EP0576813B1 - Elektromagnet mit einem Anker mit Kunststoffstange - Google Patents

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EP0576813B1
EP0576813B1 EP93107866A EP93107866A EP0576813B1 EP 0576813 B1 EP0576813 B1 EP 0576813B1 EP 93107866 A EP93107866 A EP 93107866A EP 93107866 A EP93107866 A EP 93107866A EP 0576813 B1 EP0576813 B1 EP 0576813B1
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EP
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rod
armature
electromagnet
electromagnet according
injected
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EP93107866A
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Richard Gibas
Dieter Paul
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Thomas Magnete GmbH
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Thomas Magnete GmbH
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F2007/1661—Electromagnets or actuators with anti-stick disc

Definitions

  • the invention relates to an electromagnet with an armature which is displaceable in a housing equipped with at least one magnet coil and is provided with a rod which passes through a central bore thereof, the rod of which rod triggers control processes, e.g. the actuation of valves, and / or is used to support the armature.
  • Such electromagnets are widely used. They are either carried out on the belly, in that the circumference of the armature is guided at least on both ends in bearing surfaces, or constructed on the rod, with the rod projecting on both sides penetrating through the bearing bushes. Finally, it is also possible to guide one of the rod ends in a bushing and to support the opposite end of the armature along its circumference. Rods made of metal are used throughout, which are equipped with grooves and which are connected to the anchor by pressing material of the same into these grooves. Such an armature has proven to be disadvantageously complex, and disadvantageously it is noticeable that the rod runs in the direction of the slightly laterally extending bores and thus often deviates from the central position, so that reworking is necessary and rejects arise.
  • the invention is based on the task of simplifying the manufacture of the armature and housing of such electromagnets and thus making them cheaper and largely avoiding rejects.
  • the rod is made of plastic and immediately injected into the anchor, so that a simple, secure, firm hold and an exact central alignment are associated.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an electromagnet which has a housing 1 provided with a pole piece 2, into which an upper part 3 delimiting the stroke of the armature 7 is inserted and held by folding the upper outer wall of the housing 1.
  • a magnet coil 4 is introduced into the housing, the connections of which are led to a plug 5.
  • a bronze bushing 6 is placed for the abdominal support of the armature 7.
  • the armature is provided with a rod 8 made of plastic, which consists of a cylindrical part injected into the armature via an anti-adhesive disc 11 made of a non-magnetic metallic material, which is traversed by an axially oriented, cylindrical compensating channel 9, and the rear end of which Retaining flange 10 engages around the armature backwards.
  • a rod 8 made of plastic, which consists of a cylindrical part injected into the armature via an anti-adhesive disc 11 made of a non-magnetic metallic material, which is traversed by an axially oriented, cylindrical compensating channel 9, and the rear end of which Retaining flange 10 engages around the armature backwards.
  • radial grooves are also injected into the holding flange 10.
  • the solenoid coils 4 of this electromagnet are excited, then in the case of a housing 1 filled with a liquid medium, the space additionally released by the lowering of the armature in the upper free space of the upper part 3 can be filled by this medium, which flows in via the equalization channel 9.
  • the structure of the movement of the armature is thus without a compensation groove or holes in the armature inhibiting pressure pads safely avoided, while the manufacture of the rod 8 and its connection to the anchor by simple injection of a cooling-hardening plastic mass can be effected easily and inexpensively, ie inexpensively, with the injection mold used simultaneously with the central position and orientation of the rod 8 Armature 7 are secured regardless of a possibly laterally extending bore of the armature 7.
  • the anti-adhesive disc 11 are fixed with an attachment of the sprayed rod, as is the central compensating channel 9 and the holding flange 10 with notches which facilitate the inflow are effected.
  • FIG. 2 shows a conventional armature 12, which is provided with a compensating bore 13 to compensate for the medium displaced when the armature moves, and whose rod piece 14 is inserted into a blind hole in the armature 12 and by pressing material of the armature into a groove in the rod piece is attached.
  • the storage can be carried out here as a purely prone position, as was used in FIG. 1 and is symbolized here by the arrows 15, while a rod-prone position, as symbolized by the arrows 16, is also possible.
  • FIG. 3 again shows a rod 8 formed of plastic and injected into the armature 7, which has a central passage through a compensating channel 9, and which firmly encloses the armature on both sides by the holding flange 10 and a flange 17, the flange 17 being so thick is dimensioned that it also acts as an anti-adhesive disc.
  • it has proven to be advantageous to expand the compensation system by leading a transverse bore 18 into the compensation channel 9 close to the anchor 7. This can, undisturbed by a bearing bush, via the compensating channel 9 and the transverse bore 18 Compensation of the displaced volume of the medium present in the armature space take place.
  • the holding flange 10 overlaps the upper end face of the armature 7, but the flange 17 is formed in a recess in the armature, and an anti-adhesive disk 11 is additionally pushed over the lower, projecting part of the rod 8.
  • FIG. 5 Another embodiment is shown in FIG. 5.
  • the upper holding flange is limited to a depression in the end face of the armature 7, while the projecting part of the partially recessed flange 17 acts as an anti-adhesive disc.
  • a transverse bore 18 is provided for a front rod bearing.
  • the invention is not limited to the injection of rods made of plastic; according to the invention, rods 19 made separately from plastic can also be used, which are also equipped with a compensating channel 9 and expediently have a transverse bore 18.
  • the hold is achieved by a flange 17 which is made in one piece and, when the rod 19 is pushed in, lies at least in regions in a recess in one of the end walls of the armature 7 and, with the appropriate dimensioning, can simultaneously act as an anti-adhesive disc, while the setting after pushing in is brought about by a locking washer 21 pushed into a groove 20 of the rod 19, which is supported against the opposite end face of the armature 7, or can be brought about by thermal deformation of the penetrating free end of the rod.
  • the invention is not restricted to wholly or partially anchored anchors, but can also be used for the rod support explained with reference to FIG. 7.
  • a conventional anchor 22 is equipped with a rod 23, which is connected to the anchor by pressing the anchor on both sides in the groove of the rod.
  • the anchor is with a compensating hole 13 provided, and for the rod bearing indicated by arrows 24, it is additionally necessary to also equip the spaces located beyond the bearing bushes with compensation channels.
  • rods 27 made separately from plastic which, as shown in dashed lines, can be inserted into a corresponding bore in the armature 7 and can be fixed by a locking washer 21 or by thermal deformation.
  • transverse bores 18 and 26 are provided in order to permit or facilitate the displacements of the medium filling the armature space that are required when the armature is displaced.
  • the invention is capable of further variants. It is essential that rods 8 and 25 made of plastic can be easily manufactured and, when injected into armature 7, can be attached exactly centrally to its contour largely independently of the course of the central armature bore. It is just as easy to create compensation channels running centrally in the rod, so that special and further precautions for the compensation of the medium in the anchor space are no longer necessary and considerable advantages already result here. In addition, however, there is also the possibility of separately producing the rods from preferably impact-resistant, heat-resistant plastic such as PA or PPS, or injecting such rods, in particular from these plastics, into the anchor, so that here too the production is further simplified and therefore cheaper. The assembly is also easier and cheaper that separate anti-adhesive discs can be omitted.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten mit einem in einem mit mindestens einer Magnetspule ausgestatteten Gehäuse verschiebbaren, mit einer eine zentrale Bohrung desselben durchgreifenden Stange versehenen Anker, dessen Stange die Auslösung von Steuervorgängen, z.B. die Betätigung von Ventilen, bewirkt und/oder zur Lagerung des Ankers herangezogen ist.
  • Derartige Elektromagnete werden verbreitet benutzt. Sie werden entweder bauchgelagert ausgeführt, indem der Umfang des Ankers mindestens beidendig in Lagerflächen geführt ist, oder stangengelagert aufgebaut, wobei die beidseits vorkragende Stange Lagerbuchsen durchgreift. Schließlich ist es noch möglich, eines der Stangenenden in einer Buchse zu führen und das gegenüberliegende Ende des Ankers entlang seines Umfanges zu stützen. Durchweg werden hierbei aus Metall bestehende Stangen verwendet, die mit Nuten ausgestattet sind, und die mit dem Anker verbunden werden, indem Material desselben in diese Nuten hineingedrückt wird. Eine solche Ausstattung eines Ankers erweist sich als unvorteilhaft aufwendig, und nachteilig macht es sich bemerkbar, daß die Stange in Richtung der leicht seitlich verlaufenden Bohrungen und damit oft von der zentrischen Lage abweichend verläuft, so daß nacharbeiten erforderlich werden und Ausschuß entsteht.
  • Das enge Umschließen des Ankers vom Gehäuse macht es insbesondere bei eine Flüssigkeit enthaltendem Gehäuse erforderlich, den Anker mit Nuten oder Durchbrüchen auszustatten, welche ein Abströmen des durch die Bewegung jeweils verdrängten, im Gehäuse vorhandenen Mediums erlauben. Im Falle der Stangenlagerung wird es im allgemeinen auch erforderlich, durch Bohrungen, Kanäle oder dergleichen die jenseits der Lagerbuchsen befindlichen Räume ebenfalls zu entlasten, um hemmende Druckpolster eines eingeschlossenen Mediums zu vermeiden.
  • Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die Herstellung des Ankers und Gehäuses solcher Elektromagneten zu vereinfachen und damit zu verbilligen sowie Ausschuß weitgehend zu vermeiden.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1. Diese erlauben es, in die zentrale Bohrung des Ankers eine leicht und einfach herstellbare Stange einzusetzen, die durch thermisch unterstützte Verformung leicht fixierbar oder durch Einspritzen auch bei seitlich verlaufenden Bohrungen exakt zentrisch anbringbar ist. Als vorteilhaft erweist sich auch die Möglichkeit, exakt bemessene Antiklebscheiben; die ein weiteres magnetisches Haften nach Abschalten eines Stromes verhindern, mit auszuspritzen und damit weitere Montageschritte einzusparen sowie Fehlmontagen und damit Ausschuß zu unterbinden.
  • Im einfachsten Fall wird die Stange aus Kunststoff gefertigt und gleich in den Anker eingespritzt, so daß mit einer einfachen Herstellung ein sicherer, fester Halt und eine exakte zentrische Ausrichtung verbunden sind.
  • Zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes des Anspruches 1 sind den Unteransprüchen entnehmbar.
  • Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen hierbei:
    • Figur 1
    einen Schnitt durch ein Magnetventil,
    Figur 2
    schematisch einen bauchzulagernden Anker mit Stange nach dem Stande der Technik,
    Figuren 3 bis 5
    entsprechende, gemäß der Erfindung ausgeführte Anker,
    Figur 6
    einen bauchzulagernden Anker mit einzuführender Stange,
    Figur 7
    einen üblichen stangengelagerten Anker,
    Figuren 8 bis 10
    entsprechend der Erfindung ausgebildete stangengelagerte Anker, und
    Figur 11
    einen stangenzulagernden Anker mit in diesen einzuführender Stange.
  • In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen Elektromagneten gezeigt, der ein mit einem Polstück 2 versehenes Gehäuse 1 aufweist, in das ein den Hub des Ankers 7 begrenzendes Oberteil 3 eingeschoben und durch Umlegen der oberen äußeren Wandung des Gehäuses 1 gehalten wird. In das Gehäuse eingebracht ist eine Magnetspule 4, deren Anschlüsse an einen Stecker 5 geführt sind. In den Oberteil 3 ist eine aus Bronze bestehende Lagerbuchse 6 zur Bauchlagerung des Ankers 7 eingelegt. Der Anker ist mit einer aus Kunststoff bestehenden Stange 8 versehen, die aus einem in den Anker über eine aus einem nichtmagnetischen metallischen Werkstoff bestehende Antiklebscheibe 11 eingespritzten zylindrischen Teil besteht, der von einem axial orientierten, zylindrischen Ausgleichskanal 9 durchzogen ist, und dessen rückwärtiges Ende als Halteflansch 10 den Anker rückwärtig umgreift. Um auch in der Ausgangsstellung Zugang zum Ausgleichskanal 9 zu haben, sind in den Halteflansch 10 radiale Nute mit eingespritzt.
  • Werden die Magnetspulen 4 dieses Elektromagneten erregt, so kann bei mit einem flüssigen Medium gefüllten Gehäuse 1 der durch das Absenken des Ankers im oberen Freiraum des Oberteiles 3 zusätzlich frei gegebene Raum durch dieses Medium gefüllt werden, das über den Ausgleichskanal 9 nachströmt. So ist ohne Ausgleichsnute oder Bohrungen des Ankers der Aufbau von die Bewegung des Ankers hemmenden Druckkissen sicher vermieden, während die Herstellung der Stange 8 sowie deren Verbindung mit dem Anker durch einfaches Einspritzen einer erkaltend aushärtenden Kunststoffmasse problemlos und wenig arbeitsaufwendig, d.h. billig, bewirkbar sind, wobei durch die benutzte Spritzform gleichzeitig die zentrische Lage und Ausrichtung der Stange 8 zum Anker 7 unabhängig von einer vielleicht seitlich verlaufenden Bohrung des Ankers 7 gesichert sind. In einem Arbeitsvorgang werden hierbei die Antiklebscheibe 11 unter einem Ansatz der gespritzten Stange ebenso festgelegt, wie der zentrale Ausgleichskanal 9 geschaffen und der Halteflansch 10 mit den Zufluß erleichternden Kerben bewirkt werden.
  • Schematisch sind die gegebenen Möglichkeiten anhand der folgenden Figuren erläutert. In Figur 2 wird ein herkömmlicher Anker 12 gezeigt, der zum Ausgleich des bei Bewegungen des Ankers verdrängten Mediums mit einer Ausgleichsbohrung 13 versehen ist, und dessen Stangenstück 14 in ein Sackloch des Ankers 12 eingefügt und durch Verpressen von Material des Ankers in eine Nut des Stangenstücks befestigt ist. Die Lagerung kann hier als reine Bauchlagerung durchgeführt werden, wie sie in Fig. 1 benutzt wurde und hier durch die Pfeile 15 symbolisiert wird, während auch eine Stangen-Bauchlagerung möglich ist, wie sie die Pfeile 16 symbolisieren.
  • Figur 3 zeigt nochmals eine aus Kunststoff gebildete und in den Anker 7 eingespritzte Stange 8, die zentral von einem Ausgleichskanal 9 durchzogen ist, und welche den Anker beidseitig durch den Halteflansch 10 sowie einen Flansch 17 fest einschließt, wobei der Flansch 17 in seiner Stärke so bemessen ist, daß er gleichzeitig als Antiklebscheibe wirkt. In vielen Fällen, insbesondere bei einer Lagerung auf dem auskragenden Zapfen der Stange 8, hat es sich als vorteilhaft gezeigt, das Ausgleichssystem zu erweitern, indem dicht vor dem Anker 7 eine Querbohrung 18 bis in den Ausgleichskanal 9 geführt ist. Damit kann, durch eine Lagerbuchse ungestört, über den Ausgleichskanal 9 und die Querbohrung 18 ein Ausgleich des verdrängten Volumens des im Ankerraume anstehenden Mediums erfolgen.
  • Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 übergreift zwar der Halteflansch 10 die obere Stirnfläche des Ankers 7, der Flansch 17 aber wird in einer Ausnehmung des Ankers gebildet, und zusätzlich ist eine Antiklebscheibe 11 über den unteren, auskragenden Teil der Stange 8 geschoben.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 5 gezeigt. Hier ist der obere Halteflansch auf eine Einsenkung der Stirnfläche des Ankers 7 beschränkt, während der vorstehende Teil des teilweise versenkten Flansches 17 als Antiklebscheibe wirkt. Auch hier ist für eine vordere Stangenlagerung eine Querbohrung 18 vorgesehen.
  • Die Erfindung ist jedoch nicht auf das Einspritzen aus Kunststoff bestehender Stangen beschränkt, es können gemäß der Erfindung auch separat aus Kunststoff gefertigte Stangen 19 verwendet werden, die ebenfalls mit einem Ausgleichskanal 9 ausgestattet sind und zweckmäßig über eine Querbohrung 18 verfügen. Im Ausführungsbeispiel wird der Halt durch einen einstückig erstellten Flansch 17 erreicht, der beim Einschieben der Stange 19 sich mindestens bereichsweise in eine Ausnehmung in einer der Stirnwände des Ankers 7 legt und bei entsprechender Bemessung auch gleichzeitig als Antiklebscheibe zu wirken vermag, während das Festlegen nach Einschieben durch eine in eine Nut 20 der Stange 19 geschobene Sicherungsscheibe 21 bewirkt wird, die sich gegen die gegenüberliegende Stirnfläche des Ankers 7 abstützt, oder aber durch thermisches Verformen des durchgreifenden freien Endes der Stange bewirkbar ist.
  • Die Erfindung ist nicht auf ganz oder teilweise bauchgelagerte Anker beschränkt, sondern kann auch für die anhand der Figur 7 erläuterte Stangenlagerung benutzt werden. In Fig. 7 ist ein herkömmlicher Anker 22 mit einer Stange 23 ausgestattet, die durch beidseitiges Verpressen des Ankers in Nute der Stange mit dem Anker verbunden ist. Auch hier ist der Anker mit einer Ausgleichsbohrung 13 versehen, und für die durch Pfeile 24 angedeutete Stangenlagerung ist es zusätzlich erforderlich, die jeweils jenseits der Lagerbuchsen befindlichen Räume ebenfalls mit Ausgleichskanälen auszustatten.
  • Diese diversen Ausgleichskanäle entfallen, wenn entsprechend bspw. der Fig. 8, der Anker 7 mit einer ihn durchgreifenden Stange 25 ausgespritzt wird, die durch Flansche 10 und 17 fixiert wird. Um auch die jenseits der Haltebuchsen gebildeten Räume sicher am Ausgleich zu beteiligen, sind jeweils neben den Flanschen 10 bzw. 17 Querbohrungen 26 bzw. 18 vorgesehen. Während die Flansche 10 und 17 der Fig. 8 gleichzeitig als Antiklebscheiben wirken, sind nach Fig. 9 und 10 eine bzw. zwei gesonderte Antiklebscheiben nachträglich auf die Stangen 25 aufgeschoben worden.
  • Auch hier besteht die Möglichkeit, getrennt aus Kunststoff erstellte Stangen 27 zu verwenden, die, wie gestrichelt dargestellt, in eine entsprechende Bohrung des Ankers 7 einschiebbar und durch eine Sicherungsscheibe 21 oder durch thermisches Verformen fixierbar sind. Auch hier sind Querbohrungen 18 und 26 vorgesehen, um die beim Verschieben des Ankers erforderlichen Verschiebungen des den Ankerraum füllenden Mediums zuzulassen bzw. zu erleichtern.
  • Die Erfindung ist weiterer Varianten fähig. Wesentlich ist, daß aus Kunststoff bestehende Stangen 8 und 25 sich leicht herstellen lassen und beim Einspritzen in Anker 7 sich weitgehend unabhängig vom Verlaufen der zentralen Ankerbohrung exakt zentrisch zu dessen Kontur anbringen lassen. Ebenso leicht lassen sich zentrisch in der Stange verlaufende Ausgleichskanäle mit erstellen, so daß besondere und weitere Vorkehrungen für den Ausgleich des im Ankerraum befindlichen Mediums nicht mehr erforderlich sind und sich bereits hier erhebliche Vorteile ergeben. Darüber hinaus jedoch besteht auch noch die Möglichkeit, die Stangen aus vorzugsweise schlagfestem wärmebeständigen Kunststoff wie PA oder PPS getrennt zu fertigen oder solche Stangen insbesondere aus diesen Kunststoffen in den Anker einzuspritzen, so daß auch hier die Herstellung zusätzlich vereinfacht und damit verbilligt wird. Die Montage wird auch dadurch einfacher und billiger, daß gesonderte Antiklebescheiben entfallen können. Auch Montagefehler entfallen, die durch vergessene, wieder abgefallene bzw. von der Stange heruntergerutschte, vertauschte oder zusätzlich aufgeschobene Antiklebscheiben verursacht werden. Ebenso entfallen besondere Arbeitsgänge zur aufwendigen Festlegung der Stangen, und auch der Anker und inbesondere dessen axiale Bohrung können innerhalb weiterer Toleranzen als bisher gefertigt und gelagert werden.

Claims (7)

  1. Elektromagnet mit einem in einem mit mindestens einer Magnetspule ausgestatteten Gehäuse verschiebbaren, mit einer eine zentrale Bohrung desselben durchgreifende Stange versehenen Anker, dessen Stange die Ausführung von Steuerungsvorgängen, z.B. das Betätigen von Ventilen, bewirkt und/oder zur Lagerung des Ankers herangezogen ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Stange (8, 19, 25, 27) den Anker (7) auf seiner ganzen Länge durchgreift und aus Kunststoff besteht.
  2. Elektromagnet nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Stange (8, 25) in den Anker (7) eingespritzt ist.
  3. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an die Stange ein als Antiklebscheibe wirksamer Halteflansch (10) und/oder ein Flansch (17) angespritzt sind.
  4. Elektromagnet nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Stange (8, 19, 25, 27) einen axialen, durchgehenden Ausgleichskanal (9) aufweist.
  5. Elektromagnet nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Stange (8, 19, 25, 27) im Wurzelbereiche ihrer auskragenden Enden mit in deren Ausgleichskanal (9) mündenden Querbohrungen (18, 26) ausgestattet ist.
  6. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß mindestens eine Antiklebscheibe (11) unterlegt, aufgeschoben oder eingespritzt ist.
  7. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Anker (7) mit eingespritzter Stange (8, 25) und gleichzeitig als Flansch (17) angespritzte Antiklebscheibe eine undemontierbare Einheit bilden.
EP93107866A 1992-05-29 1993-05-14 Elektromagnet mit einem Anker mit Kunststoffstange Revoked EP0576813B1 (de)

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