EP0210650B1 - Elektromagnet - Google Patents

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EP0210650B1
EP0210650B1 EP86110477A EP86110477A EP0210650B1 EP 0210650 B1 EP0210650 B1 EP 0210650B1 EP 86110477 A EP86110477 A EP 86110477A EP 86110477 A EP86110477 A EP 86110477A EP 0210650 B1 EP0210650 B1 EP 0210650B1
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EP
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piston
groove
bearing ring
bearing
tube
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EP86110477A
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Christoph Ing. Grad. Gibas
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BSO Steuerungstechnik GmbH
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BSO Steuerungstechnik GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1607—Armatures entering the winding
    • H—ELECTRICITY
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/081—Magnetic constructions
    • H01F2007/085—Yoke or polar piece between coil bobbin and armature having a gap, e.g. filled with nonmagnetic material

Definitions

  • the invention relates to an electromagnet, the armature of which is designed in the manner of a piston and is guided so as to be longitudinally displaceable within a tube which is surrounded by the winding of the magnet on at least part of its length, the piston for its displaceable mounting within the tube at least one bearing ring made of an elastic, non-magnetic material, which surrounds the piston substantially in a ring, cooperates with a groove machined into the outside of the piston, against movement relative to the groove by engaging at least one radially inward bulge of the bearing ring in a shape irregularity of the groove secured and has a lubricious material at least on its outer sliding surface interacting with the wall of the tube.
  • An electromagnet of this type is already known from DE utility model 1 850887.
  • the bearing ring is formed in one piece and slotted in the known electromagnet so that the bearing ring can be spread or bent open for the assembly process.
  • the spreading or bending of the ring is unavoidable because there is no other way to position the bearing ring in the circumferential ring groove of the piston if the bearing ring has dimensions such that it is secured against axial displacement on the piston by engagement with the ring groove .
  • the invention has for its object to provide an electromagnet in which the bearing ring can be brought into position on the piston serving as an anchor without a disturbing deformation.
  • the groove starting from an end face of the piston, extends over at least part of the axial length of the piston, based on the longitudinal axis of the tube, and transversely to the central plane of the bearing ring that the bearing ring is self-contained so that the bulge is in the form of an undivided rib extending in the longitudinal direction of the groove, the width of which is coordinated with that of the groove, and that at least one to form the irregularity in shape interacting with the bulging of the bearing ring the two opposing longitudinal walls of the groove are rounded to a length adapted to the width of the bearing ring in the region of the transition to the adjacent lateral surface of the piston to form an edge recess in which the bearing ring is secured against axial displacement on the piston.
  • the part of the bearing ring intended for engagement in the groove can be inserted into the groove from the end face of the piston without the ring part engaging in the groove needs to be lifted over non-recessed areas of the piston skirt, as is required when inserting a slotted ring into an annular groove of a piston.
  • the part of the ring engaging in the groove in the form of an inwardly projecting bulge of the ring, which engages in an edge recess provided on the groove, which is formed by rounding off the edges of the opposing longitudinal walls of the groove, it is possible to form the bearing ring as a self-contained, not slotted ring.
  • the closed ring needs to be widened only slightly by slightly pulling out the bulge so that it can be moved axially over the lateral surface of the piston until the edges of the bulge are aligned with the edge depressions of the groove and it is due to the elasticity of the Ring snaps into place and thus forms a safeguard against axial displacement of the ring.
  • the deformation of the closed bearing ring during the assembly process of the same is so slight that there is no fear of damage to the base of the sliding layer if a lubricious coating is present on the outside of the bearing ring.
  • the deformation only occurs at the bulge, which is slightly pulled out when the bearing ring is widened, there would be no risk of malfunction even if the coating was damaged at the deformed locations, because these damaged locations lie within the region of the edge depressions of the groove relative to the outer diameter of the bearing ring would lie somewhat further radially inward, ie would not interact with the inner wall of the tube as load-bearing sliding surface sections.
  • the groove extends in a straight line in the longitudinal direction of the piston from one end face of the same to the other end face and has a plurality of edge depressions at a distance from one another for securing a plurality of bearing rings of the same design.
  • the piston has two diametrically opposed, longitudinal grooves, and each bearing ring is provided with two diametrically opposed, inwardly projecting bulges.
  • the invention is based on a the drawing illustrated embodiment explained in detail.
  • the electromagnet has a movable armature in the form of a piston 1, which is connected to a concentrically arranged bumper 2.
  • the piston 1 is axially displaceably mounted in a multi-part magnet housing, which is designated as a whole by 3.
  • This has an end part 4, an intermediate tube 6 adjoining it axially and a pole tube 7 adjoining it axially.
  • the end part 4, the intermediate tube 6 and the pole tube 7 form with their inner walls a cylindrical surface which surrounds the piston 1, which is axially displaceably guided therein.
  • a magnetic winding 9 shown only broken off in FIG. 1 surrounds a large part of the end part 4, the intermediate tube 6 and the pole tube 7 over part of its length.
  • the latter has two identically designed bearing rings 11 which are made of a non-magnetic material, for example a sheet metal strip made of V2A steel, a brass alloy, a copper alloy or the like.
  • the latter has two grooves 13 of identical design, diametrically opposite one another, which are cut into the piston skirt and, in the exemplary embodiment, extend straight from one end face or end face 15 of the piston 1 in the direction of the piston longitudinal axis 14 extend to the other end surface 16.
  • Each bearing ring 11 is a one-piece, self-contained ring with two bulges 18 arranged diametrically opposite one another, which are of identical design and form radially inwardly projecting ribs, the apex line of which extends in the longitudinal direction of the grooves 13.
  • These have on their opposite, longitudinal side walls 21 and 22 edge depressions 23 which are formed by embossed rounding of the edge regions of the side walls 21 and 22, i.e. the areas in which the side walls 21 and 22 adjoin the outer surface of the piston 1.
  • These edge depressions have an axial length adapted to the width of the bearing rings 11 and form a seat into which the bearing ring in question snaps with the associated inner surfaces de the bulge 18 in question.
  • the circumferential length of the bearing rings 11 is dimensioned such that the bulges 18 engage the edge recesses 23 on the grooves 13 under pretension in order to axially secure the bearing rings 11.
  • a certain widening of the ring 11 is therefore necessary, the bulges 18 being widened slightly, this widening of the bulges 18 reducing again as soon as the bearing ring 11 on the associated edge depressions 23 on the groove 13 is aligned.
  • the bearing rings 11 are widened in the course of the assembly process, their slight deformation takes place only at the bulges 18, i.e.
  • the bearing rings 11 can preferably have a layer made of a non-magnetic, lubricious material with the lowest possible permeability, e.g. a fluorine-containing polymer, for example 0.1 mm to 0.2 mm thick.
  • the outer diameter of the piston 1 is chosen taking into account the strength of the bearing rings 11 located on it so that between the inner wall of the cylinder and the outside of the bearing rings 11 or, if applicable, their lubricious coating there is a play suitable for the sliding bearing of the piston 1.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten, dessen Anker in der Art eines Kolbens ausgebildet und innerhalb eines Rohres längsverschiebbar geführt ist, das auf zumindest einem Teil seiner Länge von der Wicklung des Magneten umgeben ist, wobei der Kolben für seine verschiebbare Lagerung innerhalb des Rohres mindestens einen Lagerring aus einem elastischen, nichtmagnetischen Werkstoff trägt, der den Kolben im wesentlichen ringförmig umgibt, mit einer in die Außenseite des Kolbens eingearbeiteten Nut zusammenwirkt, gegen eine Bewegung relativ zur Nut durch den Eingriff zumindest einer radial nach einwärts gerichteten Auswölbung des Lagerringes in eine Gestaltsunregelmäßigkeit der Nut gesichert und zumindest an seiner mit der Wandung des Rohres zusammenwirkenden äußeren Gleitfläche einen gleitfähigen Werkstoff aufweist.
  • Ein Elektromagnet dieser Art ist bereits aus der DE-Gebrauchsmusterschrift 1 850887 bekannt. Der Lagerring ist bei dem bekannten Elektromagneten einteilig ausgebildet und geschlitzt, damit der Lagerring für den Montagevorgang aufgespreizt oder aufgebogen werden kann. Das Aufspreizen oder Aufbiegen des Rings ist unumgänglich, weil keine andere Möglichkeit besteht, den Lagerring in der umlaufenden Ringnut des Kolbens in Stellung zu bringen, wenn der Lagerring solche Abmessungen aufweist, daß er durch den Eingriff mit der Ringnut gegen axialesverschieben auf dem Kolben gesichert ist.
  • Bei dem bekannten Magneten ergibt sich nicht nur die Notwendigkeit, für den Lagerring einen teueren Werkstoff mit guten Elastizitätseigenschaften vorzusehen, sondern es besteht darüber hinaus auch die Gefahr, daß eine äußere Beschichtung des Lagerringes mit einem gleitfähigen Werkstoff beim Montagevorgang rissig werden oder gar abplatzen kann, wenn der Ring aufgespreizt oder aufgebogen wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromagneten zu schaffen, bei dem der Lagerring ohne eine störende Verformung auf dem als Anker dienenden Kolben in Stellung gebracht werden kann.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Elektromagneten der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Nut, von einer Endfläche des Kolbens ausgehend, sich über zumindest einen Teil der, bezogen auf die Längsachse des Rohres, axialen Länge des Kolbens und quer zur Zentralebene des Lagerringes erstreckt, daß der Lagerring in sich geschlossen ist, so daß die Auswölbung die Form einer ungeteilten, sich in Längsrichtung der Nut erstrekkenden Rippe besitzt, deren Bereite auf diejenige der Nut abgestimmt ist, und daß zur Bildung der mit der Auswölbung des Lagerringes zusammenwirkenden Gestaltsunregelmäßigkeit wenigstens eine der beiden einander gegenüberliegenden Längswände der Nut auf einer der Breite des Lagerringes angepaßten Länge im Bereich des Übergangs zur angrenzenden Mantelfläche des Kolbens unter Ausbildung einer Randvertiefung abgerundet ist, in der der Lagerring gegen axiales Verschieben auf dem Kolben gesichert ist.
  • Dadurch, daß die Nut, im Gegensatz zu der Ringnut bei der bekannten Lösung, zur Endfläche des Kolbens hin offen ist, läßt sich der für den Eingriff in die Nutvorgesehene Teil des Lagerrings von der Endfläche des Kolbens her in die Nut einschieben, ohne daß der in die Nut eingreifende Ringteil über nicht vertiefte Bereiche des Kolbenmantels gehoben zu werden braucht, wie dies beim Einsetzen eines geschlitzten Ringes in eine Ringnut eines Kolbens erforderlich ist. Bei der erfindungsgemäß ferner vorgesehenen Ausbildung des in die Nut eingreifenden Teiles des Ringes in Form einer nach einwärts vorspringenden Auswölbung des Ringes, die in eine an der Nut vorgesehene Randvertiefung eingreift, die durch Abrunden der Kanten der einander gegenüberliegenden Längswände der Nut gebildet ist, ist es möglich, den Lagerring als in sich geschlossenen, also nicht geschlitzten Ring auszubilden. Beim Montagevorgang braucht der geschlossene Ring durch geringfügiges Ausziehen der Auswölbung nur so weit aufgeweitet zu werden, daß er über die Mantelfläche des Kolbens so weit axiale verschoben werden kann, bis die Ränder der Auswölbung auf die Randvertiefungen der Nut ausgerichtet sind und es aufgrund der Elastizität des Rings zu einem Einschnappen und damit zur Bildung einer Sicherung gegen axiales Verschieben des Ringes kommt.
  • Bei der Erfindung ist beim Montagevorgang des geschlossenen Lagerringes die Verformung desselben so gering, daß bei Vorhandensein einer gleitfähigen Beschichtung auf der Außenseite des Lagerrings eine Baschädigung der gleitfähigen Schicht nicht zu befürchten ist. Da die Verformung außerdem nur an der Auswölbung auftritt, die beim Aufweiten des Lagerrings etwas ausgezogen wird, würde selbst bei einer Beschädigung der Beschichtung an den verformten Stellen keine Gefahr einer Betriebsstörung bestehen, weil diese beschädigten Stellen innerhalb des Bereichs der Randvertiefungen der Nut gegenüber dem Außendurchmesser des Lagerrings radial etwas weiter innen liegen würden, also nicht als tragende Gleitflächenabschnitte mit der Innenwandung des Rohres zusammenwirken würden.
  • Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 2 erstreckt sich die Nut in der Längsrichtung des Kolbens geradlinig von der einen Endfläche desselben zur anderen Endfläche hin durchgehend und weist für die Sicherung mehrerer gleich ausgebildeter Lagerringe im Abstand voneinander mehrere Randvertiefungen auf.
  • Bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 3 weist der Kolben zwei zueinander diametral gegenüberliegend angeordnete, längsverlaufende Nuten auf, und jeder Lagerring ist mit zwei zueinanderdiametral gegenüberliegend angeordneten, nach einwärts vorspringenden Auswölbungen versehen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Ziechnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 einen teils abgebrochen dargestellten, zentralen Längsschnitt nur des inneren Teils eines Ausführungsbeispiels des Elektromagneten;
    • Fig. 2 eine demgegenüber im größeren Maßstab und teils abgebrochen gezeichnete Draufsicht des als Anker dienenden Kolbens des Ausführungsbeispiels und
    • Fig. 3 eine teils aufgeschnitten gezeichnete Vorderansicht des Kolbens von fig. 2.
  • Der Elektromagnet weist einen beweglichen Anker in Form eines Kolbens 1 auf, der mit einer konzentrisch angeordneten Stoßstange 2 verbunden ist. Der Kolben 1 ist axial verschiebbar in einem mehrteiligen Magnetgehäuse gelagert, das als Ganzes mit 3 bezeichnet ist. Dieses weist einen Endteil 4, ein sich an diesen axial anschließendes Zwischenrohr 6 und ein sich an dieses wiederum axial anschließendes Polrohr 7 auf. Der Endteil 4, das Zwsichenrohr 6 und das Polrohr 7 bilden mit ihren Innenwandungen eine Zylinderfläche, die den in ihnen axial verschiebbar geführten Kolben 1 umgint. Eine nur in Fig. 1 abgebrochen dargestellte Magnetwicklung 9 umgibt Großteil des Endteils 4, das Zwischenrohr 6 sowie das Polrohr 7 auf einem Teil seiner Länge.
  • Zur Bildung der Gleitlagerung für den Kolben 1 weist dieser zwei gleich ausgebildete Lagerringe 11 auf, die aus einem nichtmagnetischen Werkstoff gefertigt sind, beispielsweise einem Blechstreifen aus V2A-Stahl, einer Messinglegierung, einer Kupferlegierung oder dergleichen. Zur Lagefixierung der Lagerringe 11 auf dem Kolben 1 weist dieser zwei gleich ausgebildete, einander diametral gegenüberliegende Nuten 13 auf, die in den Kolbenmantel eingeschnitten sind und sich beim Ausführungsbeispiel in der Richtung der Kolbenlängsachse 14 geradlinig von der einen Stirnfläche oder Endfläche 15 des Kolbens 1 durchgehend zur anderen Endfläche 16 erstrekken.
  • Jeder Lagerring 11 ist ein einteiliger, in sich geschlossener Ring mit zwei zueinander diametral gegenüberliegend angeordneten Auswölbungen 18, die gleich gestaltet sind und radial nach einwärts vorspringende Rippen bilden, deren Scheitellinie in Längsrichtung der Nuten 13 verläuft. Diese weisen an ihren einander gegenüberliegenden, längsverlaufenden Seitenwänden 21 und 22 Randvertiefungen 23 auf, die durch eingeprägte Abrundungen der Kantenbereiche der Seitenwände 21 und 22 gebildet sind, d.h. der Bereiche, in denen die Seitenwände 21 und 22 an die Mantelfläche des Kolbens 1 angrenzen. Diese Randvertiefungen haben eine der Breite der Lagerringe 11 angepaßte axiale Länge und bilden einen Sitz, in den der betreffende Lagerring mit den zugeordneten Innenflächen de betreffenden Auswölbung 18 einschnappt. Die Umfangslänge der Lagerringe 11 ist dabei so bemessen, daß die Auswölbungen 18 unter Vorspannung in die Randvertiefungen 23 an den Nuten 13 eingreifen, um die Lagerringe 11 axial zu sichern. Beim Aufschieben des Lagerringes 11 auf den Kolben 1 ist daher ein gewisses Aufweiten des Ringes 11 erforderlich, wobei die Auswölbungen 18.geringfügig aufgeweitet werden, wobei sich dieses Aufweiten der Auswölbungen 18 wieder verringert, sobald der Lagerring 11 auf die zugehörigen Randvertiefungen 23 an der Nut 13 ausgerichtet ist. Bei dem Aufweiten der Lagerringe 11 im Zuge des Montagevorganges findet deren geringfügige Verformung lediglich an den Auswölbungen 18 statt, also in Abschnitten, in denen die Außenfläche des Lagerringes 11 aufgrund des Vorhandenseins der Nuten 13 und der Randvertiefungen 23 radial weiter innen liegt als in den übrigen Umfangsbereichen der Lagerringe 11. Fals es daher trotz der nur geringen Verformung der Ringe 11 wider Erwarten zu einer Beeinträchtigung einer gegebenenfalls auf dem betreffenden Ring 11 befindlichen, gleitfähigen Beschichtung kommen sollte, befindet sich demgemäß diese Beschädigung an einer nichttragenden Stelle des Umfanges des Ringes 11, so daß keine Beeinträchtigung des Betriebsverhaltens zu befürchten ist.
  • Also gleitfähige Schicht können die Lagerringe 11 auf ihrer Außenseite vorzugsweise eine Schicht aus einem nichtmagnetischen, gleitfähigen Werkstoff möglichst niederer Permeabilität, z.B. einem fluorhaltigen Polymer von beispielsweise 0,1 mm bis 0,2 mm Dicke, aufweisen. Dabei ist der Außendurchmesser des Kolbens 1 unter Berücksichtigung der Stärke der auf ihm befindlichen Lagerringe 11 so gewählt, daß zwischen der Innenwandung des Zylinders und der Außenseite der Lagerringe 11 oder gegebenenfalls deren gleitfähiger Beschichtung ein für die Gleitlagerung des Kolbens 1 geeignetes Spiel gegeben ist.

Claims (4)

1. Elektromagnet, dessen Anker in der Art eines Kolbens ausgebildet und innerhalb eines Rohres längsverschiebbar geführt ist, das auf zumindest einem Teil seiner Länge von der Wicklung des Magneten umgeben ist, wobei der Kolben für seine verschiebbare Lagerung innerhalb des Rohres mindestens einen Lagerring aus einem elastischen, nichtmagnetischen Werkstoff trägt, der den Kolben im wesentlichen ringförmig umgibt, mit einer in die Außenseite des Kolbens eingearbeiteten Nut zusammenwirkt, gegen eine Bewegung relativ zur Nut durch den Eingriff zumindest einer radial nach einwärts gerichteten Auswölbung des Lagerringes in eine Gestaltsunregelmäßigkeit der Nut gesichert und zumindest an seiner mit der Wandung des Rohres zusammenwirkenden äußeren Gleitfläche einen gleitfähigen Werkstoff aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (13), von einer Endfläche (15 oder 16) des Kolbens (1) ausgehend, sich über zumindest einen Teil der, bezogen auf die Längsachse (14) des Rohres (4, 6, 7), axialen Länge des Kolbens und quer zur Zentralebene des Lagerringes (11) erstreckt, daß der Lagerring in sich geschlossen ist, so daß die Auswölbung (18) die Form einer ungeteilten, sich in Längsrichtung der Nut (13) erstreckenden Rippe besitzt, deren Breite auf diejenige der Nut abgestimmt ist, und daß zur Bildung der mit der Auswölbung (18) des Lagerrings zusammenwirkenden Gestaltsunregelmäßigkeit wenigstens die eine der beiden einander gegenüberliegenden Längswände (21 und 22) der Nut (13) auf einer der Breite des Lagerringes (11) angepaßten Länge im Bereich des Übergangs zur angrenzenden Mantelfläche des Kolbens (1) unter Ausbildung einer Randvertiefung (23) abgerundet ist, in der der Lagerring (11) gegen axiales Verschieben auf dem Kolben (1) gesichert ist.
2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nut (13) in der Längsrichtung des Kolbens (1) geradlinig von der einen Endfläche (15) desselben zur anderen Endfläche (16) hin durchgehend erstreckt und für die Sicherung mehrerer gleich ausgebildeter Lagerringe (11) im Abstand voneinander mehrere Randvertiefungen (23) aufweist.
3. Elektromagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (1) zwei zueinander diametral gegenüberliegend angeordnete, längsverlaufende Nuten (13) aufweist, daß jeder Lagerring (11) mit zwei zueinander diametral gegenüberliegend abgeordneten, nach einwärts vorspringende Auswölbungen (18) versehen ist und daß jede Nut (13) für jeden Lagerring (11) zwei abgerundete Randvertiefungen (23) aufweist.
4. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Nuten (13) und der nach einwärts vorspringenden Auswölbungen (18), die Tiefe der Randvertiefungen (23) der Nuten (13) und die Umfangsfläche der Lagerringe (11) so gewählt sind, daß die -Auswölbungen (18) derselben unter federnder Vorspannung an den abgerundeten Kanten der betreffenden Randvertiefungen (23) anliegen.
EP86110477A 1985-07-31 1986-07-29 Elektromagnet Expired - Lifetime EP0210650B1 (de)

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EP0210650A1 EP0210650A1 (de) 1987-02-04
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