EP2073223A1 - Schaltbare Magnetanordnung als Bestätigungselement für ein Ventil oder andere Funktionselemente - Google Patents

Schaltbare Magnetanordnung als Bestätigungselement für ein Ventil oder andere Funktionselemente Download PDF

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EP2073223A1
EP2073223A1 EP08021600A EP08021600A EP2073223A1 EP 2073223 A1 EP2073223 A1 EP 2073223A1 EP 08021600 A EP08021600 A EP 08021600A EP 08021600 A EP08021600 A EP 08021600A EP 2073223 A1 EP2073223 A1 EP 2073223A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
armature
magnet arrangement
switchable magnet
yoke
bearing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08021600A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Axel Dr. Müller
Michael Frings
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thomas Magnete GmbH
Original Assignee
Thomas Magnete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomas Magnete GmbH filed Critical Thomas Magnete GmbH
Publication of EP2073223A1 publication Critical patent/EP2073223A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/08—Cores, Yokes, or armatures made from powder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F01L2001/34423—Details relating to the hydraulic feeding circuit
    • F01L2001/34426—Oil control valves
    • F01L2001/3443—Solenoid driven oil control valves

Definitions

  • the invention relates to a switchable magnet arrangement as an actuator or actuator for a valve or other functional elements having a magnetizable housing, an at least partially arranged in the magnetizable housing exciter coil, an axially energized when energizing the excitation coil armature, an armature piston and in the direction of actuation of the Actuator directed axial actuating rod comprises a one of the end faces of the housing final yoke and the other end face of the housing final cone-shaped guide body, wherein the guide body has an axial passage for the actuating rod.
  • Such a magnet arrangement is for example from DE 102 38 840 A1 known as camshaft adjuster.
  • connection pressures At the connections of electromagnetically driven valves prevail certain connection pressures. These can have undesirable repercussions on the position of the valve. To prevent this, the pressure level of a connection is led into the magnet and ensures that the surfaces on which the pressure acts are the same, so that pressure equalization is possible is.
  • the parts arranged inside the magnet such as the armature piston and / or the cone and sometimes also the yoke, are provided with longitudinal and / or transverse bores.
  • the preparation of these pressure equalization holes, especially in the anchor piston and the cone, is complicated and expensive. Another additional disadvantage can but be that when the transverse holes are not symmetrically arranged, this can lead to asymmetrical force effects of the electromagnet and thus increased switching hysteresis.
  • Such electromagnets are e.g. used in automotive engineering as a proportional solenoid for camshaft adjustment.
  • the proportional, speed-dependent adjustment of the intake / exhaust camshaft in car engines is used to increase torque at low speeds and to reduce pollutant and fuel consumption.
  • the proportional solenoid used in conjunction with a 4/2-way proportional valve in the engine compartment is bolted directly to the cylinder head.
  • the input signal of the magnet is the pulse-width-modulated supply voltage of the vehicle electrical system.
  • the duty cycle of the voltage, the valve piston position, or the oil volume flow is variably controlled via the proportional solenoid.
  • the intake and exhaust camshafts are adjusted relative to the crankshaft. This adjustment affects the timing of the exhaust and intake valves.
  • the main advantage of a camshaft adjustment is the reduction of exhaust emissions and the improvement of the torque curve.
  • the proportional solenoid is characterized by a low Bautellaniere and easy installation.
  • the anchor piston partly from a sintered material. This applies in particular to the axial region of the armature piston, which serves as a cover for the anchor rod. It is proposed a combination of sintered non-magnetic material with magnetic iron material, thus the magnetic properties (extension of the flux in the anchor) and at the same time to obtain improved properties against wear for the anchor rod.
  • the EP 1 667 177 A1 Although it discloses that the sintered magnetic material should have a porosity of 15% or less, this porosity is by no means sufficient to ensure sufficient flow through of the sintered material necessary for rapid pressure equalization. A possible pressure equalization or special flow characteristics are in the EP 1 667177 A1 also not mentioned or suggested.
  • the DE 83 17 753 U1 discloses an electromagnetic actuator, the pressure body can also be prepared by sintering, but here a binder for sealing the residual porosity of the sintered pressure body is proposed, so that the possibility of flow through the sintered pressure hull goes to zero. Again, a possible pressure equalization or special flow characteristics are neither mentioned nor suggested.
  • the magnetically conductive, media-permeable material is an open-pored, magnetically conductive, foam-like material, for example sintered metal.
  • the running surfaces of the armature piston can be machined.
  • the switchable magnet arrangement can be a lifting magnet, for example a proportional magnet.
  • the open-pore, magnetically conductive, foam-like material may contain sintered, iron-containing, possibly mixed with further alloying elements material.
  • the switchable magnet arrangement can be used according to the invention as a proportional magnet for adjusting the camshaft or as an actuator for a variable throttle. They are used as actuators in pneumatic, hydraulic and air conditioning systems.
  • FIG. 1 is a switchable magnet arrangement 1 according to the invention, for example, a proportional magnet for camshaft adjustment, shown with a magnetizable cup-shaped housing part 2, in which a, mounted on a bobbin 3, for example plastic excitation coil 4 is arranged.
  • a substantially plate-shaped magnetizable yoke 5 terminates the open cup-shaped housing part 2 in the axial direction.
  • an armature 6 is mounted axially movable.
  • a plunger 7 is arranged as an actuating rod, whose front, out of the magnet assembly facing end 8 as actually switching element for other functional parts, such as a valve spool, is used.
  • the plunger 7 is also held axially movable in a fixedly fitted guide body 9. This is cone-shaped and held in the axial direction below at a distance to axially extending flange portions 10 of the yoke 5.
  • the guide body 9 is held in a recess 11 in the bottom part of the cup-shaped housing part 2 and connects radially directly to the edge region 12 of the recess 11. This ensures the magnetic flux between these parts.
  • the armature 6 with the plunger 7 held therein and the cone-shaped guide body 9 are held in a pressure-tight armature space 13. This is sealed by a thin-walled sleeve 14.
  • the sleeve 14 is fixed axially on the recess 11 surrounding edge portion 12 of the cup-shaped housing part 2, for example, welded with a laser welding process, and thus enables the direct radial contacting of cup-shaped housing part 2 and cone-shaped guide body 9 to ensure an uninterrupted magnetic flux.
  • the connection between the sleeve 14 and the cup-shaped housing part 2 is in the DE 102 38 840 A1 described in detail.
  • the sleeve 14 itself may consist of a non-magnetizable stainless steel or the like. It has only a mechanical and sealing, but usually no magnetic function.
  • the sleeve 14 is provided with a shoulder 15, on which on the one hand in the pressure-tight armature space 13 of the conical guide body 9 and on the other hand supported in the outer space of the bobbin 3.
  • the thus assembled parts can be inserted into an injection mold and held by molding with plastic compound 16 firmly together.
  • one or more hold-down means are provided in the injection molding device, through which the yoke 5 are pressed onto the cup-shaped housing part 2, so that no interruption of the magnetic flux between the said parts can occur in the magnet assembly 1 thus produced.
  • connection flange for the entire magnet assembly 1 can be injected simultaneously, with fastening lugs 17, such as holes for mounting screws, are formed in the plastic mass 18 by appropriate design of the injection mold.
  • a cast-in metal reinforcement 18 in the attachment lugs 17 can increase their stability.
  • a plug 19 for electrical contacting of the excitation coil 4 in the plastic compound 16 is also integrated. This results in a particularly compact design using a minimum of components. Even in an externally vibration-prone continuous operation a stable contention of all cast parts is guaranteed.
  • the plastic compound 16 additionally insulates the current-carrying parts from and to the outside.
  • a control element With the magnet assembly 1, a control element can be formed, in which the valve slide is no longer formed as a unit with the armature 6 of the magnet assembly 1, but is decoupled from this. As a result, the axial height can be significantly reduced.
  • the valve spool can be acted upon by the plunger 7 in the printing operation against a return spring.
  • an O-ring 20 may serve.
  • the armature 6, the yoke 5 and / or the bearings 24 and 26 and / or the conical guide body 9, which are usually made in a spanender manner of solid material, at least partially be made of an open-pored, magnetically conductive, foam-like material , which is especially media-permeable.
  • This can be achieved, for example, in that these components, the armature 6, the yoke 5 and / or the guide body 9, are created by sintering.
  • a suitable open-pored, magnetically conductive, foam-like material for example, the known from a brochure of the company Hoeganaes with the note 0001-AsPA sintered iron-containing material in a phosphorus alloy with the trade name Ancorsteel ® can be used, which may be provided for use in such magnet ,
  • FIG. 2 a further embodiment of a switchable magnet assembly 21 according to the invention is shown, which may be, for example, a proportional solenoid for camshaft adjustment.
  • the magnetizable cup-shaped housing part 2, the bobbin 3 and the exciter coil 4 can as well as the article according to FIG. 1 be constructed.
  • a cup-shaped magnetizable yoke 22 closes the open cup-shaped housing 2 in the axial direction, wherein the yoke 22 and the cup-shaped housing part 2 are held in the axial direction at a distance.
  • a plunger 23 is held in the center of the cup-shaped magnetizable yoke 22 by a sintered bearing 24 inserted in an opening of a projecting bushing 25.
  • the plunger 23 is guided in a arranged in the center of the cone-shaped guide body 9 abutment 26 made of sintered material.
  • An armature 27 surrounds the plunger 23 and is connected to it for example by welding points.
  • the armature 27 has in its yoke 22 side facing an annular, the plunger 23 surrounded depression, in which engages the protruding bearing bush 25.
  • the plunger 23 is supported only in the cone-shaped guide body 9 and in the yoke 22 in the two sintered bearings 24 and 26.
  • One of the two sintered bearings 24 or 26 is mounted in a sintered yoke 22, made in a sintering process in which iron-containing material is sintered, and wherein the sintered bearing materials used are media-permeable, i. H. Gas and / or liquid are permeable.
  • the combination of sintered bearings 24 and 26 and sintered yoke 22 results in improved oil lubrication of the sintered bearings 24 and 26, thereby increasing the life.
  • the sintered abutment 26 can store oil in its pores in the contact area with the plunger 23, and thereby ensure oil lubrication of the rod-rod bearing in the first place.
  • the porous sintered yoke 22, however, ensures the exchange of oil from the armature space 13 of the armature 27 to the rear sintered bearing 24. Without this arrangement, the sintered bearing 24 would have only the gap between sintered bearing 24 and anchor rod 23 for the exchange / pressure compensation available.
  • the switchable magnet assembly Due to the embodiments of the switchable magnet assembly according to the invention to obtain a robust bearing having a higher durability due to improved mating a hard piston wall with the sintered bronze. Also, the switchable magnet assembly gets a better hysteresis due to reduced friction of the armature 6 or 27 and / or the plunger 7 or 23.
  • the components receive an open-porous structure, which ensures an internal pressure equalization in the armature space 13.
  • the desired pressure compensation can take place inside the components.
  • Required treads for the anchor 6 or 27 can be edited if necessary.
  • a material that has been produced in a sintering process can also be used only in such a way that the armature 6 or 27, the guide body 9 and, if necessary, the yoke 5 or 22 are only partially surrounded by porous material.
  • Dependent on the required pressure compensation and field of application shall be chosen to cover the non-sintered parts.

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Abstract

Eine schaltbare Magnetanordnung (1) als Betätigungselement oder Aktor für ein Ventil oder andere Funktionselemente mit einem magnetisierbarem Gehäuse, einer zumindest bereichsweise in dem magnetisierbarem Gehäuse angeordneten Erregerspule (4), einen bei Strombeaufschlagung der Erregerspule (4) axial in einem Lager bewegbaren Anker (6) der einen in Richtung der Betätigung des Aktors gerichteten, in einem Lager geführten axialen Stößel (7) umfasst, einem eine der Stirnseiten des Gehäuses abschließenden Joch (5) und einem die andere Stirnseite des Gehäuses abschließenden konusförmigen Führungskörper (9), wobei der Führungskörper (9) einen axialen Durchgriff für den Stößel (7) aufweist, soll so verbessert werden, dass der Druckausgleich im Magneten ohne Ausgleichsbohrungen im Ankerkolben und/oder im Konus realisiert werden kann. Dazu wird vorgeschlagen, dass der Anker (6) und/oder das Joch (5) und/oder der konusförmige Führungskörper (9) und/oder das Lager von einem magnetisch leitfähigen, mediendurchlässigen Material zumindest umgeben ist oder dieses umgibt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine schaltbare Magnetanordnung als Betätigungselement oder Aktor für ein Ventil oder andere Funktionselemente mit einem magnetisierbarem Gehäuse, einer zumindest bereichsweise in dem magnetisierbarem Gehäuse angeordneten Erregerspule, einen bei Strombeaufschlagung der Erregerspule axial bewegbaren Anker, der einen Ankerkolben und eine in Richtung der Betätigung des Aktors gerichtete axiale Betätigungsstange umfasst, einem eine der Stirnseiten des Gehäuses abschließenden Joch und einem die andere Stirnseite des Gehäuses abschließenden konusförmigen Führungskörper, wobei der Führungskörper einen axialen Durchgriff für die Betätigungsstange aufweist.
  • Eine solche Magnetanordnung ist beispielsweise aus der DE 102 38 840 A1 als Nockenwellenversteller bekannt.
  • An den Anschlüssen elektromagnetisch angetriebener Ventile herrschen bestimmte Anschlussdrücke. Diese können unerwünschte Rückwirkungen auf die Stellung des Ventils habe: Um dies zu verhindern, führt man das Druckniveau eines Anschlusses bis in den Magneten hinein und sorgt dafür, dass die Flächen, auf die der Druck wirkt, gleich groß sind, so dass ein Druckausgleich möglich ist. Zur Übermittlung dieses Druckes Ins Innere des Ankerraumes werden die im Inneren des Magneten angeordneten Teile, wie der Ankerkolben und/oder der Konus und manchmal auch das Joch, mit Längs- und/oder Querbohrungen versehen. Die Herstellung dieser Druckausgleichsbohrungen, insbesondere beim Ankerkolben und beim Konus, ist aufwendig und teuer. Ein weiterer zusätzlicher Nachteil kann aber sein, dass dann, wenn die Querbohrungen nicht symmetrisch angeordnet sind, dies zu unsymmetrischen Kraftwirkungen des Elektromagneten und damit zu erhöhter Schalthysterese führen kann.
  • Derartige Elektromagneten werden z.B. im Automobilbau als Proportionalmagneten zur Nockenwellenverstellung eingesetzt. Die proportionale, drehzahlabhängige Verstellung der Einlass-/ Auslassnockenwelle bei PKW-Motoren dient zur Drehmomentanhebung bei niedrigen Drehzahlen und zur Schadstoff- und Verbrauchsreduzierung. Der verwendete Proportionalmagnet wird in Verbindung mit einem 4/2-Wege-Proportionalventil im Motorraum direkt am Zylinderkopf angeschraubt.
  • Das Eingangssignal des Magneten ist die pulsweitenmodulierte Versorgungsspannung des Bordnetzes. Durch Veränderung des Tastverhältnisses der Spannung wird über den Proportionalmagneten die Ventilkolbenstellung, bzw. der Ölvolumenstrom variabel gesteuert.
  • Durch die Veränderung des Volumenstroms wird die Einlass- und Auslassnockenwelle relativ zur Kurbelwelle verstellt. Diese Verstellung beeinflusst die Steuerzeiten der Auslass- und Einlassventile. Der Hauptvorteil einer Nockenwellenverstellung ist die Reduzierung der Abgasemissionen und die Verbesserung des Drehmomentverlaufs.
  • Der Proportionalmagnet zeichnet sich durch eine geringe Bautellanzahl und durch einfache Montage aus.
  • Aus der EP 1 667 177 A1 ist es bekannt, den Ankerkolben zum Teil aus einem gesinterten Material herzustellen. Dies betrifft insbesondere den axialen Bereich des Ankerkolbens, der als Umhüllung für die Ankerstange dient. Es wird eine Materialpaarung aus gesinterten unmagnetisch mit magnetischem Eisenmaterial vorgeschlagen, um somit die magnetischen Eigenschaften (Verlängerung der Flussführung im Anker) und gleichzeitig eine verbesserte Eigenschaften gegen Verschleiß für die Ankerstange zu erhalten. Die EP 1 667 177 A1 offenbart zwar, dass das gesinterte magnetische Material eine Porosität von 15% oder weniger aufweisen soll, diese Porosität reicht jedoch keinesfalls, um eine für den schnellen Druckausgleich notwendige ausreichende Durchströmung des gesinterten Materials zu gewährleisten. Ein möglicher Druckausgleich oder spezielle Durchströmungseigenschaften werden in der EP 1 667177 A1 auch nicht erwähnt oder angeregt.
  • Die DE 83 17 753 U1 offenbart eine elektromagnetische Stelleinrichtung, deren Druckkörper ebenfalls durch Sintern hergestellt werden kann, hier wird jedoch ein Bindemittel zum Abdichten der Restporosität des gesinterten Druckkörpers vorgeschlagen, so dass die Möglichkeit einer Durchströmung des gesinterten Druckkörpers gegen Null geht. Auch hier sind ein möglicher Druckausgleich oder spezielle Durchströmungseigenschaften weder erwähnt noch angeregt.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, den Druckausgleich im Magneten ohne Ausgleichsbohrungen im Ankerkolben und/oder im Konus zu realisieren.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Anstelle des aus Vollmaterial spanend hergestellten Ankerkolbens, Jochs oder Konus wird erfindungsgemäß mindestens eines dieser Bauteile von einem magnetisch leitfähigen Material gebildet oder zumindest umgeben, das für Medien, wie Luft oder Öl (Gase oder Flüssigkeiten) zum Druckausgleich durchlässig ist. Dabei ist die Dicke und oder Fläche der Bedeckung sowie deren Porosität vom erforderlichen Druckausgleich und Einsatzgebiet abhängig.
  • Regelmäßig werden Porositäten zwischen 20% und 90% benötigt, um eine ausreichende Durchströmung und damit den geforderten Druckausgleich zu gewährleisten.
  • Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Ankerkolben und/oder das Joch und/oder die Lager und/oder der konusförmige Führungskörper aus dem magnetisch leitfähigen, mediendurchlässigen Material herzustellen, um einen optimalen Druckausgleich zu gewährleisten.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das magnetisch leitfähige, mediendurchlässige Material ein offenporiges, magnetisch leitfähiges, schaumartiges Material, beispielsweise gesintertes Metall ist.
  • Erfindungsgemäß können die Laufflächen des Ankerkolbens mechanisch bearbeitet sein.
  • Insbesondere kann die schaltbare Magnetanordnung ein Hubmagnet, beispielsweise ein Proportionalmagnet, sein.
  • In besonders vorteilhafter Weise kann das offenporige, magnetisch leitfähige, schaumartige Material gesintertes, eisenhaltiges, ggf, mit weiteren Legierungselementen vermischtes Material enthalten.
  • Die schaltbare Magnetanordnung kann erfindungsgemäß als Proportionalmagnet zur Nockenwellenverstellung oder als Aktor für eine Verstelldrossel Verwendung findet. Sie werden als Stellorgan in pneumatischen, hydraulischen und Klimasystemen eingesetzt.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen erfindungsgemäßen Proportionalmagneten und
    Fig.2
    eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Proportionalmag- neten.
  • In der Figur 1 ist eine erfindungsgemäße schaltbare Magnetanordnung 1, beispielsweise ein Proportionalmagnet zur Nockenwellenverstellung, mit einem magnetisierbaren topfförmigen Gehäuseteil 2 dargestellt, in dem eine, auf einem Spulenträger 3 aus beispielsweise Kunststoff angebrachte Erregerspule 4 angeordnet ist. Ein im Wesentlichen plattenförmiges magnetisierbares Joch 5 schließt in axialer Richtung das offene topfförmige Gehäuseteil 2 ab. Im Zentrum der Erregerspule 4 ist axial beweglich ein Anker 6 gelagert. Zentral im Anker 6 ist ein Stößel 7 als Betätigungsstange angeordnet, deren vorderes, aus der Magnetanordnung heraus weisendes Ende 8 als eigentlich schaltendes Element für weitere Funktionsteile, etwa einen Ventilschieber, dient.
  • Der Stößel 7 ist zudem in einem fest eingepassten Führungskörper 9 axial beweglich gehalten. Dieser ist konusförmig ausgebildet und in axialer Richtung unterhalb in einem Abstand zu axial verlaufenden Flanschbereichen 10 des Jochs 5 gehalten.
  • Der Führungskörper 9 wird in einer Ausnehmung 11 im Bodenteil des topfförmigen Gehäuseteils 2 gehalten und schließt radial unmittelbar an den Randbereich 12 der Ausnehmung 11 an. Dadurch ist der magnetische Fluss zwischen diesen Teilen gesichert.
  • Durch den axialen Abstand zwischen dem konusförmigen Führungskörper 9 und den Flanschbereichen 10 des Jochs 5 ergibt sich hier für die magnetischen Feldlinien ein zu überbrückender Luftspalt. Bei Bestromung der Erregerspule 4 wirkt eine axiale Kraft auf den Anker 6 ein, so dass dieser einen Hub ausführt und bei dieser Bewegung die mit ihm verpresste Stößel 7 mitnimmt, die beispielsweise auf einen Ventilschieber wirkt und diesen verstellt.
  • Der Anker 6 mit dem darin gehaltenen Stößel 7 sowie der konusförmige Führungskörper 9 sind in einem druckdichten Ankerraum 13 gehalten. Dieser ist durch eine dünnwandige Hülse 14 abgedichtet. Die Hülse 14 ist auf dem die Ausnehmung 11 umgebenden Randbereich 12 des topfförmigen Gehäuseteils 2 axial festgelegt, beispielsweise mit einem Laserschweißverfahren aufgeschweißt, und ermöglicht so das unmittelbare radiale Kontaktieren von topfförmigem Gehäuseteil 2 und konusförmigem Führungskörper 9, um einen unterbrechungsfreien magnetischen Fluss sicherzustellen.
  • Die Verbindung zwischen der Hülse 14 und dem topfförmigen Gehäuseteil 2 ist in der DE 102 38 840 A1 im Detail beschrieben. Die Hülse 14 selbst kann aus einem nicht magnetisierbaren Edelstahl oder dergleichen bestehen. Sie weist lediglich eine mechanische und dichtende, jedoch in der Regel keine magnetische Funktion auf. Die Hülse 14 ist mit einer Schulter 15 versehen, an der sich einerseits im druckdichten Ankerraum 13 der konusförmige Führungskörper 9 und andererseits im Außenraum der Spulenträger 3 abstützen.
  • Die derart zusammengesetzten Teile können in eine Spritzgussform eingesetzt und durch Umspritzen mit Kunststoffmasse 16 fest aneinander gehalten werden. Dabei sind in der Spritzgusseinrichtung ein oder mehrere Niederhalter vorgesehen, durch die das Joch 5 auf den topfförmigen Gehäuseteil 2 gepresst werden, so dass in der so gefertigten Magnetanordnung 1 keine Unterbrechung des magnetischen Flusses zwischen den genannten Teilen entstehen kann, Durch die Einbettung in die Kunststoffmasse 16 erhält man eine stabile Magnetanordnung 1 mit geringem Gewicht.
  • Bei der Herstellung des Oberteils des Gehäuses mittels der im Spritzgießverfahren erstellten Kunststoffmasse 16 kann gleichzeitig ein Anschlussflansch für die gesamte Magnetanordnung 1 gespritzt werden, wobei durch entsprechende Ausbildung der Spritzform Befestigungsansätze 17, etwa Bohrungen für Befestigungsschrauben, in der Kunststoffmasse 18 gebildet werden. Eine eingegossene Metallbewehrung 18 in den Befestigungsansätzen 17 kann deren Stabilität erhöhen. Neben den mechanischen Befestigungsansätzen 17 wird auch noch ein Stecker 19 für eine elektrische Kontaktierung der Erregerspule 4 in der Kunststoffmasse 16 integriert. Dadurch ergibt sich eine besonders kompakte Bauform unter Verwendung eines Minimums an Bauteilen. Auch in einem von außen vibrationsbehafteten Dauerbetrieb ist ein stabiles Aneinanderhalten aller umgossenen Teile gewährleistet. Die Kunststoffmasse 16 isoliert zusätzlich noch die strombeaufschlagten Teile von und nach außen.
  • Mit der Magnetanordnung 1 kann ein Regelorgan gebildet werden, bei dem der Ventilschieber nun nicht mehr als Einheit mit dem Anker 6 der Magnetanordnung 1 ausgebildet, sondern von diesem entkoppelt ist. Dadurch kann die axiale Bauhöhe erheblich verringert werden. Der Ventilschieber kann von dem Stößel 7 im Druckbetrieb gegen eine Rückstellfeder beaufschlagt werden. Zur Abdichtung der Verbindung zwischen Magnetanordnung 1 und Ventil kann ein O-Ring 20 dienen.
  • Erfindungsgemäß kann nun der Anker 6, das Joch 5 und/oder die Lager 24 bzw. 26 und/ oder der konusförmige Führungskörper 9, die üblicherweise in spanender Weise aus Vollmaterial hergestellt sind, zumindest teilweise aus einem offenporigen, magnetisch leitfähigen, schaumartigen Material erstellt sein, das insbesondere mediendurchlässig ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass diese Bauelemente, der Anker 6, das Joch 5 und/oder der Führungskörper 9, durch Sinterung erstellt werden.
  • Dadurch, dass diese Bauelemente aufgrund der Verwendung eines in einem Sinterprozess hergestellten Materials eine offenporöse Struktur erhalten, wird ein innerer Druckausgleich im Ankerraum sichergestellt, der im Inneren der Bauelemente stattfinden kann, ohne dass zusätzliche Bohrungen eingebracht werden müssen. Benötigte Laufflächen für den Anker 6 können ggf. bearbeitet werden. Die Aufschlaggeschwindigkeit des beweglichen Ankers 6 an seinen Aufprallflächen ist hauptsächlich von der Porengröße des verwendeten porösen Materials abhängig.
  • Als geeignetes offenporiges, magnetisch leitfähiges, schaumartiges Material kann beispielsweise das aus einem Prospekt der Fa. Hoeganaes mit dem Druckvermerk 0001-AsPA bekannte gesinterte eisenhaltige Material in einer Phosphorlegierung mit dem Handelsnamen Ancorsteel® verwendet werden, das für den Einsatz in derartigen Magneten vorgesehen sein kann.
  • In der Figur 2 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen schaltbaren Magnetanordnung 21 dargestellt, die beispielsweise ein Proportionalmagnet zur Nockenwellenverstellung sein kann. Das magnetisierbare topfförmige Gehäuseteil 2, der Spulenträger 3 und die Erregerspule 4 können genauso wie beim Gegenstand gemäß Figur 1 aufgebaut sein. Ein topfförmiges magnetisierbares Joch 22 schließt das offene topfförmige Gehäusetell 2 in axialer Richtung ab, wobei das Joch 22 und das topfförmige Gehäuseteil 2 In axialer Richtung in einem Abstand gehalten sind. Ein Stößel 23 ist im Zentrum des topfförmigen magnetisierbaren Jochs 22 von einem Sinterlager 24 gehalten, das in einer Öffnung einer vorstehenden Lagerbuchse 25 eingeführt ist. Weiterhin ist der Stößel 23 in einem in der Mitte des konusförmigen Führungskörpers 9 angeordneten Gegenlager 26 aus gesintertem Material geführt. Ein Anker 27 umgibt den Stößel 23 und ist mit ihm beispielsweise durch Schweißpunkte verbunden. Der Anker 27 weist in seiner dem Joch 22 zugewandten Seite eine ringförmige, den Stößel 23 umgebene Vertiefung auf, in das die vorstehende Lagerbuchse 25 eingreift.
  • In dieser Ausführungsform der schaltbaren Magnetanordnung 21 wird der Stößel 23 nur im konusförmigen Führungskörper 9 und im Joch 22 in den zwei Sinterlagern 24 und 26 gelagert. Eines der beiden Sinterlager 24 oder 26 ist in einem gesinterten Joch 22 gelagert, hergestellt in einem Sinterprozess in dem eisenhaltiges Material gesintert wird, und wobei die verwendeten Sinterlagerstoffe mediendurchlässig, d. h. Gas- und/oder Flüssigkeits-durchlässig sind. Beim axialen Hub des Ankers und damit der Bewegung des Stößels 23 wird der Ankerraum 13 zwischen dem Anker 27 und dem Gehäuseteil 2 verändert, wobei sich der Druck in diesem Ankerraum 13 bis ggf. zum Sinterlager 24 hin verändert. Durch diese Pumpbewegung kann Öl hin- und hergepumpt werden, eventuell sogar durch das gesinterte Joch 22 hindurch. Dabei ist darauf zu achten, dass der Porenanteil des Sinterwerkstoffes nicht besonders groß sein darf, da auch hier bestimmte magnetische Eigenschaften benötigt werden. Die Kombination aus gesinterten Lagern 24 und 26 und gesintertem Joch 22 führen zu einer verbesserten Ölschmierung der Sinterlager 24 und 26, und damit zu einer Erhöhung der Lebensdauer. Das gesinterte Gegenlager 26 kann in seinen Poren im Kontaktbereich zum Stößel 23 Öl einlagern, und hierdurch eine Ölschmierung des Stangen-Stangenlagers überhaupt erst gewährleisten. Das poröse gesinterte Joch 22 hingegen gewährleistet den Austausch von Öl vom Ankerraum 13 des Ankers 27 zum hinteren Sinterlager 24. Ohne diese Anordnung hätte das Sinterlager 24 nur den Spalt zwischen Sinterlager 24 und Ankerstange 23 für den Austausch/Druckausgleich zur Verfügung.
  • Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausführungen der schaltbaren Magnetanordnung erhält man ein robustes Lager, das eine höhere Haltbarkeit aufgrund verbesserter Paarung einer harten Kolbenwand mit der Sinterbronze aufweist. Auch bekommt die schaltbare Magnetanordnung eine bessere Hysterese aufgrund reduzierter Reibung des Ankers 6 oder 27 und/oder der Stößel 7 oder 23.
  • Zusätzlich erhält man ein solides Joch mit verbesserter magnetischer Effizienz, so dass bei gleicher magnetischer Kraft die Installationshöhe des Magneten reduziert werden kann.
  • Dadurch, dass das Material von Anker 6 oder 27, Joch 5 oder 22 und/oder konusförmigem Führungskörper 9 erfindungsgemäß mediendurchlässig ausgebildet ist, erhalten die Bauelemente eine offenporöse Struktur, die einen inneren Druckausgleich im Ankerraum 13 sicherstellt. Der gewünschte Druckausgleich kann im Inneren der Bauelemente stattfinden. Benötigte Laufflächen für den Anker 6 oder 27 können ggf. bearbeitet werden.
  • Da das Material selbst den gewünschten Druckausgleich gewährleistet, kann auf aufwendige und damit teure Fertigungsprozesse, wie beispielsweise das Einbringen von Querlochbohrungen, verzichtet werden. Auch eine Befestigung weiterer Bauteile, wie Distanzelemente etc., ist weiterhin möglich, Sacklochbohrung, in die im Anker 6 oder 27, im Führungskörper 9 oder Joch 5 bzw. 22 Antiklebscheiben montiert werden, können sogar direkt im Sinterprozess selbst erstellt werden, so dass sich der Aufwand für Nachbearbeitungen reduziert.
  • Insbesondere in Bezug auf die Lagerung der von dem Anker abragenden Stößel 7 oder 23 als Betätigungsstange ergeben sich bei der Verwendung des offenporigen Materials erhebliche Vorteile. Zusätzliche Lagerungen bzw. Verschleißschutzschichten können zumindest für hydraulische Anwendungen entfallen, da die offenporige Struktur der Oberfläche es erlaubt, Schmierstoffe einzulagern, die nach Verbrauch aus Räumen im Inneren des Ankers 6 oder 27, des Führungskörpers 9 oder des Joches 5 bzw. 22 nachgeliefert werden können.
  • Ein Material, das in einem Sinterprozess hergestellt wurde, kann auch nur derart eingesetzt werden, dass der Anker 6 oder 27, der Führungskörper 9 und ggf, auch das Joch 5 oder 22 nur teilweise von porösem Material umgeben sind. In Abhängigkeit von dem erforderlichen Druckausgleich und Einsatzgebiet ist die Bedeckung der nicht gesinterten Teile zu wählen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1.
    Magnetanordnung
    2.
    topfförmiger Gehäuseteil
    3.
    Spulenträger
    4.
    Erregerspule
    5.
    Joch
    6.
    Anker
    7.
    Stößel
    8.
    Ende
    9.
    Führungskörper (Konus)
    10.
    Flanschbereich des Jochs
    11.
    Ausnehmung
    12.
    Randbereich
    13.
    Ankerraum
    14.
    Hülse
    15.
    Schulter
    16.
    Kunststoffmasse
    17.
    Befestigungsansätze
    18.
    Metallbewehrung
    19.
    Stecker
    20.
    O-Ring
    21.
    Magnetanordnung
    22.
    Joch
    23.
    Stößel
    24.
    Lager
    25.
    Lagerbuchse
    26.
    Gegenlager
    27.
    Anker

Claims (9)

  1. Schaltbare Magnetanordnung (1, 21) als Betätigungselement oder Aktor für ein Ventil oder andere Funktionselemente mit einem magnetisierbarem Gehäuse, einer zumindest bereichsweise in dem magnetisierbarem Gehäuse angeordneten Erregerspule (4), einen bei Strombeaufschlagung der Erregerspule (4) axial in einem Lager (24) bewegbaren Anker (6, 27), der einen in Richtung der Betätigung des Aktors gerichteten, in einem Lager (26) geführten axialen Stößel (7, 23) umfasst, einem eine der Stirnseiten des Gehäuses abschließenden Joch (5, 22) und einem die andere Stirnseite des Gehäuses abschließenden konusförmigen Führungskörper (9), wobei der Führungskörper (9) einen axialen Durchgriff für den Stößel (7, 23) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Anker (6, 27) und/oder das Joch (5, 22) und/oder der konusförmige Führungskörper (9) und/oder das Lager (24, 26) von einem magnetisch leitfähigen, mediendurchlässigen Material zumindest umgeben ist oder dieses umgibt.
  2. Schaltbare Magnetanordnung (1, 21) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Anker (6, 27) und/oder das Joch (5, 22) und/oder der konusförmige Führungskörper (9) und/oder das Lager (24, 26) aus dem magnetisch leitfähigen, madiendurchlässigen Material besteht.
  3. Schaltbare Magnetanordnung (1, 21) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das magnetisch leitfähige, mediendurchlässige Material ein offenporiges, magnetisch leitfähiges, schaumartiges Material ist.
  4. Schaltbare Magnetanordnung (1, 21) nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das offenporige Material gesintertes Metall ist.
  5. Schaltbare Magnetanordnung (1, 21) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Laufflächen des Ankers (6, 27) mechanisch bearbeitet sind.
  6. Schaltbare Magnetanordnung (1, 21) nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das offenporige, magnetisch leitfähige, schaumartige Material ein gesintertes, eisenhaltige, ggf. mit weiteren Legierungselementen vermischtes Material ist.
  7. Schaltbare Magnetanordnung (1, 21) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die schaltbare Magnetanordnung (1, 21) ein Proportionalmagnet ist.
  8. Schaltbare Magnetanordnung (1, 21) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sie als Aktor einer Verstelldrossel für hydraulische, pneumatische und ähnliche Systeme Verwendung findet.
  9. Schaltbare Magnetanordnung (1, 21) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sie als Proportionalmagnet zur Nockenwellenverstellung Verwendung findet.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011104057A1 (de) * 2010-02-23 2011-09-01 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Nockenwellenverstellvorrichtung
CN106050468A (zh) * 2016-07-22 2016-10-26 绵阳富临精工机械股份有限公司 一种电磁铁密封结构
CN111181351A (zh) * 2018-11-09 2020-05-19 Svm舒尔茨管理有限责任两合公司 具有支承件的电磁致动器
FR3125573A1 (fr) * 2021-07-20 2023-01-27 Valeo Systemes De Controle Moteur Actionneur pour un système de transmission de véhicule automobile

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013211816A1 (de) 2013-06-21 2014-12-24 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Elektromagnetische Schaltvorrichtung
JP6536472B2 (ja) 2016-04-28 2019-07-03 株式会社デンソー ソレノイド
DE102018127583A1 (de) * 2018-11-06 2020-05-07 ECO Holding 1 GmbH Aktuator und Verfahren zum Herstellen eines Aktuators

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8317753U1 (de) 1984-11-29 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Stelleinrichtung
DE19537382A1 (de) * 1995-10-07 1997-04-10 Bosch Gmbh Robert Elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere Brennstoffeinspritzventil
DE10238840A1 (de) 2002-08-23 2004-03-04 Thomas Magnete Gmbh Magnetanordnung
EP1667177A1 (de) 2003-09-17 2006-06-07 Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. Gesinterter beweglicher eisenkern und verfahren zu seiner herstellung
DE102005048732A1 (de) * 2005-10-12 2007-04-19 Schaeffler Kg Hydraulisches Wegeventil

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19716185A1 (de) * 1997-04-18 1998-10-22 Zahnradfabrik Friedrichshafen Elektromagnetisch betätigtes Druckregelventil

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8317753U1 (de) 1984-11-29 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Stelleinrichtung
DE19537382A1 (de) * 1995-10-07 1997-04-10 Bosch Gmbh Robert Elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere Brennstoffeinspritzventil
DE10238840A1 (de) 2002-08-23 2004-03-04 Thomas Magnete Gmbh Magnetanordnung
EP1667177A1 (de) 2003-09-17 2006-06-07 Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. Gesinterter beweglicher eisenkern und verfahren zu seiner herstellung
DE102005048732A1 (de) * 2005-10-12 2007-04-19 Schaeffler Kg Hydraulisches Wegeventil

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011104057A1 (de) * 2010-02-23 2011-09-01 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Nockenwellenverstellvorrichtung
CN102762823A (zh) * 2010-02-23 2012-10-31 谢夫勒科技股份两合公司 凸轮轴调节装置
US8991343B2 (en) 2010-02-23 2015-03-31 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Camshaft adjusting device
CN102762823B (zh) * 2010-02-23 2016-01-20 舍弗勒技术股份两合公司 凸轮轴调节装置
CN106050468A (zh) * 2016-07-22 2016-10-26 绵阳富临精工机械股份有限公司 一种电磁铁密封结构
CN111181351A (zh) * 2018-11-09 2020-05-19 Svm舒尔茨管理有限责任两合公司 具有支承件的电磁致动器
FR3125573A1 (fr) * 2021-07-20 2023-01-27 Valeo Systemes De Controle Moteur Actionneur pour un système de transmission de véhicule automobile

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