EP4176454A1 - Elektromagnet und verfahren zum montieren eines elektromagneten - Google Patents

Elektromagnet und verfahren zum montieren eines elektromagneten

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EP4176454A1
EP4176454A1 EP21739330.5A EP21739330A EP4176454A1 EP 4176454 A1 EP4176454 A1 EP 4176454A1 EP 21739330 A EP21739330 A EP 21739330A EP 4176454 A1 EP4176454 A1 EP 4176454A1
Authority
EP
European Patent Office
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assembly
core
guide element
cover
electromagnet
Prior art date
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Pending
Application number
EP21739330.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Berthold Herrmann
Halim Celik
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Pierburg GmbH
Original Assignee
Pierburg GmbH
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • H01F7/121Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position
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    • H01F2007/062Details of terminals or connectors for electromagnets

Definitions

  • the invention relates to an electromagnet with an armature which is arranged in a translationally displaceable manner in a guide element, a core and a coil.
  • the invention also relates to a method for assembling an electromagnet.
  • Electromagnets in particular those that are used to operate valves, are generally known and are described in a large number of applications.
  • the magnetic force of attraction generated by energizing a coil is used to pull an armature in the direction of a core, a magnetic circuit being closed by the core, the armature, a yoke and any magnetic return elements that may be present.
  • electromagnet is disclosed in EP 2 966 329 A1, for example.
  • the electromagnet has a housing in which a coil carrier with a wound coil is arranged, a return element being provided at each of the axial ends of the coil carrier.
  • the coil carrier radially surrounds a guide pot in which a translatory moving armature and a pressed-in core are arranged.
  • electromagnet has a relatively large number of individual components which have to be assembled individually and which require many individual assembly steps.
  • the task is therefore to provide an electromagnet with a reduced number of individual components and to simplify the assembly of such an electromagnet. This object is achieved by an electromagnet with the features of main claim 1.
  • a pre-assembly assembly which comprises the guide element and the coil, the core having an axially extending annular projection into which the pre-assembly assembly is inserted, the assembly of the electromagnet can be simplified.
  • the metallic guide element serves as the carrier of the pre-assembly assembly, the coil with its coil carrier being attached to the guide element in a pre-assembly step.
  • the pre-assembly assembly is thus assembled in a simple and inexpensive manner.
  • the pre-assembly assembly is connected to the core.
  • the core has an annular projection into which the preassembly assembly is inserted and attached to the annular projection.
  • Such a configuration of the electromagnet reduces the manufacturing effort and the assembly effort.
  • the number of individual components of the electromagnet is reduced in that the annular projection of the core radially surrounds a large part of the assembly assembly and thereby forms the largest part of the housing of the electromagnet.
  • the pre-assembly assembly preferably comprises a cover and a plug electrically connected to the coil, the cover being fastened, for example glued, to the guide element.
  • the cover, together with the annular projection of the core forms the housing of the electromagnet, whereby no separate housing is required.
  • the plug is preferably made in one piece with the cover, which reduces the manufacturing cost.
  • the cover, together with the annular projection of the core forms the housing of the electromagnet, whereby no separate housing is required. As a result, the assembly effort and the manufacturing effort can be reduced, with no separate housing having to be manufactured and assembled.
  • the pre-assembly assembly has the anchor.
  • the pre-assembly assembly preferably comprises a spring, the spring being arranged between the cover and the armature. This further simplifies the assembly of the electromagnet.
  • the inner circumferential surface of the annular projection preferably has an annular shoulder, the guide element resting axially on the annular shoulder.
  • the pre-assembly subassembly is fastened to the ring projection of the core via the guide element, the ring projection having the annular shoulder on its end facing the pre-assembly assembly, on which the guide element rests axially.
  • the assembly of the pre-assembly assembly can take place with the aid of a force-displacement monitoring system, an upper edge of the ring projection of the core serving as a reference for the press-in depth.
  • the pre-assembly assembly can preferably be inserted into the core in all positions rotated about an axial axis.
  • the component that can be connected to the ring protrusion of the core, for example the radial fastening protrusion of the guide element, and the ring protrusion of the core have a rotationally symmetrical contour, so that the pre-assembly assembly can be inserted into the ring protrusion in any rotational position and connected to the ring protrusion.
  • the radially aligned connector can be aligned in the direction of rotation as required, adapted to the installation position.
  • the guide element has a sleeve and a fastening projection extending radially from the outer circumferential surface of the sleeve, the fastening projection being fastened to the annular projection of the core.
  • the inner circumferential surface of the sleeve serves to guide the axially movable armature and its outer circumferential surface to accommodate the coil, the coil being pushed onto the guide element at a first axial end of the sleeve.
  • the radially extending fastening projection serves, on the one hand, as an axial stop for the axially plugged-on coil and, on the other hand, to fasten the preassembly assembly to the annular projection of the core.
  • the radial fastening projection of the guide element projects radially beyond the coil and is fastened to the annular projection of the core with the section which projects radially beyond the coil. This becomes the
  • Preassembly assembly attached to the core exclusively by the guide element.
  • the guide element preferably has a nickel coating or zinc-nickel coating on its guide surface and / or the armature on its outer circumferential surface radially facing the guide element. This reduces the friction between the guide surface of the guide element and the outer circumferential surface of the armature during an adjustment movement of the armature.
  • the cover is preferably fastened to the guide element in a form-fitting manner and / or via an adhesive connection, which simplifies the fastening of the cover to the guide element.
  • the guide element is fastened positively to the cover, the guide element having a projection extending axially towards the cover and the cover having a projection extending axially towards the guide element, the projections being interlocked with one another.
  • the fastening of the cover to the guide element can be simplified, the assembly of the cover on the guide element taking place exclusively by inserting or pushing the projection provided on the cover into or onto the projection provided on the guide element.
  • the ring projection of the core and the cover essentially form the housing of the electromagnet.
  • the core has a central, cylindrical section, the annular projection and a connecting section arranged between the cylindrical section and the annular projection, the connecting section being pressed, screwed and / or glued to the flow housing.
  • the connecting section When the connecting section is screwed, the core rests flat on the flow housing via the connecting section and has a plurality of through bores through which the screws are inserted.
  • the flow housing has several threaded bores corresponding to the through bores, into which the screws are screwed. When the preassembly assembly is dismantled, the through-holes are accessible via the annular recess.
  • Such a configuration of the core allows the core to be screwed to the flow housing in a space-saving manner.
  • connection section When the connection section is glued to the flow housing, the core is placed on the flow housing, an adhesive layer being applied beforehand to a connection surface on the flow housing or on the core.
  • pressing the core is on one Axial projection of the flow housing pushed on and a press connection established.
  • the flow housing preferably has a centering element which engages in a centering opening provided on the core.
  • the assembly of the core on the flow housing can be simplified, the core being radially pre-positioned by inserting the centering element into the opening provided on the core and then screwed.
  • the centering element can be formed on the core and the associated opening on the flow housing. When the core is pressed on the flow housing, the centering element serves as an axial projection which, with an outer surface, forms a press connection with an inner surface of the centering opening.
  • the object is also achieved by a method for assembling an electromagnet according to one of claims 1 to 12, wherein the guide element and the coil and the armature, the plug, the cover and / or the spring are assembled to form a pre-assembly, the pre-assembly then is inserted into the axially extending annular projection of the core.
  • the pre-assembly subassembly necessarily has the guide element and the coil, with the armature, the plug, the cover and the spring optionally being able to be contained in the pre-assembly subassembly in different designs.
  • the pre-assembly assembly can have the guide element, the coil, the cover and the plug.
  • the preassembly assembly can have the guide element, the coil, the armature and the spring. This simplifies the assembly of the electromagnet.
  • the core is preferably screwed, pressed and / or glued to a flow housing. This can result in one over the lifespan reliable connection of the core to an adjacent component, in particular to the flow housing, can be established.
  • the preassembly assembly is preferably fastened to the core via an adhesive connection or a press connection, as a result of which a reliable connection can be established between the preassembly assembly and the core.
  • a press tool acts on an axial contact surface of the pre-assembly assembly, the available axial contact surface extending over an angular range of at least 270 °.
  • Component of the electromagnet can be prevented.
  • An electromagnet which has a reduced number of individual components and which can be assembled more easily and cost-effectively.
  • Two exemplary embodiments of an electromagnet according to the invention are shown in the figures and are described below.
  • Figure 1 shows a cross section of a first embodiment of an electromagnet according to the invention
  • Figure 2 shows a cross section of a second embodiment of an electromagnet according to the invention.
  • the electromagnet 10 comprises a coil 12 which is wound on a coil carrier 14, an armature 16, a core 20 and a guide element 70.
  • the core 20 is made in one piece and has a cylindrical, central section 22, an axially extending annular projection 24 and a connecting section 26, the annular projection 24 being arranged coaxially to the central, cylindrical section 22 and the connecting section 26 extending radially from the central section 22 extends up to the annular projection 24.
  • the central, cylindrical section 22, the connecting section 26 and the annular projection 24 delimit an annular space 28 in which the coil carrier 14 with the coil 12 wound thereon is arranged.
  • the coil carrier 14 and the coil 12 are arranged radially in sections between the central, cylindrical portion 22 and the annular projection 24, so that the coil 12 and the coil carrier 14 radially surround the central, cylindrical portion 22 of the core 20 and the annular projection 24 radially to the Coil 12 is adjacent.
  • the core 20 rests against a flow housing 32 with a contact surface 30 provided at one axial end and is screwed to it.
  • a plurality of axially extending through bores 40 are provided in the connecting section 26 and the flow housing 32 has a plurality of threaded bores 42 corresponding to the through bores 40, one screw 44 being pushed through the through opening 40 and screwed into the threaded bore 42 formed on the flow housing 32 is.
  • the flow housing 32 has an axially extending, circular ring-shaped centering element 46 which engages in a corresponding recess 48 on the core 20.
  • the centering element 46 is inserted into the recess 48, as a result of which the core 20 is prepositioned in the radial direction.
  • the core 20 is then pre-positioned in the circumferential direction by means of an auxiliary tool until the through bores 40 overlap with the corresponding threaded bores 42 and the screws 44 can be screwed in.
  • the cylindrical, middle section 22 has on the contact surface 30 an axially extending blind hole 50 which forms the recess 48 and in which a valve body 52 engages.
  • the valve body 52 is axially pretensioned in the direction of the armature 16 by a spring 54 designed as a helical spring and extends through an opening 56 formed in the bottom of the blind hole 50, the valve body 52 axially in contact with the armature 16 with the end face facing the armature 16.
  • a spring 54 designed as a helical spring and extends through an opening 56 formed in the bottom of the blind hole 50, the valve body 52 axially in contact with the armature 16 with the end face facing the armature 16.
  • the armature 16 is arranged so as to be axially movable, the armature 16 being guided in a translatory manner by a guide element 70.
  • the guide element 70 comprises a sleeve 72 which is arranged coaxially to the axially movable armature 16, and a fastening projection 74 extending radially from an outer circumferential surface of the sleeve 72. Coating provided, whereby the friction between the two surfaces during a translational movement of the armature 16 is reduced.
  • a cover 80 is attached to the end of the guide element 70 axially facing away from the core 20.
  • the guide element 70 has an annular projection 76 extending axially towards the cover 80 and the cover 80 has an annular projection 82 extending axially towards the guide element 70, the projection 82 provided on the cover 80 on the projection provided on the guide element 70 76 is attached and is locked via locking elements 84.
  • a compression spring 86 is arranged between the cover 80 and the armature 16, so that the armature 16 is axially loaded in the direction of the valve body 52 and against the spring force of the spring 54 by the compression spring 86.
  • the electromagnet 10 When the electromagnet 10 is not energized, the valve body 52 and the armature 16 are held in a first position by the springs 54, 86, the spring force of the spring 54 being higher than the spring force of the spring 86.
  • the coil 12 is energized, a magnetic field arises which runs through the cylindrical, central section 22 of the core 20, the connecting section 26 of the core 20, the annular projection 24 of the core 20, the guide element 70 and through the armature 16.
  • This magnetic field causes a magnetic force acting on the armature 16, the sum of the magnetic force acting on the armature 16 and the spring force of the spring 86 exceeding the spring force of the spring 54, whereby the armature 16 and the valve body 52 are moved into a second position.
  • the coil carrier 14, the coil 12, the guide element 70, the armature 16 and the cover 80 with the plug 18 form a pre-assembly assembly 90, the pre-assembly assembly 90 being inserted into the annular projection 24 of the core 20.
  • the guide element 70 serves as a carrier for the pre-assembly assembly 90, the cover 80 and the coil carrier 14 being fastened to the guide element 70 at the opposite axial ends of the guide element 70.
  • the armature 16 is arranged in the guide element 70 and the plug 18 is produced in one piece with the cover 80.
  • the core 20 is screwed to the flow housing 32 in the first step.
  • the core 20 is placed on the flow housing 32 in such a way that the centering element 46 provided on the flow housing 32 is arranged in the opening 48 on the core 20 that corresponds to it.
  • the core 20 is then rotated in the direction of rotation by means of an auxiliary device until the through openings 40 overlap with the threaded bores 42.
  • the screws 44 are then inserted through the respective through-bore 40 via the circular space 28 and screwed into the threaded bores 42.
  • the preassembled preassembly assembly 90 is fastened to the core 20.
  • the pre-assembly assembly 90 is inserted axially into a space radially delimited by the annular projection 24, the coil 12 and the coil carrier 14 being pushed onto the central, cylindrical section 22 of the core 20. It is fastened by the radially extending fastening projection 74 of the guide element 70, the pre-assembly assembly 90 being inserted into the annular projection 24 of the core 20 until the fastening projection 74 rests axially on an annular shoulder 25 of the annular projection 24. Besides, the
  • Fastening projection 74 is pressed onto the inner peripheral surface of the annular projection 24 of the core 20 via its outer circumferential surface, the outer diameter of the fastening projection 74 being slightly larger than the inner diameter of the annular projection 24 in the area of the annular shoulder 25.
  • the pre-assembly assembly 90 is thus fastened to the core 20 via a press connection between the guide element 70 and the annular projection 24.
  • the ring projection 24 and the guide element 70 can be glued to one another.
  • the outer circumferential surface of the fastening projection 74 and the inner circumferential surface of the annular projection 24 have a circular cross section, as a result of which the pre-assembly assembly 90 can be installed in the core 20 in all positions rotated about the axial axis 17.
  • the second embodiment of the electromagnet 10 shown in Figure 2 differs only in an alternative fastening of the core 20 to the flow housing 32, the core 20 being pressed via the centering element 46 and the recess 48 on the flow housing 32 and via the axial contact surface 30 with the Flow housing 32 is glued.
  • An adhesive layer 100 is provided between the contact surface 30 and the flow housing 32.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten mit einem Anker (16), welcher translatorisch in einem Führungselement (70) verschiebbar angeordnet ist, einem Kern (20) und einer Spule (12), wobei eine Vormontagebaugruppe (90) vorgesehen ist, welche das Führungselement (70) und die Spule (12) umfasst, wobei der Kern (20) einen axial erstreckenden Ringvorsprung (24) aufweist, in welchen die Vormontagebaugruppe (90) eingesteckt ist.

Description

B E S C H R E I B U N G Elektromagnet und Verfahren zum Montieren eines
Elektromagneten
Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten mit einem Anker, welcher translatorisch in einem Führungselement verschiebbar angeordnet ist, einem Kern und einer Spule. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Montieren eines Elektromagneten.
Elektromagneten, insbesondere solche, die zur Betätigung von Ventilen eingesetzt werden sind allgemein bekannt und werden in einer Vielzahl von Anmeldungen beschrieben. Dabei wird die durch eine Bestromung einer Spule erzeugte magnetische Anziehungskraft genutzt, um einen Anker in Richtung eines Kerns zu ziehen, wobei durch den Kern, den Anker, einen Joch und gegebenenfalls vorhandene magnetische Rückschlusselemente ein magnetischer Kreis geschlossen wird.
Ein derartiger Elektromagnet wird beispielsweise in der EP 2 966 329 Al offenbart. Das Elektromagnet weist ein Gehäuse auf, in welchem ein Spulenträger mit einer aufgewickelten Spule angeordnet ist, wobei an den axialen Enden des Spulenträgers jeweils ein Rückschlusselement vorgesehen ist. Der Spulenträger umgibt radial einen Führungstopf, in welchem ein translatorischer bewegender Anker und ein eingepresster Kern angeordnet sind.
Nachteilig an einem derartigen Elektromagneten ist, dass der Elektromagnet relativ viele Einzelkomponenten aufweist, welche einzeln montiert werden müssen und viele einzelne Montageschritte erfordern. Es stellt sich daher die Aufgabe, einen Elektromagneten mit einer reduzierten Anzahl an Einzelkomponenten zur Verfügung zu stellen und die Montage eines derartigen Elektromagneten zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird durch einen Elektromagneten mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass eine Vormontagebaugruppe vorgesehen ist, welche das Führungselement und die Spule umfasst, wobei der Kern einen axial erstreckenden Ringvorsprung aufweist, in welchen die Vormontagebaugruppe eingesteckt ist, kann die Montage des Elektromagneten vereinfacht werden. Als Träger der Vormontagebaugruppe dient das metallische Führungselement, wobei in einem Vormontageschritt an dem Führungselement die Spule mit ihrem Spulenträger befestigt wird. Damit wird die Vormontagebaugruppe auf eine einfache und kostengünstige Weise montiert. Im Endmontageschritt wird die Vormontagebaugruppe mit dem Kern verbunden. Hierzu weist der Kern einen Ringvorsprung auf, in welchen die Vormontagebaugruppe eingesteckt wird und am Ringvorsprung befestigt wird.
Durch eine derartige Ausgestaltung des Elektromagneten werden der Herstellungsaufwand und der Montageaufwand reduziert.
Außerdem wird die Anzahl der Einzelkomponenten des Elektromagneten reduziert, indem der Ringvorsprung des Kerns einen großen Teil der Montagebaugruppe radial umgibt und dadurch den größten Teil des Gehäuses des Elektromagneten bildet.
Vorzugsweise umfasst die Vormontagebaugruppe einen Deckel und einen mit der Spule elektrisch verbundenen Stecker, wobei der Deckel am Führungselement befestigt, beispielsweise verklebt, ist. Der Deckel bildet gemeinsam mit dem Ringvorsprung des Kerns das Gehäuse des Elektromagneten, wobei kein separates Gehäuse erforderlich ist. Dadurch können der Montageaufwand und der Herstellungsaufwand reduziert werden, wobei kein separates Gehäuse hergestellt und montiert werden muss. Vorzugsweise ist der Stecker einstückig mit dem Deckel ausgeführt, wodurch der Herstellungsaufwand reduziert wird. Der Deckel bildet gemeinsam mit dem Ringvorsprung des Kerns das Gehäuse des Elektromagneten, wobei kein separates Gehäuse erforderlich ist. Dadurch können der Montageaufwand und der Herstellungsaufwand reduziert werden, wobei kein separates Gehäuse hergestellt und montiert werden muss.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Vormontagebaugruppe den Anker auf. Vorzugsweise umfasst die Vormontagebaugruppe eine Feder, wobei die Feder zwischen dem Deckel und dem Anker angeordnet ist. Dadurch wird die Montage des Elektromagnets nochmals vereinfacht.
Vorzugsweise weist die Innenumfangsfläche des Ringvorsprungs einen Ringabsatz auf, wobei das Führungselement axial an dem Ringabsatz anliegt. Die Vormontagebaugruppe ist über das Führungselement an dem Ringvorsprung des Kerns befestigt, wobei der Ringvorsprung an seinem der Vormontagebaugruppe zugewandten Ende den Ringabsatz aufweist, an welchem das Führungselement axial anliegt. Dadurch wird die Montage der Vormontagebaugruppe vereinfacht, indem die Endlage der Vormontagebaugruppe durch den Ringabsatz vordefiniert ist, wobei die Vormontagebaugruppe soweit in den Ringvorsprung eingesteckt werden muss bis das Führungselement gegen den Ringabsatz anliegt. Eine Falschmontage kann dadurch verhindert werden. Alternativ kann die Montage der Vormontagebaugruppe mit Hilfe einer Kraft-Weg- Überwachung erfolgen, wobei als Referenz der Einpresstiefe eine obere Kante des Ringvorsprungs des Kerns dient. Vorzugsweise ist die Vormontagebaugruppe in allen um eine Axialsachse verdrehten Positionen in den Kern einsteckbar. Die mit dem Ringvorsprung des Kerns verbindbare Komponente, beispielsweise der radiale Befestigungsvorsprung des Führungselements, und der Ringvorsprung des Kerns weisen eine rotationssymmetrische Kontur auf, so dass die Vormontagebaugruppe in einer beliebigen Drehposition in den Ringvorsprung eingesteckt und mit dem Ringvorsprung verbunden werden kann. Dadurch kann der radial ausgerichtete Stecker bedarfsgerecht, an die Einbauposition angepasst in Drehrichtung ausgerichtet werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Führungselement eine Hülse und einen von der Außenumfangsfläche der Hü Ise radial erstreckenden Befestigungsvorsprung auf, wobei der Befestigungsvorsprung am Ringvorsprung des Kerns befestigt ist. Die Hülse dient mit ihrer Innenumfangsfläche der Führung des axial beweglichen Ankers und mit ihrer Außenumfangsfläche der Aufnahme der Spule, wobei die Spule an einem ersten axialen Ende der Hülse auf das Führungselement aufgesteckt ist. Der radial erstreckende Befestigungsvorsprung dient zum einen als axialer Anschlag für die axial aufgesteckte Spule und zum anderen zur Befestigung der Vormontagebaugruppe an dem Ringvorsprung des Kerns. Dabei überragt der radiale Befestigungsvorsprung des Führungselements die Spule radial und ist mit dem die Spule radial überragenden Abschnitt an dem Ringvorsprung des Kerns befestigt. Damit wird die
Vormontagebaugruppe ausschließlich durch das Führungselement an dem Kern befestigt.
Vorzugsweise weist das Führungselement an seiner Führungsfläche und/oder der Anker an seiner dem Führungselement radial zugewandten Außenumfangsfläche eine Nickel-Beschichtung oder Zink-Nickel- Beschichtung auf. Dadurch wird die Reibung zwischen der Führungsfläche des Führungselements und der Außenumfangsfläche des Ankers während einer Verstellbewegung des Ankers reduziert. Vorzugsweise ist der Deckel formschlüssig und/oder über eine Klebeverbindung mit dem Führungselement befestigt, wodurch die Befestigung des Deckels am Führungselement vereinfacht wird. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Führungselement formschlüssig mit dem Deckel befestigt, wobei das Führungselement einen axial zum Deckel erstreckenden Vorsprung aufweist und der Deckel einen zum Führungselement axial erstreckenden Vorsprung aufweist, wobei die Vorsprünge miteinander verrastet sind. Dadurch kann die Befestigung des Deckels am Führungselement vereinfacht werden, wobei die Montage des Deckels am Führungselement ausschließlich durch ein Einstecken oder ein Aufstecken des am Deckel vorgesehenen Vorsprungs in oder auf den an dem Führungselement vorgesehenen Vorsprung erfolgt. Im endmontierten Zustand des Elektromagneten bildet der Ringvorsprung des Kerns und der Deckel im Wesentlichen das Gehäuse des Elektromagneten.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Kern einen mittleren, zylindrischen Abschnitt, den Ringvorsprung und einen zwischen dem zylindrischen Abschnitt und dem Ringvorsprung angeordneten Verbindungsabschnitt auf, wobei der Verbindungsabschnitt mit dem Strömungsgehäuse verpresst, verschraubt und/oder verklebt ist. Bei einer Verschraubung des Verbindungsabschnitts liegt der Kern über den Verbindungsabschnitt an dem Strömungsgehäuse flächig an und weist mehrere Durchgangsbohrungen auf, durch welche die Schrauben durchgesteckt werden. Das Strömungsgehäuse weist mehrere, zu den Durchgangsbohrungen korrespondierende Gewindebohrungen auf, in welche die Schrauben eingeschraubt werden. Die Durchgangsbohrungen sind bei demontierter Vormontagebaugruppe über die ringförmige Aussparung zugänglich. Durch eine derartige Ausgestaltung des Kerns kann der Kern bauraumsparend dem Strömungsgehäuse verschraubt werden. Beim Verkleben des Verbindungsabschnitts mit dem Strömungsgehäuse wird der Kern auf das Strömungsgehäuse aufgesetzt, wobei zuvor eine Klebeschicht auf eine Verbindungsfläche am Strömungsgehäuse oder am Kern appliziert wird. Beim Verpressen wird der Kern auf einen Axialvorsprung des Strömungsgehäuses aufgeschoben und dabei eine Pressverbindung hergestellt.
Vorzugsweise weist das Strömungsgehäuse an der dem Kern zugewandten Seite ein Zentrierelement auf, welches in eine an dem Kern vorgesehene Zentrieröffnung eingreift. Dadurch kann die Montage des Kerns an dem Strömungsgehäuse vereinfacht werden, wobei der Kern durch das Einstecken des Zentrierelements in die am Kern vorgesehene Öffnung radial vorpositioniert wird und anschließend verschraubt wird. Alternativ können das Zentrierelement am Kern und die dazugehörige Öffnung am Strömungsgehäuse ausgebildet werden. Das Zentrierelement dient bei der Verpressung des Kerns am Strömungsgehäuse als Axialvorsprung, welcher mit einer Außenfläche eine Pressverbindung mit einer Innenfläche der Zentrieröffnung bildet.
Die Aufgabe wird außerdem durch ein Verfahren zum Montieren eines Elektromagneten nach einem der Ansprüche 1 bis 12 gelöst, wobei das Führungselement und die Spule und der Anker, der Stecker, der Deckel und/oder die Feder zu einer Vormontagebaugruppe montiert werden, wobei die Vormontagebaugruppe anschließend in den axial erstreckenden Ringvorsprung des Kerns eingesteckt wird. In anderen Worten weist die Vormontagebaugruppe zwingenderweise das Führungselement und die Spule auf, wobei der Anker, der Stecker, der Deckel und die Feder in unterschiedlichen Ausführungen optional in der Vormontagebaugruppe enthalten sein können. So kann die Vormontagebaugruppe beispielsweise das Führungselement, die Spule, den Deckel und den Stecker aufweisen. Anderenfalls kann die Vormontagebaugruppe das Führungselement, die Spule, den Anker und die Feder aufweisen. Dadurch wird die Montage des Elektromagneten vereinfacht.
Vorzugsweise wird der Kern mit einem Strömungsgehäuse verschraubt, verpresst und/oder verklebt. Dadurch kann eine über die Lebensdauer zuverlässige Verbindung des Kerns an einer angrenzenden Komponente, insbesondere am Strömungsgehäuse, hergestellt werden.
Vorzugsweise wird die Vormontagebaugruppe über eine Klebeverbindung oder eine Pressverbindung am Kern befestigt, wodurch eine zuverlässige Verbindung zwischen der Vormontagebaugruppe und dem Kern hergestellt werden kann. Bei der Befestigung der Vormontagebaugruppe über eine Pressverbindung wirkt ein Presswerkzeug auf eine axiale Kontaktfläche der Vormontagebaugruppe ein, wobei die zur Verfügung stehende axiale Kontaktfläche sich über einen Winkelbereich von mindestens 270° erstreckt. Durch die nahezu über die gesamte Fläche erstreckende Kontaktfläche kann eine falsche Montage, beispielsweise verursacht durch eine einseitige Belastung, und dadurch eine Beschädigung einer
Komponente des Elektromagneten verhindert werden.
Es wird ein Elektromagnet bereitgestellt, welcher eine reduzierte Anzahl an Einzelkomponenten aufweist und welcher einfacher und kostengünstiger montiert werden kann. Zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Elektromagneten sind in den Figuren dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt einer ersten Ausführung eines erfindungsgemäßen Elektromagneten, und
Figur 2 zeigt einen Querschnitt einer zweiten Ausführung eines erfindungsgemäßen Elektromagneten.
Der erfindungsgemäße Elektromagnet 10 umfasst eine Spule 12, welche auf einen Spulenträger 14 gewickelt ist, einen Anker 16, einen Kern 20 und ein Führungselement 70. Der Kern 20 ist einstückig ausgeführt und weist einen zylindrischen, mittleren Abschnitt 22, einen axial erstreckenden Ringvorsprung 24 und einen Verbindungsabschnitt 26 auf, wobei der Ringvorsprung 24 koaxial zum mittleren, zylindrischen Abschnitt 22 angeordnet ist und der Verbindungsabschnitt 26 sich ausgehend vom mittleren Abschnitt 22 radial bis zum Ringvorsprung 24 erstreckt. Der mittlere, zylindrische Abschnitt 22, der Verbindungsabschnitt 26 und der Ringvorsprung 24 begrenzen einen kreisringförmigen Raum 28, in welchem der Spulenträger 14 mit der darauf aufgewickelten Spule 12 angeordnet ist. Der Spulenträger 14 und die Spule 12 sind abschnittsweise radial zwischen dem mittleren, zylindrischen Abschnitt 22 und dem Ringvorsprung 24 angeordnet, so dass die Spule 12 und der Spulenträger 14 den mittleren, zylindrischen Abschnitt 22 des Kerns 20 radial umgeben und der Ringvorsprung 24 radial an die Spule 12 angrenzt.
Der Kern 20 liegt mit einer an einem Axialende vorgesehenen Anlagefläche 30 an einem Strömungsgehäuse 32 an und ist mit diesem verbschraubt. Zur Verschraubung sind im Verbindungsabschnitt 26 mehrere, axial erstreckende Durchgangsbohrungen 40 vorgesehen und das Strömungsgehäuse 32 weist mehrere zu den Durchgangsbohrungen 40 korrespondierende Gewindebohrungen 42 auf, wobei jeweils eine Schraube 44 durch die Durchgangsöffnung 40 durchgesteckt ist und in die an dem Strömungsgehäuse 32 ausgebildete Gewindebohrung 42 eingeschraubt ist. Zur Vereinfachung der Verschraubung weist das Strömungsgehäuse 32 ein axial erstreckendes, kreisringförmiges Zentrierelement 46 auf, welches in eine dazu korrespondierende Aussparung 48 an dem Kern 20 eingreift.
Beim Befestigen des Kerns 20 am Strömungsgehäuse 32 wird das Zentrierelement 46 in die Aussparung 48 gesteckt, wodurch der Kern 20 in radialer Richtung vorpositioniert wird. Anschließend wird der Kern 20 derart mittels eines Hilfswerkzeugs in Umfangsrichtung vorpositioniert, bis die Durchgangsbohrungen 40 sich mit den entsprechenden Gewindebohrungen 42 überlagern und die Schrauben 44 eingeschraubt werden können. Der zylindrische, mittlere Abschnitt 22 weist an der Anlagefläche 30 eine axial erstreckende Sacklochbohrung 50 auf, welche die Aussparung 48 bildet und in welche ein Ventilkörper 52 eingreift. Der Ventilkörper 52 ist durch eine als Schraubenfeder ausgeführte Feder 54 in Richtung des Ankers 16 axial vorgespannt und erstreckt sich durch einen am Boden der Sacklochbohrung 50 ausgebildeten Durchbruch 56, wobei der Ventilkörper 52 mit der zum Anker 16 zugewandten Stirnfläche am Anker 16 axial anliegt.
An einem der Anlagefläche 30 entgegengesetzten Ende des zylindrischen, mittleren Abschnitts 22 des Kerns 20 ist der Anker 16 axial beweglich angeordnet, wobei der Anker 16 durch ein Führungselement 70 translatorisch geführt wird.
Das Führungselement 70 umfasst eine Hülse 72, welche koaxial zum axial beweglichen Anker 16 angeordnet ist, und einen radial von einer Außenumfangsfläche der Hülse 72 erstreckenden Befestigungsvorsprung 74. An der Innenfläche der Hü Ise 72 und an der Außenfläche des Ankers 16 ist jeweils eine Nickel-Beschichtung vorgesehen, wodurch die Reibung zwischen den beiden Flächen während einer Translationsbewegung des Ankers 16 reduziert wird. An dem dem Kern 20 axial abgewandten Ende des Führungselements 70 ist ein Deckel 80 befestigt. H i e rf ü r weist das Führungselement 70 einen zum Deckel 80 axial erstreckenden ringförmigen Vorsprung 76 auf und der Deckel 80 weist einen zum Führungselement 70 axial erstreckenden ringförmigen Vorsprung 82 auf, wobei der am Deckel 80 vorgesehene Vorsprung 82 auf den am Führungselement 70 vorgesehenen Vorsprung 76 aufgesteckt ist und über Rastelemente 84 verrastet ist. Zwischen dem Deckel 80 und dem Anker 16 ist eine Druckfeder 86 angeordnet, so dass der Anker 16 in Richtung des Ventilkörpers 52 und entgegen der Federkraft der Feder 54 durch die Druckfeder 86 axial belastet wird. Bei Nichtbestromung des Elektromagneten 10 wird der Ventilkörper 52 und der Anker 16 durch die Federn 54, 86 in einer ersten Stellung gehalten, wobei die Federkraft der Feder 54 höher als die Federkraft der Feder 86 ist. Bei Bestromung der Spule 12 entsteht ein Magnetfeld, welches durch den zylindrischen, mittleren Abschnitt 22 des Kerns 20, den Verbindungsabschnitt 26 des Kerns 20, den Ringvorsprung 24 des Kerns 20, das Führungselement 70 und durch den Anker 16 verläuft. Dieses Magnetfeld bewirkt eine auf den Anker 16 wirkende Magnetkraft, wobei die Summe aus der auf den Anker 16 wirkende Magnetkraft und der Federkraft der Feder 86 die Federkraft der Feder 54 übersteigt, wodurch der Anker 16 und der Ventilkörper 52 in eine zweite Stellung verschoben werden.
Erfindungsgemäß bilden der Spulenträger 14, die Spule 12, das Führungselement 70, der Anker 16 und der Deckel 80 mit dem Stecker 18 eine Vormontagebaugruppe 90, wobei die Vormontagebaugruppe 90 in den Ringvorsprung 24 des Kerns 20 eingesteckt wird.
Als Träger der Vormontagebaugruppe 90 dient das Führungselement 70, wobei der Deckel 80 und der Spulenträger 14 an den entgegengesetzten Axialenden des Führungselements 70 an dem Führungselement 70 befestigt werden. Der Anker 16 ist in dem Führungselement 70 angeordnet und der Stecker 18 ist einstückig mit dem Deckel 80 hergestellt.
Bei der Montage des Elektromagnets 10 wird im ersten Schritt der Kern 20 an dem Strömungsgehäuse 32 verschraubt. Dabei wird der Kern 20 auf das Strömungsgehäuse 32 derart aufgelegt, dass das an dem Strömungsgehäuse 32 vorgesehene Zentrierelement 46 in die dazu korrespondierende Öffnung 48 am Kern 20 angeordnet ist. Anschließend wird der Kern 20 mittels einer Flilfsvorrichtung in Rotationsrichtung gedreht, bis die Durchgangsöffnungen 40 sich mit den Gewindebohrungen 42 überlagern. Danach werden die Schrauben 44 über den kreisförmigen Raum 28 durch die jeweilige Durchgangsbohrung 40 gesteckt und in die Gewindebohrungen 42 eingeschraubt. Anschließend an die Befestigung des Kerns 20 wird die vormontierte Vormontagebaugruppe 90 am Kern 20 befestigt. Dabei wird die Vormontagebaugruppe 90 axial in einen durch den Ringvorsprung 24 radial begrenzten Raum eingesteckt, wobei die Spule 12 und der Spulenträger 14 auf den mittleren, zylindrischen Abschnitt 22 des Kerns 20 aufgeschoben wird. Die Befestigung erfolgt durch den radial erstreckenden Befestigungsvorsprung 74 des Führungselements 70, wobei die Vormontagebaugruppe 90 soweit in den Ringvorsprung 24 des Kerns 20 eingesteckt wird bis der Befestigungsvorsprung 74 an einem Ringabsatz 25 des Ringvorsprungs 24 axial anliegt. Außerdem liegt der
Befestigungsvorsprung 74 über seine Außenumfangsfläche an der Innenumfangsfläche des Ringvorsprungs 24 des Kerns 20 verpresst an, wobei der Außendurchmesser des Befestigungsvorsprungs 74 geringfügig größer als der Innendurchmesser des Ringvorsprungs 24 im Bereich des Ringabsatzes 25 ausgeführt ist. Damit ist die Vormontagebaugruppe 90 über eine Pressverbindung zwischen dem Führungselement 70 und dem Ringvorsprung 24 am Kern 20 befestigt. Alternativ können der Ringvorsprung 24 und das Führungselement 70 miteinander verklebt sein.
Die Außenumfangsfläche des Befestigungsvorsprungs 74 und die Innenumfangsfläche des Ringvorsprungs 24 weisen einen kreisrunden Querschnitt auf, wodurch die Vormontagebaugruppe 90 in allen um die Axialachse 17 verdrehten Positionen in den Kern 20 montiert werden kann.
Die in Figur 2 gezeigten, zweiten Ausführung des Elektromagneten 10 unterscheidet sich ausschließlich durch eine alternative Befestigung des Kerns 20 am Strömungsgehäuse 32, wobei der Kern 20 über das Zentrierelement 46 und die Aussparung 48 am Strömungsgehäuse 32 verpresst wird und über die axiale Anlagefläche 30 mit dem Strömungsgehäuse 32 verklebt wird. Zwischen der Anlagefläche 30 und dem Strömungsgehäuse 32 ist eine Klebeschicht 100 vorgesehen. Damit wird ein Elektromagnet 10 geschaffen, welcher eine reduzierte Anzahl an Einzelkomponenten aufweist und welcher einfach und kostengünstig montiert werden kann. Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern verschiedene Modifikationen innerhalb des Schutzbereiches des Hauptanspruchs möglich sind. Es könnten beispielsweise der Kern 20, der Anker 16 oder das Führungselement 70 anders ausgeführt sein.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Elektromagnet mit einem Anker (16), welcher translatorisch in einem Führungselement (70) verschiebbar angeordnet ist, einem Kern (20), und einer Spule (12), dadurch gekennzeichnet, dass eine Vormontagebaugruppe (90) vorgesehen ist, welche das Führungselement (70) und die Spule (12) umfasst, wobei der Kern (20) einen axial erstreckenden Ringvorsprung (24) aufweist, in welchen die Vormontagebaugruppe (90) eingesteckt ist.
2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vormontagebaugruppe (90) einen Deckel (80) und einen mit der Spule (12) elektrisch verbundenen Stecker (18) umfasst, wobei der Deckel (80) am Führungselement (70) befestigt ist.
3. Elektromagnet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (18) einstückig mit dem Deckel (80) ausgeführt ist.
4. Elektromagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vormontagebaugruppe (90) den Anker (16) aufweist.
5. Elektromagnet nach Anspruch 2 oder 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vormontagebaugruppe eine Feder (86) umfasst, wobei die Feder (86) zwischen dem Deckel (80) und dem Anker (16) angeordnet ist.
6. Elektromagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenumfangsfläche des Ringvorsprungs (24) einen Ringabsatz (25) aufweist, wobei das Führungselement (70) axial an dem Ringabsatz (25) anliegt.
7. Elektromagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (70) eine Hü Ise (72) und einen von der Außenumfangsfläche der Hülse (72) radial erstreckenden Befestigungsvorsprung (74) aufweist, wobei der Befestigungsvorsprung (74) am Ringvorsprung (24) des Kerns (20) befestigt ist.
8. Elektromagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (70) an seiner Führungsfläche und/oder der Anker (16) an seiner dem Führungselement (70) radial zugewandten Außenumfangsfläche eine Nickel-Beschichtung oder Zink-Nickel- Beschichtung aufweist.
9. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (80) formschlüssig oder über eine Klebeverbindung mit dem Führungselement (70) befestigt ist.
10. Elektromagnet nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (70) formschlüssig mit dem Deckel (80) befestigt ist, wobei das Führungselement (70) einen axial zum Deckel (80) erstreckenden Vorsprung (76) aufweist und der Deckel (80) einen zum Führungselement (70) axial erstreckenden Vorsprung (82) aufweist, wobei die Vorsprünge (76, 82) miteinander verrastet sind.
11. Elektromagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (20) einen mittleren, zylindrischen Abschnitt (22), den Ringvorsprung (24) und einen radial zwischen dem zylindrischen Abschnitt (22) und dem Ringvorsprung (24) angeordneten Verbindungsabschnitt (26) aufweist, wobei der Verbindungsabschnitt (26) mit einem Strömungsgehäuse (32) verpresst, verschraubt und/oder verklebt ist.
12. Elektromagnet nach Anspruch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsgehäuse (32) an der dem Kern (20) zugewandten Seite ein Zentrierelement (46) aufweist, welches in eine an dem Kern (20) vorgesehene Zentrieröffnung (48) eingreift.
13. Verfahren zum Montieren eines Elektromagneten nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (70) und die Spule (12) und der Anker (16), der Stecker (18), der Deckel (80) und/oder die Feder (86) zu einer Vormontagebaugruppe (90) montiert werden, wobei die Vormontagebaugruppe (90) anschließend in den axial erstreckenden Ringvorsprung (24) des Kerns (20) eingesteckt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (20) an einem Strömungsgehäuse (32) verschraubt, verpresst und/oder verklebt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vormontagebaugruppe (90) über eine Pressverbindung oder eine Klebeverbindung am Kern (20) befestigt wird.
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