, der Schutzkragen 14b, die Platte 14c und das
Formteil 30 aus schwingungsdämpfendem Kunststoff eine Umhüllung an
den Oberflächenbereichen des spröden Rohres 12 bilden.
Es ist möglich, das magnetisierbare Rohr 12 mit anderen als Kreis
ringquerschnitten, zum Beispiel als sechskantige, magnetisierbare
Röhre auszuführen. Problemlos ist es den Schieber 11 und das Ver
bindungsteil 13 aus einem einzigen zusammengesetzten Spritzgußteil
aus Kunststoff zu fertigen und bei der Herstellung mit dem magneti
sierbaren Rohr 12 starr zu verbinden.
Die Herstellung eines spröden, rohrförmigen Magnetes 12 eines
Stellelementes 11, 12, 13 wird beispielhaft anhand Fig. 2 und 3
beschrieben. Nach der Fertigung des Rohres 12 aus Oxydur 380
(Strontiumhexaferrit) und des Stellers 11 aus Aluminium werden die
Teile in einem Fertigungsautomaten einer Spritzgußanlage paßgenau
zusammengefügt und in das Werkzeug eingelegt. Das Längenspiel wird
ausgeglichen und das Werkzeug geschlossen. Bei 300 bis 350 Grad
Celsius und 500 bis 1000 bar Druck an der Düse wird die Kunststoff
schmelze aus Polyphenylendisulfid, die noch mineralische Füllstoffe
bis zu 30 Gewichtsprozent und Glasfasern bis zu 40 Gewichtsprozent
enthalten kann, in die Hohlräume verspritzt. Gleichzeitig wird, um
eine Zerstörung des magnetisierbaren Rohres 12 zu verhindern, auf dessen
Außenfläche als Formteil 30 ein Gitter aus dem gleichen oder einem
anderen Kunststoff aufgebaut. Um den Aufbau des Formteils 30 vor dem
Aufbau des Innenrohres 14b und des Verbindungsteiles 13 zu gewähr
leisten, wird der Querschnitt des Kunststoffschmelzezuflußrohrs des
Fertigungsautomaten für den Zufluß zum außenliegenden Gitterhohlraum
größer als der zum innenliegenden Verbindungsteilhohlraum für ein
System mit kommunizierenden oder getrennten Zuflußrohren ausgelegt.
Die Temperatur des Werkzeugs wird bei 130 bis 150 Grad Celsius
konstantgehalten. Nach dem Verspritzen wird das Stellelement 11, 12,
13 mit Formteil 30 aus dem geöffneten Werkzeug unter Lösen der
Arretierung ausgeworfen. Eine Temperung zur künstlichen Alterung des
Stellelements 11, 12, 13 bei 185 Grad Celsius in 4 Stunden dient der
Vorwegnahme von Nachschwindungen und der Beseitigung von Frühaus
fällen des Stellelements 11, 12, 13. Nach weiteren Bearbeitungs
schritten wird schließlich unmittelbar vor dem Einsetzen des Stell
elementes 11, 12, 13 in das Gehäuse 21 das Formteil 30 mechanisch
entfernt. Das gasdicht eingesetzte Stellelement 11, 12, 13 wird im
zusammengesetzten Leerlaufsteller magnetisiert. Die Ausbeute an
fehlerfrei umspritzten magnetischen Rohren liegt bei mehr als 95 von
100 Teilen.
Bei einer Variante des Verfahrens verwendet man unterschiedlich
hitze- und kraftstoffbeständige Kunststoffe für Formteile 30 und
Stellelementteile 11, 12 und 13. Insbesondere ist es nützlich, einen
höheren Druck und einen preiswerteren Kunststoff beim Spritzgießen
des Formteil-Gitters 30 einzusetzen als für das Spritzgießen des
Verbindungsteils 13 mit oder ohne Schieber 11.
Eine Variante des Verfahrens wird durch ein zusammenhängendes Form
teil 30 das großflächig den Mantel des magnetisierbaren Rohres 12
abdeckt und gegebenenfalls eine darüberliegende gitterartige Rippen
struktur möglich. Ein automatischer Greifer kann das Formteil 30
dann leicht für verschiedene Fertigungsschritte an den Rippen stück
weise abbrechen oder an den erhöhten Stellen günstig greifen.
Eine Ausführung verwendet anstelle eines Gitter-Formteils 30 mehrere
gitterförmig gestaltete aufgeschnittene Ringe oder massive Ringe
oder Bänder, die ganz oder teilweise den Mantelumfang umfassen, als
Formteil 30 zur Einsparung von Kunststoff oder Freilegung bestimmter
Außenflächenbezirke. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch nicht
auf die Herstellung magnetisierbarer, rohrförmiger Teile beschränkt,
sondern es läßt sich vorteilhaft überall dort einsetzen, wo spröde
Teile beim Spritzgießen einem Druck ausgesetzt sind, der durch die
Formgebung nicht aufgefangen werden kann. Weiterhin ist das er
findungsgemäße Verfahren nicht auf das Spritzgießen mit Kunststoffen
beschränkt, sondern läßt sich allgemein beim Spritz- oder Druckguß
anwenden.
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetischen
Stellelements, insbesondere eines Leerlaufstellers für eine
Brennkraftmaschine, mit einem eine Durchgangsbohrung aufweisen
den magnetisierbaren Teil (12) aus sprödem Material, für das zu
mindest im Bereich der Innenwand eine Kunststoff-Auskleidung
(13) vorgesehen ist, die als Lagerung für eine Welle (16) dient,
wobei an der Außenwand des magnetisierbaren Teils (12) zur Er
zeugung eines Gegendrucks während des Spritzgießens der Kunst
stoff-Auskleidung (13) wenigstens bereichsweise eine Umhüllung
(30) aufgebracht wird, die nach dem Abklingen des Innendrucks
der Kunststoff-Auskleidung (13) von der Außenwand wieder ent
fernt wird, wobei ein Schieber (11) getrennt von der Kunststoff-
Auskleidung (13) hergestellt wird, der einen Flansch mit einer
inneren Ringfläche aufweist, und wobei die Kunststoff-Ausklei
dung (13) zumindest bis in die Ringfläche des Flansches des
Schiebers (11) ausgeführt wird, derart, daß beim Spritzgießen
der Kunststoff-Auskleidung (13) eine feste Verbindung zwischen
Kunststoff-Auskleidung (13) und Schieber (11) entsteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Umspritzen des magnetisierbaren Teils (12) mit Kunststoff über
ein Röhrensystem mit für den Bereich der Außenwand größerem
Querschnitt der Zuleitungen für die Kunststoffschmelze erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Umspritzen des magnetisierbaren Teils (12) im Bereich seiner
Außenwand bei gleichem oder höherem Druck der Kunststoffschmelze
erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß das magnetisierbare Teil (12) aus einem Ferrit,
vorzugsweise aus Strontiumhexaferrit besteht, daß das Umspritzen
des Teils (12) im Bereich seiner Innenwand mit Polyphenylendi
sulfid und im Bereich seiner Außenwand mit Polyphenylendisulfid
oder einem wiederaufbereiteten Kunststoff erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kunststoffschmelze Fasern enthält, die
entlang der Hauptbeanspruchung ausgerichtet werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß durch das Umspritzen des magnetisierbaren
Teils (12) Fertigungsmaßtoleranzen und Formabweichungen ausge
glichen werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19934339277 DE4339277C2 (de) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | Verfahren zur Hertstellung eines elektromagnetischen Stellelements |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4339277A1 DE4339277A1 (de) | 1995-05-24 |
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ID=6502827
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19934339277 Expired - Fee Related DE4339277C2 (de) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | Verfahren zur Hertstellung eines elektromagnetischen Stellelements |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE4339277C2 (de) |
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- 1993-11-18 DE DE19934339277 patent/DE4339277C2/de not_active Expired - Fee Related
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