EP1734540A2

EP1734540A2 - Elektromagnet mit Wegumsetzer

Info

Publication number: EP1734540A2
Application number: EP20060012079
Authority: EP
Inventors: Dieter Kleinert; Georg Scherer; Helmut Mang
Original assignee: Schultz Wolfgang E Dipl-Ing
Priority date: 2005-06-15
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2006-12-20
Also published as: US7730906B2; EP1734540A3; US20060284132A1; DE102005027780A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten, bestehend aus einem, in einem Ankerraum beweglichen Anker und einer mit Strom beaufschlagbaren Spule. Durch Strombeaufschlagung wird der Anker bewegt. Der Anker wirkt mit einer Ankerstange zusammen. Zwischen Anker und Ankerstange ist ein Wegumsetzer vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten, bestehend aus einem in einem Ankerraum beweglichen Anker und einer mit Strom beaufschlagbaren Spule, wobei diese bei Strombeaufschlagung ein zur Bewegung des Ankers dienendes Magnetfeld erzeugt und der Anker auf eine Ankerstange wirkt.
Die eingangs beschriebenen Elektromagneten sind hinlänglich bekannt. Sie dienen zum Beispiel als Schalt- oder Regelelemente, wobei durch den Elektromagnet ein entsprechendes Schalt- oder Regelglied bewegt wird. Diese Bewegung wird von dem Anker auf eine Ankerstange übertragen, wobei die Ankerstange dann das Regel- beziehungesweise Schaltglied beeinflusst oder betätigt. Für die Verbindungen zwischen Anker und Ankerstange ist es bekannt, diese entweder starr miteinander zu koppeln oder aber lose miteinander zu verbinden.
Aus dem Stand der Technik ist auch ein Elektromagnetventil bekannt, welches zur Einstellung eines Druckes und/oder eines Durchflusses eines Hydraulikfluids dient. Dieses Elektromagnetventil mit Achsdämpfung dient der Reduzierung der bei dieser Art von Ventilen auftretenden Schwingungen durch Änderung der Resonanzlage des aus dem Stand der Technik bekannten Masse-Federsystems. Dieses Elektromagnetventil verfügt über einen Anker, welcher mittels einer Spule verschiebbar ist.
Es gibt Anwendungsfälle, bei welchen nur ein gewisser Hub an der Ankerstange benötigt wird. Wird ein verhältnismäßig geringer Hub benötigt, so muß unter Umständen hierfür ein separater Elektromagnet mit dem geringen Hub entwickelt und entworfen werden, was aufwendig ist. Die Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, eine Anordnung zu finden, mit der verschiedene Hubintervalle mit ein und denselben Elektromagneten abgedeckt werden können.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Elektromagneten wie eingangs beschrieben, wobei vorgeschlagen wird, daß zwischen Anker und Ankerstange ein Wegumsetzer vorgesehen ist. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß als Ankerstange der Bereich verstanden wird, der die entsprechenden Betätigungselemente, zum Beispiel Dichtkörper, Regel- oder Schaltglied usw. trägt. Es gehört auch eine Lösung zur Erfindung, bei welcher die Ankerstange geteilt ist und der Wegumsetzer zwischen den beiden Ankerstangenteilen angeordnet ist und die erste Ankerstangenhälfte, die dem Anker zugeordnet ist, von diesem bewegt wird. Diese Ankerstangenhälfte ist als Anker zu sehen.
Es gelingt durch die Erfindung, daß zum Beispiel mit einer großen und daher billig zu fertigenden Serie von Elektromagneten eine große Spannweite von unterschiedlichen Hüben, die die Ankerstange zu betätigen hat, abgedeckt werden.
Diese erfindungsgemäße Lösung führt zu überraschenden Vorteilen. Mit diesem erfindungsgemäßen Vorschlag wird aber auch erreicht, daß nun der Elektromagnet auf spezielle Bedürfnisse optimiert werden kann, auch wenn diese Optimierungsarbeiten am Elektromagneten dazu führen, daß der Anker einen größeren Hub ausführt. Durch die erfindungsgemäße Ausstattung mit dem Wegumsetzer kann dieser erhöhte Hub wieder kompensiert werden und man erreicht eine Optimierung des gesamten Elektromagneten bezüglich zum Beispiel seiner Kraftentfaltung (beziehungsweise seiner Kennlinie) und dem Hub seiner Ankerstange. Es gelingt daher unter Umständen, widerstrebende Eigenschaften des Elektromagneten gemeinsam zu optimieren und zu einem deutlich verbesserten Gerät zu gelangen. Ein solch ausgestatteter Elektromagnet weist daher eine hohe Flexibilität aus und ist für eine Vielzahl von Anwendungen einsetzbar.
Der erfindungsgemäße Elektromagnet weist dabei einen Wegumsetzer auf, der zunächst keine Kraftwandlung ausführt. Abgesehen von Reibungsverlusten wird von dem Wegumsetzer nur der Hub verändert. Alternativ sind natürlich auch Anordnungen möglich, bei welchen der Wegumsetzer wie ein Getriebe oder eine Hebelanordnung ausgelegt ist und eine Kraftwandlung ungefähr in dem Maße vollführt, wie auch eine reziproke Wegumsetzung unter Beachtung der Energieerhaltung erfolgt. Eine solche Ausgestaltung macht die Anordnung nach der Erfindung noch flexibler, da man auf den Elektromagneten gelieferten Kraftspektrum nicht mehr unmittelbar beschränkt ist, sondern auch hier flexibler wird.
So wird nach einer erfindungsgemäßen Variante vorgesehen, daß durch den Wegumsetzer eine Verringerung des Ankerstangenhubes im Verhältnis zum Ankerhub erfolgt. Die Bewegungen des Ankerhubes werden durch den Wegumsetzer entsprechend reduziert und zu einem verringerten Ankerstangenhub umgesetzt.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß der Wegumsetzer aus mindestens einer komprimierbaren Feder besteht. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß eine oder auch mehrere Federn in dem Wegumsetzer angeordnet sind. Die Anordnung der Federn ist dabei in verschiedenen Weisen möglich. In der ersten Variante ist zum Beispiel vorgesehen, daß mehrere komprimierbare Federn hintereinander angeordnet sind. In einer anderen Variante sind mehrere Federn parallel nebeneinander angeordnet.
Durch die Bewegungen des Ankers erfolgt eine Kompression der Feder beziehungsweise der Federn. Die Federn wirken also als Wegspeicher und nehmen eine entsprechende Strecke auf, geben aber das gleiche Maß an Kraft an der anderen Seite an die Ankerstange weiter.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß der Wegumsetzer lose zwischen der Ankerstange und dem Anker angeordnet ist. Eine solche Anordnung führt zu einer verhältnismäßig einfachen Montage, da es auf spezielle Ausrichtungen des Wegumsetzers zur Ankerstange beziehungsweise zum Anker nicht ankommt. Alternativ ist es aber auch möglich, den Wegumsetzer zum Beispiel entweder fest mit der Ankerstange oder fest mit dem Anker auszubilden und als vorgefertige Baugruppe zu verbauen.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Wegumsetzer ein Gehäuse besitzt, welches die Feder und eine Aufnahme aufnimmt. Geschickterweise ist die Feder zwischen der Aufnahme und dem Gehäuse angeordnet, wodurch eine platzsparende Variante möglich ist. Insofern wirkt nämlich das Gehäuse als Führung für die Feder beziehungsweise für die Aufnahme mit.
Dabei ist vorgesehen, daß zum Beispiel der Anker mit dem Gehäuse oder mit der Aufnahme und die Ankerstange mit der Aufnahme oder mit dem Gehäuse zusammenwirkt. Die Erfindung umfasst beide Varianten. Es ist möglich, daß der Anker sowohl mit dem Gehäuse zusammenwirkt also an diesem anliegt oder aber mit der Aufnahme zusammenwirkt. Das andere Element, die Ankerstange, wirkt dann zum Beispiel mit der Aufnahme oder mit dem Gehäuse zusammen.
In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung wird vorgeschlagen, daß die Ankerstange von der oder den Federn über eine zylinderförmige beziehungsweise taschenartige Aufnahme geführt ist. Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen wird die Ankerstange nicht in einer Ausnehmung lose geführt, sondern ein topf- beziehungsweise rohrartig ausgebildetes Gehäuse nimmt eine oder mehrere Federn sowie eine Aufnahme auf. Die Federn stützen sich einerseits am Boden des Gehäuses und andererseits an einem Flansch der Aufnahme ab. Die Ankerstange befindet sich in dieser Aufnahme und zwar sogar anliegend am Boden. Die Ankerstange wird also gemäß der vorliegenden erfindungsgemäßen Variante der Erfindung von den Federn über eine zylinderförmige beziehungsweise taschenartige Aufnahme geführt und befindet sich nicht lose in einer Ausnehmung. Die Aufnahme bildet dabei auch kein Betätigungsglied, wie dies bei aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen notwendig ist. Die zuvor beschriebene Variante ist demnach günstiger, weil weniger aufwendig.
Eine Weiterbildung der Erfindung schlägt auch vor, daß die Ankerstange durch einen am Anker anliegenden oder in diesen einstehenden Käfig geführt ist.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß die Aufnahme taschenartig ausgebildet ist. Eine solche taschenartige Ausgestaltung wird als platzsparende Anordnung realisiert. Die Anordnung ist dabei insbesondere so gewählt oder wählbar, daß die Tasche im nicht komprimierten Falle innerhalb der Feder endet, im komprimierten Falle aber das Gehäuse entsprechende Ausnehmung aufweist, die es erlaubt, daß die Aufnahme aus der Feder nach unten heraus in das Gehäuse hineingedrückt werden kann, wodurch ein größerer Federweg genutzt werden kann und trotzdem eine sehr platzsparende Anordnung realisiert wird.
Bevorzugterweise wirkt die Ankerstange mit der Aufnahme zusammen, derart, daß die Ankerstange am Boden der Aufnahme anliegt. Die Ankerstange ist oftmals im Durchmesser deutlich kleiner als der Anker, wodurch sich eine solche geometrische Anordnung aus Platzgründen anbietet. Natürlich ist auch eine umgekehrte Anordnung ebenfalls möglich.
Günstigerweise ist vorgesehen, daß die Aufnahme eine Abstützschulter oder einen Abstützflansch für die Feder aufweist. Es ist gemäß der Erfindung möglich, daß eine oder mehrere Federn parallel zueinander angeordnet sind. Gerade mehrere Federn, also ein parallel angeordnetes Federpaket, stützt sich geschickterweise auf jeweilige Abstützschultern ab. Ein Abstützflansch ist insbesondere bei einer Feder günstig, da dann der Aufnahme umgebenden Feder eine einheitliche Abstützfläche als Abstützflansch zur Verfügung gestellt wird.
Ein weiterer Aspekt der erfindungsgemäßen Lösung sieht gemäß einer Variante vor, daß eine fliegende Lagerung der Ankerstange vorgesehen ist, derart, daß das Ende der Ankerstange in einen als Federlagerung ausgebildeten Abstützflansch oder eine Abstützschulter eintaucht. Demnach ist diese fliegende Lagerung derart ausgebildet, daß das Ende der Ankerstange zwar in die Federlagerung eintaucht, aber in dieser nicht geführt ist. Dabei ist insbesondere hervorzuheben, daß eine weitere Variante der Erfindung vorsieht, daß explizit auf eine entsprechende Ausnehmung für die Führung der Ankerstange verzichtet werden kann.
Wie beschrieben ist die Feder beziehungsweise das Federpaket zwischen der Aufnahme einerseits und dem Gehäuse andererseits angeordnet. Die Feder stützt sich daher sowohl an der Aufnahme durch die beschriebene Abstützschulter oder den Abstützflansch, andererseits am Gehäuse ab. Das Gehäuse wird geschickterweise zum Beispiel topfartig ausgebildet, wobei sich die Feder am Gehäuseboden abstützt.
Geschickterweise wird gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Variante vorgesehen, daß die Wirkrichtung der Feder beziehungsweise der Federn, die Längserstreckung der Ankerstange sowie die Ankerbewegung parallel beziehungsweise im Wesentlichen parallel ist. Eine solche Anordnung bietet sich an, da ja eine gerade Bewegung des Ankers auf die Ankerstange zu übertragen ist. Natürlich ist es möglich, entsprechend gelenkige Anordnungen zu wählen, wenn zum Beispiel eine Abwinkelung der Bewegungsrichtung zum Beispiel aufgrund begrenzter Einbaubedingungen notwendig ist. Von einer entsprechenden parallelen Anordnung ist zum Beispiel bei einer Hebelanordnung abzuweichen, für welche zum Beispiel mit Hilfe der Hebelgesetze auch Drehbewegungen usw. durchgeführt werden können. Eine solche Anordnung kann zum Beispiel auch zur Kraftumlenkung verwendet werden. Der Wegumsetzer leistet somit nicht nur eine Veränderung des Hubes sondern gegebenenfalls auch eine Änderung der Wirkrichtung der Kraft.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Feder beziehungsweise die Federn entsprechend dem Kompressionsgrad unterschiedliche Federkonstanten besitzt/besitzen. Die Federkonstante ist definiert als die Längeneinrichtung einer Feder aufgrund einer Krafteinprägung. Wird nun eine Anordnung gewählt, bei welcher entsprechend dem Kompressionsgrad unterschiedliche Federkonstanten zur Verfügung stehen, kann damit die Übertragungslinie des Wegumsetzers variiert werden. Es ist daher möglich, zum Beispiel in einem ersten Federweg eine verhältnismäßig weiche, also gut komprimierbare Feder einzusetzten, wodurch durch entsprechende Krafteinprägung eine große Wegkompensation, also eine geringere Wegumsetzung, erfolgt. Wird ein entsprechender Kompressionsgrad der Federn erreicht, wird dann zum Beispiel eine Feder mit einer anderen, wesentlich härteren Federkonstante wirksam, die zu einer unmittelbaren Umsetzung der Ankerbewegung auf die Ankerstange führt. Durch eine solche Ausgestaltung ist es möglich, auch ein nicht lineares Übertragungsverhältnis in dem Wegumsetzer zu realisieren. Insbesondere ist es möglich, die Anordnung so zu wählen, daß entsprechende Eigenschaften des Elektromagneten kompensiert oder verstärkt werden. Die Ausgestaltung mit den unterschiedlichen Federkonstanten erfolgt zum Beispiel derart, daß mehrere Federn mit jeweils unterschiedlichen Federkonstanten vorgesehen sind, die in geeigneter Weise wirksam und nicht wirksam sind. Es ist aber auch möglich, eine oder mehrere Federn einzusetzen, die jeweils unterschiedliche Federkonstanten besitzen, also das gewünschte Verhalten bereits in sich tragen. Die Erfindung ist in diesem Bereich sehr flexibel einsetzbar.
Eine Weiterbildung der Erfindung schlägt auch vor, daß der Ansatzpunkt oder die Ansatzpunkte der Feder(n) axial versetzt am Ende der Ankerstange angeordnet ist/sind. Gegenüber dem Stand der Technik, wie er weiter oben beschrieben wurde, sind der oder die Ansatzpunkte der Feder am Ende der Ankerstange bezüglich dieser Lösung axial versetzt angeordnet. Dennoch ist es gewährleistet, daß beispielsweise eine kreissymmetrische Anordnung realisierbar ist, derart, daß die Aufnahme fast vollständig in der Feder steckt. Die Anordnung ist insofern auch konzentrisch ausgestaltet, um Verkippungen möglichst zu vermeiden.
Geschickterweise ist in einer Variante der Erfindung vorgesehen, daß der Wegumsetzer bei einem Grenzkompression die Bewegung des Ankers unverändert auf die Ankerstange überträgt. Die Grenzkompression ist zum Beispiel aufgrund der Ausgestaltung der Feder, der Wahl der Federkonstante, die Wahl der geometrischen Abmessungen usw. beherrschbar. Als Kompression wird dabei die Verringerung des Hubes des Ankers im Wegumsetzer verstanden, um einen reduzierten Hub der Ankerstange zur Verfügung zu stellen. Bei einer Grenzkompression sind zum Beispiel sämtliche Federwege der eingesetzten Federn aufgezehrt und der Anker liegt auf Anschlag an der Ankerstange an. In diesem Falle wird die Bewegung des Ankers unverändert auf die Ankerstange übertragen. Ein solches Verhalten ist zum Beispiel bei Endlagen des Ankers im Elektromagneten günstig.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung wird vorgesehen, daß der Anker, insbesondere der vordere Ankerbereich, durch die vom Magnetfeld herrührenden Bewegungen in einen Steuerkonus eintaucht und die mittlere Spaltweite zwischen dem Anker und dem Steuerkonus sich mit der Eintauchstrecke des Ankers im Steuerkonus ändert. Durch eine solche Anordnung wird ein Mittel zur Verfügung gestellt, wie die Wirkung des Elektromagneten, insbesondere abweichend von dem linearen Zusammenhang, beinflusst wird. Die hier vorgestellte erfindungsgemäße Variante führt insbesondere zur Ausbildung einer progressiven Regelkennlinie, weil zum Beispiel im unteren Regelbereich (bei geringem Strom) Regelstromänderungen nur zu einer verhältnismäßig kleinen Kraftänderung führt, im großen Strom beauftragten Bereich aber die gleiche Stromänderung zu einer erheblich größeren Kraftänderung führt. Ein solch progressives Verhalten ist zum Beispiel bei Druckregelventilen günstig. Eine solche Anordnung ist insbesondere in der gleichzeitig mit dieser Anmeldung vom gleichen Anmelder eingereichten deutschen Patentanmeldung mit dem Titel "Elektromagnet mit Steuerkonus" ausführlich beschrieben. Auf den Inhalt dieser Patentanmeldung wird an dieser Stelle vollumfänglich Bezug genommen. Oftmals ist es hierbei günstig, bei einer solchen Regelkennlinie nachfolgend eine Wegumsetzung einzubauen, um die vom Anker gelieferte Hubbewegung derart zu transformieren, um entsprechende Elemente, zum Beispiel ein Ventil mit einer Ankerstange zu betätigen. Gerade das Zusammenwirken dieser beiden Elemente ist in den entsprechenden Anwendungsfällen sehr günstig, da es gelingt, den Elektromagneten beziehungsweise eine ebenfalls zur Erfindung zählendes Druckregelventil auf verschiedene Parameter zu optimieren. Hiermit gelingt es damit auch, Eigenschaften eigenständig zu optimieren, die ansonsten einander entgegengesetzt sind.
So umfasst die Erfindung auch ein Druckregelventil, welches aus einem Elektromagneten, wie beschrieben, besteht und bei welchem der Elektromagnet mit einem Ventil verbunden ist, wobei die Ankerstange einen einen Dichtsitz verschließenden Dichtkörper trägt und die Stellung des Ankers die Stellung des Dichtkörpers zum Dichtsitz regelt und die Ankerstange außerdem auf einen zweiten Dichtkörper wirkt, der mit dem stromlosen Zustand des Elektromagneten einen zweiten Dichtsitz verschließt.
Es ergibt sich nun, daß in der ersten Phase des Eintauchens des Ankers in den Steuerkonus die Ankerstange den zweiten Dichtkörper aus dem zweiten Dichtsitz herausdrückt. Steht nun aber dieser zweite Dichtkörper unter einem entsprechenden Druck, so ist es günstig, daß bei der ersten Phase die Bewegung des Ankers der Wegumsetzer auch eine Kraftwandlung leistet, damit die Ankerstange den zweiten Dichtkörper aus dem zweiten Dichtsatz herausdrückt.
Bei geschickter Anordnung des Ankers bezüglich des Steuerkonusses ist es aber auch möglich, daß die Kraftentfaltung des Elektromagneten in der ersten Phase seiner Eintauchbewegung in den Steuerkonus so groß ist, daß der zweite Dichtkörper aus dem Dichtsatz herausgedrückt wird.
Die Erfindung ist schematisch in der Zeichnung gezeigt.
Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Elektromagneten mit Ventil bzw. eines der erfindungsgemäßen Druckregelventile,
Fig. 2: in einer vergrößerten Ansicht den Wegumsetzer des erfindungsgemäßen Elektromagneten.

Der erfindungsgemäße Elektromagnet 7 ergibt sich insbesondere aus Fig. 1. Der Elektromagnet 7 besteht aus einem in einem Ankerraum 22 bewegbaren Anker 2. Der Ankerraum 22 wird umgeben von der Spule 1. Die Spule 1 erzeugt bei Strombeaufschlagung ein Magnetfeld, welches bewirkt, daß der Anker 2 nach unten (Pfeil 23) bewegt wird.
In der in Fig. 1 dargestellten Ansicht befindet sich im unteren Bereich des Ankerraumes 22 der Steuerkonus 3. Bei Strombeaufschlagung bewegt sich der Anker 2 in den Steuerkonus 3, wobei die spezielle Ausgestaltung des Steuerkonusses 3 zu einem progressiven Kennlinienverlauf führt.
Das in Fig. 1 gezeigte Anwendungsbeispiel zeigt ein mit dem Elektromagnet 7 angetriebenes Ventil 8, welches zum Beispiel als Druckregelventil bezeichnet wird. Hierzu wirkt der Anker 2 auf eine Ankerstange 6, die sich unterhalb des Ankers 2, außerhalb des Ankerraumes 22 anschließt.
In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Wegumsetzer 4 zwischen dem Anker 2 und der Ankerstange 6 angeordnet. Der Wegumsetzer 4 bewirkt eine Hubwandlung des von dem Anker 2 ausgeführten Hubes. Das bedeutet, daß der Hub des Ankers 2 nicht im gleichen Maße auf die Ankerstange 6 übertragen wird, sondern in einem entsprechend reduzierten Maße. Wie dargestellt, wird dabei eine oder mehrere Federn 41 des Wegumsetzers 4 komprimiert, wobei in diesem Anwendungsbeispiel eine Wegbeziehungsweise Hubreduktion ohne eine Kraftwandlung erfolgt. Natürlich ist auch eine Wegwandlung mit entsprechender Hubwandlung, zum Beispiel wie in einem Getriebe oder einer Hebelmechanik möglich. Durch eine solche Anordnung wird zum Beispiel erreicht, daß ein verhältnismäßig großer Hub des Ankers 2, der für die angestrebte Verwendung nicht notwendig ist, auf ein entsprechendes Hubmaß beschränkt beziehungsweise begrenzt wird.
Auch eine Hubvergrößerung (als kinematische Umkehr) durch den Wegumsetzer 4 gehört zur Erfindung.
Unterhalb des Wegumsetzers 4 schließt sich, wie beschrieben, die Ankerstange 6 an. Die Ankerstange 6 ist daher relativ zum Anker 2 beweglich, der Wegumsetzer 4 weist eine entsprechende Aufnahme- beziehungsweise Anschlußanordnung, sowohl für den Anker 2 einerseits als auch für die Ankerstange 6 andererseits auf.
Die gezeigte Anwendung als Druckregelventil findet zum Beispiel Verwendung bei entsprechenden Hydraulikschaltungen. Der Hydraulikbetriebsdruck liegt als Druck P am Einlaß 80 an. Der Einlaß 80 ist dabei Teil des Ventiles 8, welches sich unterhalb des Elektromagneten 7 anschließt.
Das untere Ende der Ankerstange 6 wirkt auf ein zweites Dichtelement 85, welches hier zum Beispiel als Kugel ausgebildet ist. Im stromlosen Zustand ist der Anker 2 ganz nach oben verschoben, der vordere Bereich 20 des Ankers 2 taucht nicht in den Steuerkonus ein. Aufgrund des Betriebsdruckes P wird das kugelartige zweite Dichtelement 85 in den zweiten Dichtsitz 86 gedrückt. Somit ist das Ventil sicher abgedichtet. Mit einer gewissen Strombeaufschlagung wird der Anker 2 nach unten versetzt, die Ankerstange 6 folgt im gleichen oder entsprechend des Umsetzungsverhältnisses des Wegumsetzers 4 dieser Bewegung und drückt das zweite Dichtelement 85 aus dem Dichtsitz heraus. Gleichzeitig bewegt sich das erste Dichtelement 83, welche auf der Ankerstange 6 fest angeordnet ist, in Richtung des ersten Dichtsitzes 84 und verkleinert den hier noch gezeigten Durchlaß. Durch die Regelcharakteristik des Elektromagneten erfolgt jetzt hier eine entsprechende Druckregelung am Steuerauslaß 81. Über den zweiten Auslaß 82 erfolgt ein Ableiten der überflüssigen Hydraulikflüssigkeit. Die Anordnung ist dabei so gewählt, daß bei voll strombeaufschlagen Elektromagneten das Magnetfeld der Spule 1 den Anker 2 vollständig in den Steuerkonus 3 hineinzieht und so das erste Dichtelement 83 fest, mit hoher Kraftauswirkung in den ersten Dichtsitz 84 drückt. Die Anordnung ist dabei so bemessen, daß sichergestellt ist, daß die vom Elektromagneten erzeugte Kraft sicher ausreicht, gegen einen entsprechenden Betriebsdruck P das Dichtelement 83 sicher im ersten Dichtsitz 84 zu halten. Dies wird durch eine entsprechend progressive Kennlinie erreicht, wobei bei einer entsprechend kleinen Stromänderung bei hohen absolutem Strom eine große Kraftänderung (bei einer Druckregelanwendung große Druckänderung) resultiert.
In Fig. 2 ist insbesondere der Wegumsetzer nach Fig. 1 vergrößert im Detail gezeigt. Die hier gezeigte Anordnung ist gerade andersherum wie in Fig. 1, das bedeutet, der Anker 2 befindet sich in Fig. 1 oberhalb des Wegumsetzers 4, in Fig. 2 unterhalb.
Durch die Bewegung des Ankers 2 entlang des Pfeiles 23 bewegt sich der Anker 2 (in Fig. 2) von unten nach oben. Der Anker 2 wirkt dabei auf den Wegumsetzer 4, der im Wesentlichen von einem Gehäuse 40 gebildet wird. Das Gehäuse 40 ist dabei im Wesentlichen topf- oder rohrartig ausgebildet und nimmt eine oder mehrere Federn 41 sowie die Aufnahme 42 auf.
Die Aufnahme 42 stellt die Verbindung mit der Ankerstange 6 her. Hierzu ist die Aufnahme 42 taschenartig ausgebildet und besitzt eine innere Weite, die ausreicht, die Ankerstange 6 aufzunehmen. In der hier gezeigten Ansicht ist die Aufnahme 42 U-artig ausgebildet, wobei die Ankerstange 6 am Boden 45 der Aufnahme 42 (dem die Schenkel verbindenden Steg des U's) anliegt. Dadurch wird die Kraft, die vom Anker 2 eingeleitet wird, auf die Ankerstange 6 übertragen. Am oberen Ende der taschenartigen Aufnahme 42 ist der Rand nach außen gebogen, um einen Anlagerand 43 (oder auch Abstützschulter 43 oder Abstützflansch 43) für die Feder 41 zu bilden. Die Anordnung ist in diesem Fall zum Beispiel kreissymmetrisch gewählt, die Aufnahme 42 steckt fast vollständig in der Feder 41. Die Anordnung ist insofern auch konzentrisch ausgestaltet, um Verkippungen möglichst zu vermeiden.
Die Feder 41 stützt sich somit einerseits an dem Anlagerand 43 der Aufnahme 42 ab und auf der anderen Seite am Gehäuseboden 44 des topfartigen Gehäuses 40. Erfolgt nun eine Bewegung des Ankers entsprechend dem Pfeil 23, so wird zunächst die Feder 41 um ein gewisses Maß komprimiert. Unter Umständen besitzt das Gehäuse 40 und/oder auch der Bereich des Ankers 2 unterhalb der Aufnahme 42 eine weitere Ausnehmung, um einen entsprechenden Rückfederbereich zu eröffnen. So erfolgt zunächst eine Komprimierung des Wegumsetzers 4 und damit einhergehend eine Reduzierung des Ankerstangenhubes im Verhältnis zum Ankerhub.
Der Wegumsetzer 4 ist dabei zum Beispiel im Elektromagneten am unteren Ende des Kernes angeordnet, wobei oberhalb des Anlagerandes 43 noch ein entsprechender Freiraum besteht, um die Bewegung des Ankers 6 beziehungsweise der Aufnahme 42 nicht zu schnell zu begrenzen.
Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind Versuche zur Formulierung ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.
Sollte sich hier bei näherer Prüfung, insbesondere auch des einschlägigen Standes der Technik, ergeben, daß das eine oder andere Merkmal für das Ziel der Erfindung zwar günstig, nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist.
Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Merkmale, die bislang nur in der Beschreibung offenbart wurden, können im Laufe des Verfahrens als von erfindungswesentlicher Bedeutung, zum Beispiel zur Abgrenzung vom Stand der Technik beansprucht werden.
Merkmale, die nur in der Beschreibung offenbart wurden, oder auch Einzelmerkmale aus Ansprüchen, die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit zur Abgrenzung vom Stande der Technik in den ersten Anspruch übernommen werden, und zwar auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen erwähnt wurden beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders günstige Ergebnisse erreichen.

Claims

Elektromagnet, bestehend aus einem in einem Ankerraum beweglichen Anker und einer mit Strom beaufschlagbaren Spule, wobei diese bei Strombeaufschlagung ein zur Bewegung des Ankers dienendes Magnetfeld erzeugt und der Anker auf eine Ankerstange wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Anker (2) und Ankerstange (6) ein Wegumsetzer (4) vorgesehen ist.
Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Wegumsetzer (4) eine Verringerung des Ankerstangenhubes im Verhältnis zum Ankerhub erfolgt.
Elektromagnet nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegumsetzer (4) auch eine Kraftwandlung leistet und/oder der Wegumsetzer (4) als Getriebe ausgebildet ist und/oder der Wegumsetzer (4) aus mindestens einer komprimierbaren Feder (41) besteht und/oder die Bewegung des Ankers (2) eine Kompression der Feder/n (41) bewirkt.
Elektromagnet nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegumsetzer (4) lose zwischen der Ankerstange (6) und dem Anker (2) angeordnet ist und/oder der Wegumsetzer (4) ein Gehäuse (40) besitzt, welches die Feder/n (41) und eine Aufnahme (42) aufnimmt.
Elektromagnet nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (2) mit dem Gehäuse (40) oder mit der Aufnahme (42) und die Ankerstange (6) mit der Aufnahme (42) oder mit dem Gehäuse (40) zusammenwirkt und/oder die Ankerstange (6) am Boden (45) der Aufnahme (42) anliegt und/oder die Ankerstange (6) durch einen am Anker (2) anliegenden oder in diesem einstehenden Käfig geführt ist.
Elektromagnet nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerstange (6) von der oder den Feder(n) (41) über eine zylinderförmige beziehungsweise taschenförmige Aufnahme (42) geführt ist und/oder die Aufnahme (42) taschenartig ausgebildet ist und/oder die Aufnahme (42) eine Abstützschulter (43) oder Abstützflansch (43) für die Feder (41) aufweist.
Elektromagnet nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (40) topfartig ausgebildet ist und sich die Feder (41) am Gehäuseboden (44) abstützt und/oder die Feder/n (41) entsprechend dem Kompressionsgrad unterschiedliche Federkonstanten besitzt/en.
Elektromagner nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine fliegende Lagerung der Ankerstange (6) vorgesehen ist, derart, daß das Ende der Ankerstange (6) einen als Federlager ausgebildeten Abstützflansch (43) oder eine Abstützschulter (43) eintaucht.
Elektromagnet nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegumsetzer (4) mehrere Federn (41) mit unterschiedlichen Federkonstanten aufweist und/oder der Wegumsetzer (4) bei einer Grenzkompression die Bewegung des Ankers (2) unverändert auf die Ankerstange (6) überträgt und/oder der oder die Ansatzpunkt(e) der Feder(n) (41) axial versetzt am Ende der Ankerstange (6) angeordnet ist/sind.
Elektromagnet nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (2), insbesondere der vordere Ankerbereich (20), durch die vom Magnetfeld herrührende Bewegung in einen Steuerkonus (3) eintaucht und die mittlere Spaltweite zwischen dem Anker (2) und dem Steuerkonus (3) sich mit der Eintauchstrecke des Ankers (2) in den Steuerkonus (3) ändert und/oder die Ankerstange (6) auf mindestens ein Dichtelement (81, 85) eines Ventiles (8) wirkt.
Druckregelventil, welches aus einem Elektromagneten nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 19 und einem mit dem Elektromagneten verbundenen Ventil (8) besteht, wobei die Ankerstange (6) einen auch einen Dichtsitz (81) verschließenden Dichtkörper (82) trägt und die Stellung des Ankers (2) die Stellung des Dichtkörpers (82) zum Dichtsitz (81) regelt und die Ankerstange (6) des weiteren auf einen zweiten Dichtkörper (85) wirkt, der im stromlosen Zustand des Elektromagneten einen zweiten Dichtsitz (86) verschließt.
Druckregelventil nach dem vorhergehenden Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Phase des Eintauchens des Ankers (2) in den Steuerkonus (3) die Ankerstange (6) den zweiten Dichtkörper (85) aus dem zweiten Dichtsitz (86) herausdrückt und/oder bei der ersten Phase der Bewegung des Ankers (2) der Wegumsetzer (4) auch eine Kraftwandlung leistet, damit die Ankerstange (6) den zweiten Dichtkörper (85) aus dem zweiten Dichtsitz herausdrückt.