WO2016142105A1 - Electromagnetic switching device and method for operating the electromagnetic switching device - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an electromagnetic switching device, a method of operating an electromagnetic switching device, and a use of a damping spring for decelerating movement of an armature member of a switching device.
- Electromagnets in switching operations are subject to high acoustic demands. You must both energized, as well as drive without noise in the end positions. When energized, the armature of a switching operation is accelerated via the coil current and moved to the end position. Unenergized, the actuation usually takes place via a return spring.
- the damping of the end position of the armature component in the energized state can be done by a provocative demolition of the magnetic flux and on the other by a highly progressive elastomeric spring. In the de-energized state, the damping of the end position can be done exclusively by an elastomeric spring.
- DE 10 2006 015 233 A1 describes an electromagnetic actuating device with an armature movably guided in a housing and a coil device provided stationarily in the housing and designed for cooperation with the armature.
- the present invention provides an improved electromagnetic switching device, an improved method of operating an electromagnetic switching device, and a novel use of a damping spring according to the main claims.
- Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and the description below.
- An electromagnetic switching device has the following features:
- an anchor component having a web, wherein the anchor component has a core region and an anchor region, wherein the core region is enclosed by the anchor region, at least in a subsection, and wherein the anchor component is anchored in an anchor region. is movably arranged between a first end position and a second end position;
- a first stop for the web of the armature component for defining the first end position of the armature component and a second stop for the web of the armature component for defining the second end position of the armature component, wherein at least one stop is designed as a rib extending into the armature space.
- An electromagnetic switching device can be understood as a switching operation or adjusting device.
- the switching device may be provided for example for a vehicle.
- At least the anchor portion of the anchor member may be made of a ferromagnetic material.
- the bobbin may comprise the coil.
- the coil can be designed to generate a magnetic field in the energized state.
- the anchor component can be a magnet.
- the armature component may be arranged so that the armature region of the armature component is within the influence of the magnetic field generated by the coil. Caused by the magnetic field acting on the armature area, the armature component can be set in motion.
- the movement of the armature component can be limited by one of the stops.
- the movement of the armature component can take place along a movement axis.
- the web and the rib may extend radially with respect to the axis of movement.
- the web and the rib can have an overlap parallel to the axis of movement.
- the anchor component can represent a magnet armature.
- the core portion may be formed to perform switching functionality of the switching device, for example, by actuating the armature member to actuate an element to be operated by the switching device to perform a switching function.
- the core area can serve as a ram, which can perform the relevant functions of the switching device.
- the core region may be cylindrical.
- the armature component can be moved by energizing the coil to the first stop and into the first end position.
- the armature component can be moved to the second stop and in the second end position after completion of the energization of the coil.
- the core area may be between a first end of the Ankerbauteils and the anchor region by such a return spring for returning the armature component from the first end position to the second end position to be performed.
- the switching device may comprise at least one damping spring, which is arranged between the at least one stop and the web.
- the damping spring can be compressed to a compression point when the armature component is in the end position defined by the at least one stop.
- the at least one damping spring having a progressive spring characteristic with a kink between a first portion of the spring characteristic and a second portion of the spring characteristic.
- At least one of the sections of the spring characteristic may have an at least approximately linear course.
- the compression point may be located in the second portion of the spring characteristic.
- the at least one damping spring can be designed as a foam element.
- a foam element may consist of silicone foam.
- Such a foam element can advantageously be produced with a progressive spring characteristic.
- a temperature response of the spring characteristic can be constant. As a result, a displacement of the end position at different temperatures of the damping spring can be avoided.
- the bobbin can form at least one of the stops.
- the other of the stops can also be formed by the bobbin or by a rigidly connected to the bobbin element. In this way, a position of the stop can be defined very precisely.
- a length of the rib extending transversely to a direction of movement of the armature component between the first and the second end position into the armature space may be longer than a thickness of the rib along the direction of movement of the anchor member.
- the rib can be made very narrow. As a result, an influence of the magnetic field can be avoided by the shaped as a rib stop.
- the first stop may be designed as a first rib extending into the armature space and the second stop as a second rib extending into the armature space. In this way, influencing the course of the magnetic field through the two stops can be largely avoided.
- the switching device may comprise a first damping spring and a second damping spring.
- the first damping spring may be disposed between the first stop and the land and compressed to a first compression point when the anchor member is in the first end position.
- the second damping spring may be disposed between the second stop and the web and compressed to a second compression point when the anchor member is in the second end position.
- the damping springs may each have a progressive spring characteristic with a kink between a first portion of the spring characteristic and a second portion of the spring characteristic, wherein the compression points may each be arranged in the second portion of the spring characteristic. In this way, both end positions can be defined very precisely.
- the first damping spring on a side facing the first stop of the web of the anchor member and the second damping spring may be disposed on a second stop facing side of the web of the anchor member.
- the damping springs can be moved with the anchor member.
- at least one of the damping springs may be attached to the corresponding stop.
- the switching device may comprise a first pole plate and a second pole plate.
- the bobbin can be connected between the first pole plate and the second pole plate. be ordered.
- the pole plates serve to guide the magnetic field generated by the coil.
- the pole plates may represent magnetic poles for moving the armature component in response to the magnetic field generated by the coil.
- the switching device may have at least a first fixing point and a second fixing point for fixing the switching device in a device.
- the first fixing point may be arranged on the coil body on the side of the first pole plate
- the second fixing point may be arranged on the coil body on the side of the second pole plate.
- the fixation points can be designed to record reference pins of the device.
- the device may be, for example, a selector lever housing of a vehicle. Due to small tolerances of the end positions of the anchor component, the tolerances of the fixing points can be kept small.
- the anchor component may be made in one piece.
- the anchor portion and the core portion are formed of one part.
- the manufacturing costs can be reduced compared to a two-piece executed anchor component.
- the core region between a first end of the armature component and the armature region may have a circumferential groove for forming a magnetic flux barrier.
- the magnetic field flowing through the armature component can be concentrated on the anchor area.
- the anchor component can form a magnetic anchor.
- the anchor component can also be designed in two parts.
- the anchor region may in such case be an anchor made of ferromagnetic material.
- the core region may be a non-ferromagnetic core.
- the anchor region may have an extension at an end facing the first end of the anchor component.
- the switching device may include an inlet cone connected to the bobbin for receiving having the extension when the anchor member is in the first end position.
- the first stop can be configured as a rib and arranged on an end of the inlet cone facing the web of the anchor component.
- the inlet cone may be part of the bobbin or be designed as a separate and rigidly connected to the bobbin part. The inlet cone can be located on the end of the energized end position and can be used to increase the flux and to control the movement of the armature component.
- the web of the anchor component may be designed as a circumferential outer bulge of the anchor region.
- the web can thus represent a ring surrounding the anchor area.
- a length of the web extending transversely to the direction of movement of the armature component in the direction of the bobbin may be longer than a thickness of the web along the direction of movement of the armature component.
- the web can thus extend radially with respect to the axis of movement of the armature component.
- the bridge can be made very thin. Thereby, an influence of the magnetic field can be minimized by the presence of the web.
- the switching device may have bearing bushes for the armature component PTFE (polytetrafluoroethylene) coated sliding liners.
- PTFE polytetrafluoroethylene
- a method of operating an electromagnetic switching device having an armature component with a web comprising the following steps: Causing movement of the armature component in the direction of the at least one stop;
- the compression point can represent a point that is very precisely defined with regard to its local position, at which point the armature component comes to rest in the end position.
- An embodiment of the described approach may thus be based on the use of a damping spring having a progressive spring characteristic with a kink between a first portion of the spring characteristic and a second portion of the spring characteristic for braking movement of an armature component of a switching device with the armature component with a web
- the anchor member has a core portion and an anchor portion, wherein the core portion is enclosed at least in a portion of the anchor portion, and wherein the anchor member is movably disposed in an armature space between a first end position and a second end position, further comprising a bobbin for a coil, wherein the bobbin encloses the armature space and further comprising a first stop for the web of the anchor member for defining the first end position of the anchor member and a second stop for the web of the anchor member for defining the second end position de s anchor component, wherein at least one stop is designed as an extending into the armature space rib.
- Fig. 1 is a schematic representation of an apparatus with a switching device according to an embodiment of the present invention
- Fig. 2 is a side view of a switching device with cut lines A-A and B-B according to an embodiment of the present invention
- FIG. 3 is a sectional view of a switching device along the section line A-A according to an embodiment of the present invention
- FIG. 4 is a sectional view of a switching device along the section line B-B according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a sectional view of a switching device according to an embodiment of the present invention.
- Fig. 6 is a spring characteristic of a damper spring according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 7 is a diagram illustrating tolerance ranges of a switching device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 8 is a flowchart of a method of operating an electromagnetic switching device according to an embodiment of the present invention.
- the device may be an assembly of a vehicle, for example an assembly of the drive and chassis technology, such as a dial for a transmission of a motor vehicle.
- the switching device 100 is arranged in a housing 102, for example a selector lever housing, and designed to actuate an element 104, for example a selector lever, of the device.
- the switching device 100 has a bobbin 1 10 for a coil 1 1 1.
- the bobbin 1 10 encloses an armature space 1 12.
- an anchor member 1 14 is movably arranged.
- the anchor member 1 14 is movably mounted and can perform a movement 1 16 along a movement axis 1 18.
- the movement 1 16 of the armature component 1 14 is limited by a first stop 120 and a second stop 122 between a first end position and a second end position.
- the armature component on a web 124 which abuts in the first end position of the armature component 1 14 at the first stop 122 and in the second end position of the armature component 1 14 at the second stop 124.
- At least one of the stops 120, 122 has the shape of a rib.
- the stops 120, 122 extend from an armature space 1 12 facing side of the bobbin 1 10 in the armature space 1 12 into it.
- the armature component 14 has an armature region 126 and a core region 128. If the coil 1 1 1 flows through electrical current, then a magnetic field builds up, through which the armature region 126 of the armature component 1 14 is pulled, for example, in the direction of the first stop 120. Thereby, the core portion 128, which is designed as a plunger according to this embodiment, for example, moves toward the element 104 and abuts against the element 104 to perform a switching operation.
- the damping springs may for example consist of an elastomer, such as a silicone elastomer, so be designed as an elastomer damper. At least one of the stops 120, 122 may form a defined contact surface for an elastomer damper carried along on the armature 1 14.
- Fig. 2 shows a side view of a switching device 100 with section lines AA and BB according to an embodiment of the present invention.
- a first end of the core portion 128 of the anchor member is seen.
- the core region 128 of the armature component has a circular cross section.
- a central portion of the bobbin 1 10 is characterized by a pole plate 230 hidden.
- the pole plate 230 has a circular passage opening for an inlet cone 232.
- the core region 128 is guided by a sleeve bearing sleeve 240.
- FIG. 3 shows a sectional view of a switching device 100 along the section line A-A shown in FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
- the switching device 100 has a bobbin 1 10, within which an armature component 1 14 along a movement axis 1 18 is mounted linearly movable.
- the movement axis 1 18 may be an axis of symmetry of the armature component 1 14.
- the bobbin 1 10 may have a designed as a disk coil section for receiving the windings of the coil 1 1 1.
- Adjacent to the side windows of the bobbin 1 10, the switching device 100 has a first pole plate 230 and a second pole plate 330.
- the pole plates 230, 330 are aligned parallel to the side windows and at right angles to a bottom surface of the bobbin 1 10 connecting the side windows.
- an inlet cone 232 is arranged at one of the first pole plate 230 facing the end of the armature space 1 12, an inlet cone 232 is arranged.
- the inlet cone 232 is adjacent to the armature space 1 12 facing surface of the base surface of the bobbin 1 10 and extends over the thickness of the first pole plate 230 up to about half the length of the base of the bobbin 1 10.
- a slide bearing sleeve 240 for supporting the core portion of the anchor member 1 14 is arranged.
- the inlet cone In the region of a receiving surface for the sliding bearing sleeve 240, the inlet cone has a recess for receiving an end region of an extension of the anchor region of the anchor component 14. In the region of the recess and adjacent to the recess, the inlet cone 232 has a constant wall thickness.
- an interior of the inlet cone 232 widens conically.
- On one of the first pole plate 230 facing away from the inlet cone 232 has a kink, through which a in the direction of the movement axis 1 18 aligned finishing rib is formed, which forms the first stop 120.
- One surface of the first stop 120 corresponds to a thickness of the wall of the inlet cone 232 in the region of the end rib. The surface of the first stop is aligned orthogonal to the movement axis 1 18.
- the thickness of the wall of the inlet cone has an abrupt taper to less than half the thickness of the wall of the inlet cone in the region of the end rib, then a section of constant thickness, then a portion of linearly increasing thickness and then one in the recess of the inlet cone 232 for receiving the end portion of the extension of the anchor portion of the anchor member 1 14 reaching portion of constant thickness.
- the inlet cone 232 may be formed as a rotational body.
- a second stop 122 in the form of a pointing in the direction of the movement axis 1 18 rib.
- An extension direction of the rib of the bobbin 1 10 is orthogonal to the movement axis 1 18.
- the base of the bobbin 1 10 an abrupt, formed here by a right angle, thickening of the thickness of the base.
- the thickness of the base area has a constant thickness in order to have an abrupt tapering, here formed by a right angle, to about one half of the base area in the region of the rib.
- the second stop 122 forming rib may be formed circumferentially around the armature space 1 12 and form a perforated disc. A surface of the rib forming the second stop 122 may be equal in size to a surface forming the first stop 120.
- the stops 120, 122 may be arranged at the same distance with respect to the movement axis 1 18 opposite to each other.
- the anchor component 1 14 is made in one piece.
- the anchor component can be designed as a rotational body. It has a cylindrical core region, which extends from a first end of the armature component 1 14, on the side of the first pole plate 230, to a second end of the armature component 1 14, on the side of the second pole plate 330.
- a length of the anchor member 1 14 is longer than a distance between outer surfaces of the pole plates 230, 330.
- the anchor member 1 14 Placed disposed in the direction of the second end, has an anchor region surrounding the core region. In the anchor area, the anchor component 1 14 has a greater thickness than in the core area. In this case, the anchor region does not extend to the armature component 1 14 facing ends of the stops 120, 122 zoom.
- the anchor portion is formed as a cylinder having an annular ridge 124 extending beyond a major surface of the anchor portion. In the area of
- the anchor member 1 14 has a greater thickness than in the remaining area of the anchor area.
- a length of the web corresponds approximately to three times the thickness of the web 124.
- the web 124 projects into a space formed between the stops 120, 122. In this case, a gap remains between a coil body 1 10 facing the end of the web 124 and the bobbin.
- the anchor component 1 On both sides of the web 124, the anchor component 1 has 14 circumferential grooves.
- a first damping spring 350 is arranged in a on the first stop 120 facing side of the web 124 arranged groove.
- the first damping spring 350 extends over a length of the web 124 and abuts against the web 124.
- a thickness of the first damper spring 350 may be equal to or less than a thickness of the ridge 124.
- a second damping spring 352 is arranged in a on the second stop 122 facing side of the web 124 arranged groove.
- the second damping spring 352 extends over a length of the web 124 and abuts against the web 124.
- a thickness of the second damper spring 352 may be equal to or less than a thickness of the ridge 124.
- the damping springs 350, 352 may each be designed as rings. The damping springs 350, 352 move with a movement of the armature component 1 14 with the armature component 1 14 with.
- a portion of the anchor region lying between the first damping spring 350 and a first end of the anchor region is designed as an extension.
- the extension is formed by a wedge-shaped groove extending from the first end of the anchor portion adjacent to the core portion.
- the wedge-shaped groove has an in the depth of the groove in a linearly tapering clear width.
- the anchor portion is tapered toward the first end, but at the first end itself has a flattened end portion.
- a return spring 354 is disposed between the anchor portion and the slide bearing sleeve 240.
- the return spring 354 is designed as a spiral spring, which abuts at one end on the slide bearing sleeve 240 and at the other end to the bottom of the wedge-shaped groove of the anchor region.
- the core region of the armature component 1 14 is guided by the return spring 354.
- the core region has a circumferential groove 356 as magnetic flux barrier.
- An armature region facing the end of the groove 356 is disposed at the level of the first end of the anchor region, thus at the level of the free end of the extension of the anchor region.
- the anchor member 1 14 is shown in a first end position.
- the armature component 1 14 is pressed by the restoring force of the return spring 354 against the thin-walled second stop 122.
- the second damping spring 352 is pressed by the web 124 against the second stop 122.
- the second damping spring 352 is compressed up to a compression point of the second damping spring 352.
- the coil 1 1 1 If the coil 1 1 1 is energized, then a magnetic field acts on the anchor region of the armature component 1 14 and the armature component 1 14 is opposite to the restoring force the return spring 354 moves in the direction of the first stop 120 until the first damping spring 350 is pressed by the web 124 against the thin-walled first stop 120.
- the movement of the armature member 1 14 terminates in a first end position when the first damping spring 350 is compressed to a compression point of the first damping spring 350. In the first end position, the extension of the armature component 1 14 overlaps with the inlet cone 232.
- the coil 1 1 1 is disposed between the base of the bobbin 1 10 and a cover member 358 of the bobbin 1 10.
- the cover element 358 may be rigidly connected to the bobbin 1 10.
- the cover element 358 may be cylindrical as well as the base.
- the cover element 358 can be considered as a part of the bobbin 1 10.
- the composite of bobbin 1 10 and cover member 358 may also be referred to as a magnetic housing.
- the surfaces of the stoppers 120, 122 against which the damping springs 350, 352, for example elastomer springs or elastomer dampers run, are not formed by the sleeves 240, 342 or massive wide-walled stops.
- the stops 120, 122 are due to their arrangement on the bobbin no or only minor assembly and manufacturing tolerances. Therefore, the end positions of the armature representing an armature component 1 14 with very small tolerances arise.
- a one-piece anchor 1 14 is used with a flow barrier 356 instead of a two-piece executed anchor.
- This reduces the number of individual parts and, on the other hand, reduces the positional tolerances of the armature 14.
- the flow lock 356 can be realized by means of a puncture which causes a constriction of the magnetic flux.
- a magnetic field is generated by the coil 1 1 1, wherein the magnetic field lines of the magnetic field through the coil 1 1 1, the pole plates 230, 330, the inlet cone 232 and the anchor region of the armature component 1 14 run.
- FIG. 4 shows a sectional view of a switching device 100 along the section line B-B shown in FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
- the switching device 100 has the elements already described with reference to FIG. 3.
- three reference pins 461, 462, 463 are shown in FIG.
- the reference pins 461, 462, 463 may be designed as pins, for example in the form of truncated cones.
- the reference pins 461, 462, 463 may be part of a housing or structure in which the switching device 100 is incorporated.
- the pole plates 230, 330 have through openings for the reference pins 461, 462, 463.
- the reference pins 461, 462, 463 are guided in the installed state of the switching device 100 through the pole plates 230, 330 and are at fixing points 465, 466, 467 of the bobbin 1 10 at.
- the fixing points on a parallel to the base surface of the bobbin 1 10 extending cover member 358 of the bobbin 1 10 are arranged.
- Between the cover element 358 and the base of the bobbin 1 10 of the bobbin 1 10 forms a cavity in which the coil 1 1 1 is arranged.
- the lid member 358 and the base of the bobbin 1 10 may be rigidly connected together.
- the reference pins 461, 463 are guided by the first pole plate 230.
- the core region of the armature component 1 14 is arranged centrally between the reference pins 461, 463.
- the reference pin 462 is guided opposite to the reference pin 461 by the second pole plate 330.
- the referencing of the magnet in an assembly of any vehicle may now take place via reference pins 461, 462, 463 instead of over the outer surfaces 230, 330 of the magnet, which would result in the pole plate thickness and the joint tolerances in the overall tolerance of positioning and armature lift of the magnet housing, whereby the magnet housing for positioning can be significantly reduced.
- the reference pins 461, 462, 463 can in this way be coupled directly to the stops 120, 122 via the magnet housing.
- the magnet housing can be composed of the bobbin 1 10 and the lid member 358.
- Reference pins 461, 462, 463 may, for example, be reference pins from a selector lever housing.
- FIG. 5 shows a sectional view of a switching device 100 according to an embodiment of the present invention.
- the switching device 100 has the elements already described with reference to FIG. 3.
- FIG. 5 shows the core region 128 and the anchor region 126 of the armature component.
- the anchor component can be made in one piece, that is to say produced in one piece, or be composed of a part forming the core region and a part forming the anchor region.
- the damping springs 350, 352 designed to reduce the position tolerances as foam.
- a thin foam can be used for the damping springs 350, 352 .
- a width of the damping springs 350, 352 parallel to the movement axis 1 18 may be smaller than a height of the damping springs 350, 352 transverse to the movement axis 1 18.
- the stop 120 may form a defined stop for the foam of the damping spring 350 as a rib from the inlet cone 232.
- the stop 122 may form a defined stop for the foam of the damping spring 352 as a rib from the bobbin 1 10.
- the anchor region 1 16 and the core region 1 18 may be merged into one component.
- the spring tolerances of the return spring 354 can be narrowed to 10% market. According to different embodiments, with respect to the return spring 354, other materials, such as spring bronze, and setting can be used.
- Fig. 6 shows a spring characteristic of a damper spring according to an embodiment of the present invention. This can be a reference to the act previously described figures damping spring, which is arranged between the web and one of the stops of the switching device.
- the spring characteristic is plotted in a graph in which the abscissa plots the compressions [s] of the damping spring and the ordinate the force [F] of the damping spring.
- the spring characteristic has a first portion 671 and a second portion 672.
- the sections each have a linearly rising profile, wherein a pitch of the second section 672 is greater, for example, more than four times or more than six times as large as the pitch of the first section 671.
- the first section begins in the relaxed state of the damper spring. When the damper spring is compressed within the first portion 671 by a compression stroke As1, the spring force of the damper spring increases by an amount AF. If the damping spring within the second section 672 is about a compression travel As2, which is substantially smaller than the compression travel As1, the spring force of the damping spring also increases by the amount AF.
- the kink between sections 671, 672 may be rounded. Thus, the damping spring has a highly progressive characteristic.
- the compression point 675 of the damping spring at which the armature component is damped by the damping spring in an end position, is arranged in the second section 672.
- the magnetic force of the coil or the restoring force of the return spring of the switching device is selected so that the forces counteracting these forces spring force of the damping force is reached only when the first portion 671 of the spring characteristic of the damping spring is exceeded.
- the damping spring is designed according to this embodiment as an elastomer damper, which in turn may be designed as a foam.
- a foam has a force / displacement characteristic with a distinct kink.
- the end position at which the damper spring is compressed to the maximum is not set as usual on the flat portion 671 of the characteristic (AF in As1), but in FIG the beginning of the steep section 672 (As2). With the same force tolerance, this results in a very small path tolerance (As2).
- the joining tolerance for the stainless steel core in the anchor component is ⁇ 0.1 mm.
- Changing the reference to 24.9 ⁇ 0.15 instead of 30.4 ⁇ 0.23 results in a potential of ⁇ 0.08mm.
- 67mm ⁇ 10% instead of 2.53 ⁇ 10% results in a potential of ⁇ 0.09mm.
- From the spring tolerance of ⁇ 20% to ⁇ 10% there is a potential over foam of ⁇ ⁇ 0.2mm.
- the resulting stroke reduction is 1, 22mm.
- the savings in the end position tolerance can be used to reduce the stroke. The worst case coverage remains the same.
- Fig. 7 is a diagram showing tolerance ranges of a switching device according to an embodiment of the present invention. It may be a switching device described with reference to the preceding figures.
- the abscissa represents the stroke in millimeters and the ordinate the force in Newton of a damping spring.
- a tolerance 781 of a stroke initial position may be 1.45 mm and a tolerance 782 of a stroke end position 782 may be 0.95 mm.
- dashed line 784 which is within tolerance band 783, it is possible to reduce the spring tolerance from ⁇ 20% to ⁇ 10%.
- the upper force can be lowered while maintaining the minimum force.
- dashed line 785 by using an asymmetric damper spring, a kink in the characteristic can be tolerated.
- the upper force can be lowered while maintaining the minimum force. This results in a potential of 0.4N corresponding to 36%.
- FIG. 8 shows a flow chart of a method of operating an electromagnetic switching device according to an embodiment of the present invention. It may be a switching device described with reference to the preceding figures.
- a movement of the armature component in the direction of a stop of the adjusting device is effected.
- the movement can be caused for example by a magnetic field or by a return spring.
- the movement of the armature component is decelerated. This is done by compressing a damping spring located between a web of the anchor member and the stopper.
- the movement of the armature member is further decelerated by further compressing the damper spring beyond a bend in a progressive spring characteristic of the damper spring to a compression point of the damper spring. When the damping spring has reached the compression point, the armature component has been decelerated to a standstill and is in an end position defined by the stop.
- an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature
- this can be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment, either only the first Feature or only the second feature.
Landscapes
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Abstract
The invention relates to an electromagnetic switching device (100) comprising an armature component (114) having a protrusion (124), wherein the armature component (114) has a core region and an armature region (126), wherein the core region (128) is surrounded, at least in a partial segment, by the armature region (126), and wherein the armature component (114) is arranged in an armature space (112) in such a way that the armature component can move between a first end position and a second end position. The switching device (100) also has a coil body (110) for a coil (111), wherein the coil body (110) surrounds the armature space (112) and also has a first stop (120) for the protrusion (124) of the armature component (114) for defining the first end position of the armature component (114) and a second stop (122) for the protrusion (124) of the armature component (114) for defining the second end position of the armature component (114). At least one stop (120, 122) is designed as a rib extending into the armature space (112).
Description
ELEKTROMAGNETISCHE SCHALTVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN DER ELECTROMAGNETIC SWITCHING DEVICE AND METHOD FOR OPERATING THE
ELEKTROMAGNETISCHEN SCHALTVORRICHTUNG ELECTROMAGNETIC SWITCHING DEVICE
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Schaltvorrich- tung, auf ein Verfahren zum Betreiben einer elektromagnetischen Schaltvorrichtung sowie auf eine Verwendung einer Dämpfungsfeder zum Abbremsen einer Bewegung eines Ankerbauteils einer Schaltvorrichtung. The present invention relates to an electromagnetic switching device, a method of operating an electromagnetic switching device, and a use of a damping spring for decelerating movement of an armature member of a switching device.
Elektromagnete in Schaltbetätigungen unterliegen hohen akustischen Forderungen. Sie müssen sowohl bestromt, wie auch unbestromt geräuscharm in die Endlagen fahren. Bestromt wird der Anker einer Schaltbetätigung über den Spulenstrom beschleunigt und in die Endlage verfahren. Unbestromt erfolgt die Betätigung in der Regel über eine Rückstellfeder. Die Dämpfung der Endlage des Ankerbauteils im bestromten Zustand kann durch einen provozierten Abriss der magnetischen Durchflutung und zum anderen durch eine stark progressive Elastomerfeder erfolgen. Im unbestromten Zustand kann die Dämpfung der Endlage ausschließlich durch eine Elastomerfeder erfolgen. Electromagnets in switching operations are subject to high acoustic demands. You must both energized, as well as drive without noise in the end positions. When energized, the armature of a switching operation is accelerated via the coil current and moved to the end position. Unenergized, the actuation usually takes place via a return spring. The damping of the end position of the armature component in the energized state can be done by a provocative demolition of the magnetic flux and on the other by a highly progressive elastomeric spring. In the de-energized state, the damping of the end position can be done exclusively by an elastomeric spring.
Die DE 10 2006 015 233 A1 beschreibt eine elektromagnetische Stellvorrichtung mit einem bewegbar in einem Gehäuse geführten Anker und einer stationär im Gehäuse vorgesehenen und zum Zusammenwirken mit dem Anker ausgebildeten Spuleneinrichtung. DE 10 2006 015 233 A1 describes an electromagnetic actuating device with an armature movably guided in a housing and a coil device provided stationarily in the housing and designed for cooperation with the armature.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte elektromagnetische Schaltvorrichtung, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer elektromagnetischen Schaltvorrichtung sowie eine neue Verwendung einer Dämpfungsfeder gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Against this background, the present invention provides an improved electromagnetic switching device, an improved method of operating an electromagnetic switching device, and a novel use of a damping spring according to the main claims. Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and the description below.
Eine elektromagnetische Schaltvorrichtung weist die folgenden Merkmale auf: An electromagnetic switching device has the following features:
ein Ankerbauteil mit einem Steg, wobei das Ankerbauteil einen Kernbereich und einen Ankerbereich aufweist, wobei der Kernbereich zumindest in einem Teilabschnitt von dem Ankerbereich umschlossen ist, und wobei das Ankerbauteil in einem Anker-
räum zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage beweglich angeordnet ist; an anchor component having a web, wherein the anchor component has a core region and an anchor region, wherein the core region is enclosed by the anchor region, at least in a subsection, and wherein the anchor component is anchored in an anchor region. is movably arranged between a first end position and a second end position;
einen Spulenkörper für eine Spule, wobei der Spulenkörper den Ankerraum umschließt; und a spool for a spool, the spool enclosing the armature space; and
einen ersten Anschlag für den Steg des Ankerbauteils zum Definieren der ersten Endlage des Ankerbauteils und einen zweiten Anschlag für den Steg des Ankerbauteils zum Definieren der zweiten Endlage des Ankerbauteils, wobei zumindest ein Anschlag als eine sich in den Ankerraum hinein erstreckende Rippe ausgeführt ist. a first stop for the web of the armature component for defining the first end position of the armature component and a second stop for the web of the armature component for defining the second end position of the armature component, wherein at least one stop is designed as a rib extending into the armature space.
Unter einer elektromagnetischen Schaltvorrichtung kann eine Schaltbetätigung oder Stellvorrichtung verstanden werden. Die Schaltvorrichtung kann beispielsweise für ein Fahrzeug vorgesehen sein. Zumindest der Ankerbereich des Ankerbauteils kann aus einem ferromagnetischen Material sein. Der Spulenkörper kann die Spule aufweisen. Die Spule kann ausgebildet sein, um im bestromten Zustand ein Magnetfeld zu erzeugen. Das Ankerbauteil kann einen Magneten darstellen. Das Ankerbauteil kann so angeordnet sein, dass der Ankerbereich des Ankerbauteils im Einflussbereich des von der Spule erzeugten Magnetfelds liegt. Hervorgerufen durch das auf den Ankerbereich einwirkende Magnetfeld kann das Ankerbauteil in Bewegung versetzt werden. Die Bewegung des Ankerbauteils kann durch einen der Anschläge begrenzt werden. Die Bewegung des Ankerbauteils kann längs einer Bewegungsachse erfolgen. Der Steg und die Rippe können sich radial in Bezug auf die Bewegungsachse erstrecken. Der Steg und die Rippe können parallel zu der Bewegungsachse gesehen, eine Überlappung aufweisen. Das Ankerbauteil kann einen Magnetanker darstellen. Der Kernbereich kann ausgeformt sein, um eine Schaltfunktionalität der Schaltvorrichtung auszuführen, beispielsweise durch die Bewegung des Ankerbauteils ein von der Schaltvorrichtung zum Ausführen einer Schaltfunktion zu betätigendes Element zu betätigen. Beispielsweise kann der Kernbereich als Stössel dienen, der die relevanten Funktionen der Schaltvorrichtung durchführen kann. Der Kernbereich kann zylinderförmig ausgeführt sein. Beispielsweise kann das Ankerbauteil durch eine Bestromung der Spule zu dem ersten Anschlag und in die erste Endlage bewegt werden. Durch eine Rückstellfeder kann das Ankerbauteil nach Beendigung der Bestromung der Spule zu dem zweiten Anschlag und in die zweite Endlage bewegt werden. Beispielsweise kann der Kernbereich zwischen einem ersten Ende des
Ankerbauteils und dem Ankerbereich durch eine solche Rückstellfeder zum Rücksteilen des Ankerbauteils von der ersten Endlage zu der zweiten Endlage geführt sein. An electromagnetic switching device can be understood as a switching operation or adjusting device. The switching device may be provided for example for a vehicle. At least the anchor portion of the anchor member may be made of a ferromagnetic material. The bobbin may comprise the coil. The coil can be designed to generate a magnetic field in the energized state. The anchor component can be a magnet. The armature component may be arranged so that the armature region of the armature component is within the influence of the magnetic field generated by the coil. Caused by the magnetic field acting on the armature area, the armature component can be set in motion. The movement of the armature component can be limited by one of the stops. The movement of the armature component can take place along a movement axis. The web and the rib may extend radially with respect to the axis of movement. The web and the rib can have an overlap parallel to the axis of movement. The anchor component can represent a magnet armature. The core portion may be formed to perform switching functionality of the switching device, for example, by actuating the armature member to actuate an element to be operated by the switching device to perform a switching function. For example, the core area can serve as a ram, which can perform the relevant functions of the switching device. The core region may be cylindrical. For example, the armature component can be moved by energizing the coil to the first stop and into the first end position. By a return spring, the armature component can be moved to the second stop and in the second end position after completion of the energization of the coil. For example, the core area may be between a first end of the Ankerbauteils and the anchor region by such a return spring for returning the armature component from the first end position to the second end position to be performed.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Schaltvorrichtung zumindest eine Dämpfungsfeder aufweisen, die zwischen dem zumindest einen Anschlag und dem Steg angeordnet ist. Die Dämpfungsfeder kann bis zu einem Kompressionspunkt zusam- mengepresst werden, wenn sich das Ankerbauteil in der durch den zumindest einen Anschlag definierten Endlage befindet. Dabei kann die zumindest eine Dämpfungsfeder eine progressive Federkennlinie mit einer Knickstelle zwischen einem ersten Abschnitt der Federkennlinie und einem zweiten Abschnitt der Federkennlinie aufweisen. Zumindest einer der Abschnitte der Federkennlinie kann einen zumindest annähernd linearen Verlauf aufweisen. Der Kompressionspunkt kann in dem zweiten Abschnitt der Federkennlinie angeordnet sein. Indem der Kompressionspunkt, bis zu dem die Dämpfungsfeder durch das Ankerbauteil komprimiert wird, in dem Abschnitt der Federkennlinie liegt, in dem die Dämpfungsfeder eine größere Federhärte aufweist, kann die Endlage sehr genau definiert sein. Dadurch kann die Endlage ohne große Toleranzen definiert werden. According to one embodiment, the switching device may comprise at least one damping spring, which is arranged between the at least one stop and the web. The damping spring can be compressed to a compression point when the armature component is in the end position defined by the at least one stop. In this case, the at least one damping spring having a progressive spring characteristic with a kink between a first portion of the spring characteristic and a second portion of the spring characteristic. At least one of the sections of the spring characteristic may have an at least approximately linear course. The compression point may be located in the second portion of the spring characteristic. By the compression point, to which the damping spring is compressed by the armature member is located in the portion of the spring characteristic, in which the damping spring has a greater spring stiffness, the end position can be defined very well. As a result, the end position can be defined without great tolerances.
Beispielsweise kann die zumindest eine Dämpfungsfeder als ein Schaumelement ausgeführt sein. Ein solches Schaumelement kann aus Silikon-Schaum bestehen. Ein solches Schaumelement kann vorteilhaft mit einer progressiven Federkennlinie hergestellt werden. Ferner kann ein Temperaturgang der Federkennlinie konstant sein. Dadurch kann eine Verschiebung der Endlage bei unterschiedlichen Temperaturen der Dämpfungsfeder vermieden werden. For example, the at least one damping spring can be designed as a foam element. Such a foam element may consist of silicone foam. Such a foam element can advantageously be produced with a progressive spring characteristic. Furthermore, a temperature response of the spring characteristic can be constant. As a result, a displacement of the end position at different temperatures of the damping spring can be avoided.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Spulenkörper zumindest einen der Anschläge ausformen. Der andere der Anschläge kann ebenfalls durch den Spulenkörper oder durch ein starr mit mit dem Spulenkörper verbundenes Element ausgeformt werden. Auf diese Weise kann eine Lage des Anschlags sehr genau definiert werden. According to one embodiment, the bobbin can form at least one of the stops. The other of the stops can also be formed by the bobbin or by a rigidly connected to the bobbin element. In this way, a position of the stop can be defined very precisely.
Eine Länge der sich quer zu einer Bewegungsrichtung des Ankerbauteils zwischen der ersten und der zweiten Endlage in den Ankerraum hinein erstreckenden Rippe
kann länger sein, als eine Dicke der Rippe längs der Bewegungsrichtung des Ankerbauteils. Somit kann die Rippe sehr schmal ausgeführt sein. Dadurch kann eine Beeinflussung des Magnetfelds durch den als Rippe ausgeformten Anschlag vermieden werden. A length of the rib extending transversely to a direction of movement of the armature component between the first and the second end position into the armature space may be longer than a thickness of the rib along the direction of movement of the anchor member. Thus, the rib can be made very narrow. As a result, an influence of the magnetic field can be avoided by the shaped as a rib stop.
Gemäß einer Ausführungsform kann der erste Anschlag als eine erste sich in den Ankerraum hinein erstreckende Rippe und der zweite Anschlag als eine zweite sich in den Ankerraum hinein erstreckende Rippe ausgeführt sein. Auf diese Weise kann eine Beeinflussung des Verlaufs des Magnetfelds durch die beiden Anschläge weitestgehend vermieden werden. According to one embodiment, the first stop may be designed as a first rib extending into the armature space and the second stop as a second rib extending into the armature space. In this way, influencing the course of the magnetic field through the two stops can be largely avoided.
Die Schaltvorrichtung kann eine erste Dämpfungsfeder und eine zweite Dämpfungsfeder aufweisen. Die erste Dämpfungsfeder kann zwischen dem ersten Anschlag und dem Steg angeordnet sein und bis zu einem ersten Kompressionspunkt zusammen- gepresst sein, wenn sich das Ankerbauteil in der ersten Endlage befindet. Die zweite Dämpfungsfeder kann zwischen dem zweiten Anschlag und dem Steg angeordnet sein und bis zu einem zweiten Kompressionspunkt zusammengepresst sein, wenn sich das Ankerbauteil in der zweiten Endlage befindet. Dabei können die Dämpfungsfedern je eine progressive Federkennlinie mit einer Knickstelle zwischen einem ersten Abschnitt der Federkennlinie und einem zweiten Abschnitt der Federkennlinie aufweisen, wobei die Kompressionspunkte je in dem zweiten Abschnitt der Federkennlinie angeordnet sein können. Auf diese Weise können beide Endlagen sehr genau definiert werden. The switching device may comprise a first damping spring and a second damping spring. The first damping spring may be disposed between the first stop and the land and compressed to a first compression point when the anchor member is in the first end position. The second damping spring may be disposed between the second stop and the web and compressed to a second compression point when the anchor member is in the second end position. In this case, the damping springs may each have a progressive spring characteristic with a kink between a first portion of the spring characteristic and a second portion of the spring characteristic, wherein the compression points may each be arranged in the second portion of the spring characteristic. In this way, both end positions can be defined very precisely.
Dabei kann die erste Dämpfungsfeder an einer dem ersten Anschlag zugewandten Seite des Stegs des Ankerbauteils und die zweite Dämpfungsfeder kann an einer dem zweiten Anschlag zugewandten Seite des Stegs des Ankerbauteils angeordnet sein. Auf diese Weise können die Dämpfungsfedern mit dem Ankerbauteil mitbewegt werden. Alternativ kann zumindest eine der Dämpfungsfedern an dem entsprechenden Anschlag befestigt sein. In this case, the first damping spring on a side facing the first stop of the web of the anchor member and the second damping spring may be disposed on a second stop facing side of the web of the anchor member. In this way, the damping springs can be moved with the anchor member. Alternatively, at least one of the damping springs may be attached to the corresponding stop.
Die Schaltvorrichtung kann eine erste Polplatte und eine zweite Polplatte aufweisen. Der Spulenkörper kann zwischen der ersten Polplatte und der zweiten Polplatte an-
geordnet sein. Die Polplatten zum Führen des von der Spule erzeugten magnetischen Feldes dienen. Die Polplatten können magnetische Pole zum Bewegen des Ankerbauteils ansprechend auf das von der Spule erzeugte Magnetfeld darstellen. The switching device may comprise a first pole plate and a second pole plate. The bobbin can be connected between the first pole plate and the second pole plate. be ordered. The pole plates serve to guide the magnetic field generated by the coil. The pole plates may represent magnetic poles for moving the armature component in response to the magnetic field generated by the coil.
Die Schaltvorrichtung kann zumindest einen ersten Fixierpunkt und einen zweiten Fixierpunkt zum Fixieren der Schaltvorrichtung in einem Gerät aufweisen. Dabei kann der erste Fixierpunkt aufseiten der ersten Polplatte an dem Spulenkörper angeordnet sein und der zweite Fixierpunkt kann aufseiten der zweiten Polplatte an dem Spulenkörper angeordnet sein. Die Fixierpunkte können zum Aufnehmen von Referenzpins des Geräts ausgeführt sein. Bei dem Gerät kann es sich beispielsweise um ein Wählhebelgehäuse eines Fahrzeugs handeln. Durch geringe Toleranzen der Endlagen des Ankerbauteils können die Toleranzen der Fixierpunkte klein gehalten werden. The switching device may have at least a first fixing point and a second fixing point for fixing the switching device in a device. In this case, the first fixing point may be arranged on the coil body on the side of the first pole plate, and the second fixing point may be arranged on the coil body on the side of the second pole plate. The fixation points can be designed to record reference pins of the device. The device may be, for example, a selector lever housing of a vehicle. Due to small tolerances of the end positions of the anchor component, the tolerances of the fixing points can be kept small.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Ankerbauteil einstückig ausgeführt sein. In diesem Fall sind der Ankerbereich und der Kernbereich aus einem Teil ausgeformt. Dadurch können die Fertigungskosten im Vergleich zu einem zweistückig ausgeführten Ankerbauteil reduziert werden. According to one embodiment, the anchor component may be made in one piece. In this case, the anchor portion and the core portion are formed of one part. As a result, the manufacturing costs can be reduced compared to a two-piece executed anchor component.
Dabei kann der Kernbereich zwischen einem ersten Ende des Ankerbauteils und dem Ankerbereich eine umlaufende Nut zum Bilden einer magnetischen Flusssperre aufweisen. Durch die Flusssperre kann das das Ankerbauteil durchströmende Magnetfeld auf den Ankerbereich konzentriert werden. In this case, the core region between a first end of the armature component and the armature region may have a circumferential groove for forming a magnetic flux barrier. Through the flow barrier, the magnetic field flowing through the armature component can be concentrated on the anchor area.
Das Ankerbauteil kann einen Magnet-Anker ausformen. Alternativ zu einer einteiligen Ausführungsform kann das Ankerbauteil auch zweiteilig ausgeführt sein. Der Ankerbereich kann in einem solchen Fall einen aus ferromagnetischen Material gefertigten Anker darstellen. Der Kernbereich kann einen nicht ferromagnetischen Kern darstellen. The anchor component can form a magnetic anchor. As an alternative to a one-part embodiment, the anchor component can also be designed in two parts. The anchor region may in such case be an anchor made of ferromagnetic material. The core region may be a non-ferromagnetic core.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Ankerbereich an einem dem ersten Ende des Ankerbauteils zugewandten Ende einen Fortsatz aufweisen. Die Schaltvorrichtung kann einen mit dem Spulenkörper verbundenen Einlaufkegel zum Aufnehmen
des Fortsatzes aufweisen, wenn sich das Ankerbauteil in der ersten Endlage befindet. Dabei kann der erste Anschlag als Rippe ausgeführt und an einem dem Steg des Ankerbauteils zugewandten Ende des Einlaufkegels angeordnet sein. Der Einlaufkegel kann Teil des Spulenkörpers sein oder als ein separates und mit dem Spulenkörper starr verbundenes Teil ausgeführt sein. Der Einlaufkegel kann sich aufsei- ten der bestromten Endlage befinden und zur Flussverstärkung und Lenkung der Bewegung des Ankerbauteils eingesetzt werden. According to one embodiment, the anchor region may have an extension at an end facing the first end of the anchor component. The switching device may include an inlet cone connected to the bobbin for receiving having the extension when the anchor member is in the first end position. In this case, the first stop can be configured as a rib and arranged on an end of the inlet cone facing the web of the anchor component. The inlet cone may be part of the bobbin or be designed as a separate and rigidly connected to the bobbin part. The inlet cone can be located on the end of the energized end position and can be used to increase the flux and to control the movement of the armature component.
Der Steg des Ankerbauteils kann als eine umlaufende äußere Ausbuchtung des Ankerbereichs ausgeführt sein. Der Steg kann somit einen den Ankerbereich umschließenden Ring darstellen. Eine Länge des sich quer zu der Bewegungsrichtung des Ankerbauteils in Richtung des Spulenkörpers erstreckenden Stegs kann länger sein, als eine Dicke des Stegs entlang der Bewegungsrichtung des Ankerbauteils. Der Steg kann sich somit radial in Bezug zu der Bewegungsachse des Ankerbauteils erstrecken. Der Steg kann sehr dünn ausgeführt sein. Dadurch kann eine Beeinflussung des Magnetfelds durch das Vorhandensein des Stegs minimiert werden. The web of the anchor component may be designed as a circumferential outer bulge of the anchor region. The web can thus represent a ring surrounding the anchor area. A length of the web extending transversely to the direction of movement of the armature component in the direction of the bobbin may be longer than a thickness of the web along the direction of movement of the armature component. The web can thus extend radially with respect to the axis of movement of the armature component. The bridge can be made very thin. Thereby, an influence of the magnetic field can be minimized by the presence of the web.
Um die Reibung des Ankerbauteils zu minimieren, können kann die Schaltvorrichtung als Lagerstellen für das Ankerbauteil PTFE (Polytetrafluorethylen) beschichtete Gleitbuchsen aufweisen. In order to minimize the friction of the armature component, the switching device may have bearing bushes for the armature component PTFE (polytetrafluoroethylene) coated sliding liners.
Ein Verfahren zum Betreiben einer elektromagnetische Schaltvorrichtung mit einem Ankerbauteil mit einem Steg, wobei das Ankerbauteil einen Kernbereich und einen Ankerbereich aufweist, wobei der Kernbereich zumindest in einem Teilabschnitt von dem Ankerbereich umschlossen ist, und wobei das Ankerbauteil in einem Ankerraum zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage beweglich angeordnet ist, ferner mit einem Spulenkörper für eine Spule, wobei der Spulenkörper den Ankerraum umschließt und ferner mit einem ersten Anschlag für den Steg des Ankerbauteils zum Definieren der ersten Endlage des Ankerbauteils und mit einem zweiten Anschlag für den Steg des Ankerbauteils zum Definieren der zweiten Endlage des Ankerbauteils, wobei zumindest ein Anschlag als eine sich in den Ankerraum hinein erstreckende Rippe ausgeführt ist, umfasst die folgenden Schritte:
Bewirken einer Bewegung des Ankerbauteils in Richtung des zumindest einen Anschlags; A method of operating an electromagnetic switching device having an armature component with a web, wherein the armature component has a core region and an anchor region, wherein the core region is enclosed by the anchor region in at least a partial section, and wherein the armature component is located in an armature space between a first end position and an armature space second end position is movably arranged, further comprising a bobbin for a coil, wherein the bobbin enclosing the armature space and further comprising a first stop for the web of the anchor member for defining the first end position of the anchor member and a second stop for the web of the anchor member for defining The second end position of the armature component, wherein at least one stop is designed as a rib extending into the armature space, comprises the following steps: Causing movement of the armature component in the direction of the at least one stop;
Abbremsen der Bewegung des Ankerbauteils durch Zusammenpressen einer zwischen dem Steg und dem zumindest einen Anschlag angeordneten Dämpfungsfeder, die eine progressive Federkennlinie mit einer Knickstelle zwischen einem ersten Abschnitt der Federkennlinie und einem zweiten Abschnitt der Federkennlinie aufweist; und Braking the movement of the anchor member by compressing a damping spring disposed between the web and the at least one stopper having a progressive spring characteristic with a kink between a first portion of the spring characteristic and a second portion of the spring characteristic; and
weiteres Abbremsen der Bewegung des Ankerbauteils durch weiteres Zusammenpressen der Dämpfungsfeder bist zu einem Kompressionspunkt, der in dem zweiten Abschnitt der Federkennlinie angeordnet ist. further decelerating the movement of the armature member by further compressing the damping spring is to a compression point, which is arranged in the second portion of the spring characteristic.
Durch das weitere Abbremsen kann die Bewegung des Ankerbauteils bis zum Stillstand des Ankerbauteils abgebremst werden. Der Kompressionspunkt kann einen bezüglich seiner örtlichen Position sehr genau definierten Punkt darstellen, an dem das Ankerbauteil in der Endlage zur Ruhe kommt. As a result of the further braking, the movement of the armature component can be slowed down until the armature component stops. The compression point can represent a point that is very precisely defined with regard to its local position, at which point the armature component comes to rest in the end position.
Eine Ausführungsform des beschriebenen Ansatzes kann somit auf dem Verwenden einer Dämpfungsfeder basieren, die eine progressive Federkennlinie mit einer Knickstelle zwischen einem ersten Abschnitt der Federkennlinie und einem zweiten Abschnitt der Federkennlinie aufweist, zum Abbremsen einer Bewegung eines Ankerbauteils einer Schaltvorrichtung mit dem Ankerbauteil mit einem Steg, wobei das Ankerbauteil einen Kernbereich und einen Ankerbereich aufweist, wobei der Kernbereich zumindest in einem Teilabschnitt von dem Ankerbereich umschlossen ist, und wobei das Ankerbauteil in einem Ankerraum zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage beweglich angeordnet ist, ferner mit einem Spulenkörper für eine Spule, wobei der Spulenkörper den Ankerraum umschließt und ferner mit einem ersten Anschlag für den Steg des Ankerbauteils zum Definieren der ersten Endlage des Ankerbauteils und mit einem zweiten Anschlag für den Steg des Ankerbauteils zum Definieren der zweiten Endlage des Ankerbauteils, wobei zumindest ein Anschlag als eine sich in den Ankerraum hinein erstreckende Rippe ausgeführt ist.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: An embodiment of the described approach may thus be based on the use of a damping spring having a progressive spring characteristic with a kink between a first portion of the spring characteristic and a second portion of the spring characteristic for braking movement of an armature component of a switching device with the armature component with a web, wherein the anchor member has a core portion and an anchor portion, wherein the core portion is enclosed at least in a portion of the anchor portion, and wherein the anchor member is movably disposed in an armature space between a first end position and a second end position, further comprising a bobbin for a coil, wherein the bobbin encloses the armature space and further comprising a first stop for the web of the anchor member for defining the first end position of the anchor member and a second stop for the web of the anchor member for defining the second end position de s anchor component, wherein at least one stop is designed as an extending into the armature space rib. The invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Geräts mit einer Schaltvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 1 is a schematic representation of an apparatus with a switching device according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2 eine Seitenansicht einer Schaltvorrichtung mit Schnittlinien A-A und B-B gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 is a side view of a switching device with cut lines A-A and B-B according to an embodiment of the present invention;
Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer Schaltvorrichtung entlang der Schnittlinie A-A gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 3 is a sectional view of a switching device along the section line A-A according to an embodiment of the present invention;
Fig. 4 eine Schnittdarstellung einer Schaltvorrichtung entlang der Schnittlinie B-B gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 4 is a sectional view of a switching device along the section line B-B according to an embodiment of the present invention;
Fig. 5 eine Schnittdarstellung einer Schaltvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 5 is a sectional view of a switching device according to an embodiment of the present invention;
Fig. 6 eine Federkennlinie einer Dämpfungsfeder gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 6 is a spring characteristic of a damper spring according to an embodiment of the present invention;
Fig. 7 ein Diagramm zur Darstellung von Toleranzbereichen einer Schaltvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 7 is a diagram illustrating tolerance ranges of a switching device according to an embodiment of the present invention; and
Fig. 8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer elektromagnetische Schaltvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 8 is a flowchart of a method of operating an electromagnetic switching device according to an embodiment of the present invention.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. In the following description of preferred embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similarly acting, wherein a repeated description of these elements is omitted.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Geräts mit einer Schaltvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Gerät kann es sich um eine Baugruppe eines Fahrzeugs, beispielsweise eine Baugruppe der Antriebs- und Fahrwerktechnik, wie eine Wählvorrichtung für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs handeln. Die Schaltvorrichtung 100 ist in einem Gehäuse 102, beispielsweise einem Wählhebelgehäuse, angeordnet und ausgebildet, um ein Element 104, beispielsweise einen Wählhebel, des Geräts zu betätigen.
Die Schaltvorrichtung 100 weist einen Spulenkörper 1 10 für eine Spule 1 1 1 auf. Der Spulenkörper 1 10 umschließt einen Ankerraum 1 12. Innerhalb des Ankerraums 1 12 ist ein Ankerbauteil 1 14 beweglich angeordnet. Das Ankerbauteil 1 14 ist beweglich gelagert und kann eine Bewegung 1 16 entlang einer Bewegungsachse 1 18 ausführen. Die Bewegung 1 16 des Ankerbauteils 1 14 wird durch einen ersten Anschlag 120 und einen zweiten Anschlag 122 zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage begrenzt. Dazu weist das Ankerbauteil einen Steg 124 auf, der in der ersten Endlage des Ankerbauteils 1 14 an dem ersten Anschlag 122 und in der zweiten Endlage des Ankerbauteils 1 14 an dem zweiten Anschlag 124 anstößt. Zumindest einer der Anschläge 120, 122 weist die Form einer Rippe auf. Die Anschläge 120, 122 erstrecken sich ausgehend von einer dem Ankerraum 1 12 zugewandten Seite des Spulenkörpers 1 10 in den Ankerraum 1 12 hinein. 1 shows a schematic representation of a device with a switching device 100 according to an embodiment of the present invention. The device may be an assembly of a vehicle, for example an assembly of the drive and chassis technology, such as a dial for a transmission of a motor vehicle. The switching device 100 is arranged in a housing 102, for example a selector lever housing, and designed to actuate an element 104, for example a selector lever, of the device. The switching device 100 has a bobbin 1 10 for a coil 1 1 1. The bobbin 1 10 encloses an armature space 1 12. Within the armature space 1 12, an anchor member 1 14 is movably arranged. The anchor member 1 14 is movably mounted and can perform a movement 1 16 along a movement axis 1 18. The movement 1 16 of the armature component 1 14 is limited by a first stop 120 and a second stop 122 between a first end position and a second end position. For this purpose, the armature component on a web 124 which abuts in the first end position of the armature component 1 14 at the first stop 122 and in the second end position of the armature component 1 14 at the second stop 124. At least one of the stops 120, 122 has the shape of a rib. The stops 120, 122 extend from an armature space 1 12 facing side of the bobbin 1 10 in the armature space 1 12 into it.
Das Ankerbauteil 1 14 weist einen Ankerbereich 126 und einen Kernbereich 128 auf. Wird die Spule 1 1 1 von elektrischem Strom durchflössen, so baut sich ein Magnetfeld auf, durch das der Ankerbereich 126 des Ankerbauteils 1 14 beispielsweise in Richtung des ersten Anschlags 120 gezogen wird. Dadurch wird der Kernbereich 128, der gemäß diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise als ein Stößel ausgeführt ist, zu dem Element 104 hin bewegt und stößt gegen das Element 104, um einen Schaltvorgang durchzuführen. The armature component 14 has an armature region 126 and a core region 128. If the coil 1 1 1 flows through electrical current, then a magnetic field builds up, through which the armature region 126 of the armature component 1 14 is pulled, for example, in the direction of the first stop 120. Thereby, the core portion 128, which is designed as a plunger according to this embodiment, for example, moves toward the element 104 and abuts against the element 104 to perform a switching operation.
Zwischen dem Steg 124 und den Anschlägen 120, 122 kann je eine Dämpfungsfeder zum Dämpfen eines Anschlags des Stegs an die Anschläge 120, 122 angeordnet sein. Die Dämpfungsfedern können beispielsweise aus einem Elastomer, beispielsweise einem Silikonelastomer, bestehen, also als ein Elastomerdämpfer ausgeführt sein. Zumindest einer der Anschläge 120, 122 kann eine definierte Anlagefläche für einen am Anker 1 14 mitgeführten Elastomerdämpfer bilden. Between the web 124 and the stops 120, 122 may each have a damping spring for damping a stop of the web to the stops 120, 122 may be arranged. The damping springs may for example consist of an elastomer, such as a silicone elastomer, so be designed as an elastomer damper. At least one of the stops 120, 122 may form a defined contact surface for an elastomer damper carried along on the armature 1 14.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht einer Schaltvorrichtung 100 mit Schnittlinien A-A und B-B gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In Fig. 2 ist ein erstes Ende des Kernbereichs 128 des Ankerbauteils zu sehen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist der Kernbereich 128 des Ankerbauteils einen kreisrunden Querschnitt auf. Ein zentraler Abschnitt des Spulenkörpers 1 10 ist durch eine Pol-
platte 230 verdeckt. Die Polplatte 230 weist eine kreisrunde Durchgangsöffnung für einen Einlaufkegel 232 auf. Der Kernbereich 128 wird von einer Gleitlager-hülse 240 geführt. Fig. 2 shows a side view of a switching device 100 with section lines AA and BB according to an embodiment of the present invention. In Fig. 2, a first end of the core portion 128 of the anchor member is seen. According to this exemplary embodiment, the core region 128 of the armature component has a circular cross section. A central portion of the bobbin 1 10 is characterized by a pole plate 230 hidden. The pole plate 230 has a circular passage opening for an inlet cone 232. The core region 128 is guided by a sleeve bearing sleeve 240.
Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung einer Schaltvorrichtung 100 entlang der in Fig. 2 gezeigten Schnittlinie A-A gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. FIG. 3 shows a sectional view of a switching device 100 along the section line A-A shown in FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
Wie bereits anhand von Fig. 1 beschrieben, weist die Schaltvorrichtung 100 einen Spulenkörper 1 10 auf, innerhalb dessen ein Ankerbauteil 1 14 entlang einer Bewegungsachse 1 18 linear beweglich gelagert ist. Die Bewegungsachse 1 18 kann eine Symmetrieachse des Ankerbauteils 1 14 sein. Der Spulenkörper 1 10 kann einen als Scheibenspule ausgeführten Abschnitt zum Aufnehmen der Wicklungen der Spule 1 1 1 aufweisen. Anliegend an den Seitenscheiben des Spulenkörpers 1 10 weist die Schaltvorrichtung 100 eine erste Polplatte 230 und eine zweite Polplatte 330 auf. Die Polplatten 230, 330 sind parallel zu den Seitenscheiben und rechtwinklig zu einer die Seitenscheiben verbindenden Grundfläche des Spulenkörpers 1 10 ausgerichtet. An einem der ersten Polplatte 230 zugewandten Ende des Ankerraums 1 12 ist ein Einlaufkegel 232 angeordnet. As already described with reference to FIG. 1, the switching device 100 has a bobbin 1 10, within which an armature component 1 14 along a movement axis 1 18 is mounted linearly movable. The movement axis 1 18 may be an axis of symmetry of the armature component 1 14. The bobbin 1 10 may have a designed as a disk coil section for receiving the windings of the coil 1 1 1. Adjacent to the side windows of the bobbin 1 10, the switching device 100 has a first pole plate 230 and a second pole plate 330. The pole plates 230, 330 are aligned parallel to the side windows and at right angles to a bottom surface of the bobbin 1 10 connecting the side windows. At one of the first pole plate 230 facing the end of the armature space 1 12, an inlet cone 232 is arranged.
Der Einlaufkegel 232 grenzt an die dem Ankerraum 1 12 zugewandte Oberfläche der Grundfläche des Spulenkörpers 1 10 an und erstreckt sich über die Dicke der ersten Polplatte 230 bis zu etwa einer halben Länge der Grundfläche des Spulenkörpers 1 10. An dem der Polplatte 230 zugewandten Ende ist an dem Einlaufkegel 232 eine Gleitlagerhülse 240 zum Lagern des Kernbereichs des Ankerbauteils 1 14 angeordnet. Im Bereich einer Aufnahmefläche für die Gleitlagerhülse 240 weist der Einlaufkegel eine Ausnehmung zum Aufnehmen eines Endbereichs eines Fortsatzes des Ankerbereichs des Ankerbauteils 1 14 auf. Im Bereich der Ausnehmung und angrenzend an die Ausnehmung weist der Einlaufkegel 232 eine konstante Wandstärke auf. Daran angrenzend erweitert sich ein Innenraum des Einlaufkegels 232 kegelförmig. An einem der ersten Polplatte 230 abgewandten Ende weist der Einlaufkegel 232 einen Knick auf, durch den eine in Richtung der Bewegungsachse 1 18 ausgerichtete Abschlussrippe ausgeformt wird, die den ersten Anschlag 120 bildet. So-
mit weist der Querschnitt des Einlaufkegels 232 auf beiden Seiten der Bewegungsachse 1 18, an einem der zweiten Polplatte 220 zugewandtes Ende, einen L-förmigen Endbereich auf, durch den der erste Anschlag 120 gebildet wird. Eine Fläche des ersten Anschlags 120 entspricht einer Dicke der Wand des Einlaufkegels 232 im Bereich der Abschlussrippe. Die Fläche des ersten Anschlags ist orthogonal zu der Bewegungsachse 1 18 ausgerichtet. Ausgehend von der den Anschlag 120 ausbildenden Abschlussrippe weist die Dicke der Wand des Einlaufkegels eine abrupte Verjüngung auf weniger als die halbe Dicke der Wand des Einlaufkegels im Bereich der Abschlussrippe, anschließend einen Abschnitt konstanter Dicke, anschließend einen Abschnitt linear zunehmender Dicke und anschließend einen bis in die Ausnehmung des Einlaufkegels 232 zum Aufnehmen des Endbereichs des Fortsatzes des Ankerbereichs des Ankerbauteils 1 14 reichenden Abschnitt konstanter Dicke auf. Der Einlaufkegel 232 kann als ein Rotationskörper ausgeformt sein. The inlet cone 232 is adjacent to the armature space 1 12 facing surface of the base surface of the bobbin 1 10 and extends over the thickness of the first pole plate 230 up to about half the length of the base of the bobbin 1 10. At the pole plate 230 facing the end On the inlet cone 232 a slide bearing sleeve 240 for supporting the core portion of the anchor member 1 14 is arranged. In the region of a receiving surface for the sliding bearing sleeve 240, the inlet cone has a recess for receiving an end region of an extension of the anchor region of the anchor component 14. In the region of the recess and adjacent to the recess, the inlet cone 232 has a constant wall thickness. Adjacent thereto, an interior of the inlet cone 232 widens conically. On one of the first pole plate 230 facing away from the inlet cone 232 has a kink, through which a in the direction of the movement axis 1 18 aligned finishing rib is formed, which forms the first stop 120. So- with the cross section of the inlet cone 232 on both sides of the movement axis 1 18, at one of the second pole plate 220 facing the end, an L-shaped end portion through which the first stop 120 is formed. One surface of the first stop 120 corresponds to a thickness of the wall of the inlet cone 232 in the region of the end rib. The surface of the first stop is aligned orthogonal to the movement axis 1 18. Starting from the stop rib 120 forming the stop 120, the thickness of the wall of the inlet cone has an abrupt taper to less than half the thickness of the wall of the inlet cone in the region of the end rib, then a section of constant thickness, then a portion of linearly increasing thickness and then one in the recess of the inlet cone 232 for receiving the end portion of the extension of the anchor portion of the anchor member 1 14 reaching portion of constant thickness. The inlet cone 232 may be formed as a rotational body.
An einem dem Einlaufkegel 232 gegenüberliegenden Ende formt die Grundfläche des Spulenkörpers 1 10 einen zweiten Anschlag 122 in Form einer in Richtung der Bewegungsachse 1 18 zeigenden Rippe auf. Eine Erstreckungsrichtung der Rippe des Spulenkörpers 1 10 ist orthogonal zu der Bewegungsachse 1 18. Zum Ausformen des zweiten Anschlags 122 weist die Grundfläche des Spulenkörpers 1 10 eine abrupte, hier durch einen rechten Winkel gebildete, Verdickung der Dicke der Grundfläche auf. Im Bereich der den zweiten Anschlag 122 ausbilden Rippe, weist die Dicke der Grundfläche eine konstante Dicke auf, um nach der Rippe eine abrupte, hier durch einen rechten Winkel gebildete, Verjüngung auf etwa eine halbe Dicke der Grundfläche im Bereich der Rippe aufzuweisen. Die den zweiten Anschlag 122 bildende Rippe kann umlaufend um den Ankerraum 1 12 ausgeformt sein und eine Lochscheibe bilden. Eine den zweiten Anschlag 122 bildende Fläche der Rippe kann größenmäßig gleich einer den ersten Anschlag 120 bildenden Fläche sein. Die Anschläge 120, 122 können in gleicher Entfernung in Bezug zu der Bewegungsachse 1 18 einander gegenüberliegend angeordnet sein. At an opposite end of the inlet cone 232 forms the base of the bobbin 1 10 a second stop 122 in the form of a pointing in the direction of the movement axis 1 18 rib. An extension direction of the rib of the bobbin 1 10 is orthogonal to the movement axis 1 18. For forming the second stop 122, the base of the bobbin 1 10 an abrupt, formed here by a right angle, thickening of the thickness of the base. In the area of the rib forming the second stop 122, the thickness of the base area has a constant thickness in order to have an abrupt tapering, here formed by a right angle, to about one half of the base area in the region of the rib. The second stop 122 forming rib may be formed circumferentially around the armature space 1 12 and form a perforated disc. A surface of the rib forming the second stop 122 may be equal in size to a surface forming the first stop 120. The stops 120, 122 may be arranged at the same distance with respect to the movement axis 1 18 opposite to each other.
Angrenzend an die den zweiten Anschlag 122 bildende Rippe ist eine weitere Gleitlagerhülse 242 angeordnet. Die weitere Gleitlagerhülse 242 erstreckt sich ausgehend
von der den zweiten Anschlag 122 bildende Rippe durch die zweite Polplatte 330 hindurch. Adjacent to the second stop 122 forming rib another slide bearing sleeve 242 is arranged. The further plain bearing sleeve 242 extends starting from the second stop 122 forming rib through the second pole plate 330 therethrough.
Das Ankerbauteil 1 14 ist einstückig ausgeführt. Das Ankerbauteil kann als ein Rotationskörper ausgeführt sein. Es weist einen zylinderförmigen Kernbereich auf, der sich von einem ersten Ende des Ankerbauteils 1 14, aufseiten der ersten Polplatte 230, bis zu einem zweiten Ende des Ankerbauteils 1 14, aufseiten der zweiten Polplatte 330, erstreckt. Eine Länge des Ankerbauteils 1 14 ist länger als ein Abstand zwischen äußeren Flächen der Polplatten 230, 330. Versetzt in Richtung des zweiten Endes angeordnet, weist das Ankerbauteil 1 14 einen den Kernbereich umschließenden Ankerbereich auf. Im Ankerbereich weist das Ankerbauteil 1 14 eine größere Dicke als im Kernbereich auf. Dabei reicht der Ankerbereich nicht an dem Ankerbauteil 1 14 zugewandten Enden der Anschläge 120, 122 heran. Der Ankerbereich ist als ein Zylinder ausgeformt, der einen ringförmigen und sich über eine Hauptoberfläche des Ankerbereichs heraus erstreckenden Steg 124 aufweist. Im Bereich des The anchor component 1 14 is made in one piece. The anchor component can be designed as a rotational body. It has a cylindrical core region, which extends from a first end of the armature component 1 14, on the side of the first pole plate 230, to a second end of the armature component 1 14, on the side of the second pole plate 330. A length of the anchor member 1 14 is longer than a distance between outer surfaces of the pole plates 230, 330. Placed disposed in the direction of the second end, the anchor member 1 14 has an anchor region surrounding the core region. In the anchor area, the anchor component 1 14 has a greater thickness than in the core area. In this case, the anchor region does not extend to the armature component 1 14 facing ends of the stops 120, 122 zoom. The anchor portion is formed as a cylinder having an annular ridge 124 extending beyond a major surface of the anchor portion. In the area of
Stegs 124 weist das Ankerbauteil 1 14 eine größere Dicke als im übrigen Bereich des Ankerbereichs auf. Eine Länge des Stegs entspricht in etwa der dreifachen Dicke des Stegs 124. Der Steg 124 ragt in einen zwischen den Anschlägen 120, 122 gebildeten Raum hinein. Dabei bleibt ein Spalt zwischen einem dem Spulenkörper 1 10 zugewandten Ende des Stegs 124 und dem Spulenkörper. Beidseitig des Stegs 124 weist das Ankerbauteil 1 14 umlaufende Nuten auf. Web 124, the anchor member 1 14 has a greater thickness than in the remaining area of the anchor area. A length of the web corresponds approximately to three times the thickness of the web 124. The web 124 projects into a space formed between the stops 120, 122. In this case, a gap remains between a coil body 1 10 facing the end of the web 124 and the bobbin. On both sides of the web 124, the anchor component 1 has 14 circumferential grooves.
In einer auf einer dem ersten Anschlag 120 zugewandten Seite des Stegs 124 angeordneten Nut ist eine erste Dämpfungsfeder 350 angeordnet. Die erste Dämpfungsfeder 350 erstreckt sich über eine Länge des Stegs 124 und liegt an dem Steg 124 an. Eine Dicke der ersten Dämpfungsfeder 350 kann beispielsweise gleich oder kleiner als eine Dicke des Stegs 124 sein. In einer auf einer dem zweiten Anschlag 122 zugewandten Seite des Stegs 124 angeordneten Nut ist eine zweite Dämpfungsfeder 352 angeordnet. Die zweite Dämpfungsfeder 352 erstreckt sich über eine Länge des Stegs 124 und liegt an dem Steg 124 an. Eine Dicke der zweiten Dämpfungsfeder 352 kann beispielsweise gleich oder kleiner als eine Dicke des Stegs 124 sein. Die Dämpfungsfedern 350, 352 können je als Ringe ausgeführt sein.
Die Dämpfungsfedern 350, 352 bewegen sich bei einer Bewegung des Ankerbauteils 1 14 mit dem Ankerbauteil 1 14 mit. In a on the first stop 120 facing side of the web 124 arranged groove a first damping spring 350 is arranged. The first damping spring 350 extends over a length of the web 124 and abuts against the web 124. For example, a thickness of the first damper spring 350 may be equal to or less than a thickness of the ridge 124. In a on the second stop 122 facing side of the web 124 arranged groove a second damping spring 352 is arranged. The second damping spring 352 extends over a length of the web 124 and abuts against the web 124. For example, a thickness of the second damper spring 352 may be equal to or less than a thickness of the ridge 124. The damping springs 350, 352 may each be designed as rings. The damping springs 350, 352 move with a movement of the armature component 1 14 with the armature component 1 14 with.
Ein sich zwischen der ersten Dämpfungsfeder 350 und einem ersten Ende des Ankerbereichs liegender Abschnitt des Ankerbereichs ist als ein Fortsatz ausgeführt. Der Fortsatz wird durch eine keilförmige Nut ausgeformt, die sich von dem ersten Ende des Ankerbereichs angrenzend an den Kernbereich erstreckt. Die keilförmige Nut weist eine sich in die Tiefe der Nut hinein linear verjüngende lichte Weite auf. Somit läuft der Ankerbereich zum ersten Ende hin spitz zu, weist am ersten Ende selbst jedoch einen abgeflachten Endabschnitt auf. A portion of the anchor region lying between the first damping spring 350 and a first end of the anchor region is designed as an extension. The extension is formed by a wedge-shaped groove extending from the first end of the anchor portion adjacent to the core portion. The wedge-shaped groove has an in the depth of the groove in a linearly tapering clear width. Thus, the anchor portion is tapered toward the first end, but at the first end itself has a flattened end portion.
Eine Rückstellfeder 354 ist zwischen dem Ankerbereich und der Gleitlagerhülse 240 angeordnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Rückstellfeder 354 als eine Spiralfeder ausgeführt, die an einem Ende an der Gleitlagerhülse 240 und am anderen Ende an dem Boden der keilförmigen Nut des Ankerbereichs anliegt. Der Kernbereich des Ankerbauteils 1 14 ist durch die Rückstellfeder 354 hindurchgeführt. A return spring 354 is disposed between the anchor portion and the slide bearing sleeve 240. According to this embodiment, the return spring 354 is designed as a spiral spring, which abuts at one end on the slide bearing sleeve 240 and at the other end to the bottom of the wedge-shaped groove of the anchor region. The core region of the armature component 1 14 is guided by the return spring 354.
Zwischen dem Ankerbereich und dem ersten Ende des Kernbereichs weist der Kernbereich eine umlaufende Nut 356 als magnetische Flusssperre auf. Ein dem Ankerbereich zugewandtes Ende der Nut 356 ist auf Höhe des ersten Endes des Ankerbereichs, somit auf Höhe des freien Endes des Fortsatzes des Ankerbereichs angeordnet. Between the anchor region and the first end of the core region, the core region has a circumferential groove 356 as magnetic flux barrier. An armature region facing the end of the groove 356 is disposed at the level of the first end of the anchor region, thus at the level of the free end of the extension of the anchor region.
In Fig. 3 ist das Ankerbauteil 1 14 in einer ersten Endlage gezeigt. In der ersten Endlage ist das Ankerbauteil 1 14 durch die Rückstell kraft der Rückstellfeder 354 gegen den dünnwandigen zweiten Anschlag 122 gedrückt. Dabei wird die zweite Dämpfungsfeder 352 durch den Steg 124 gegen den zweiten Anschlag 122 gedrückt. Die zweite Dämpfungsfeder 352 ist dabei bis zu einem Kompressionspunkt der zweiten Dämpfungsfeder 352 zusammengepresst. In Fig. 3, the anchor member 1 14 is shown in a first end position. In the first end position, the armature component 1 14 is pressed by the restoring force of the return spring 354 against the thin-walled second stop 122. In this case, the second damping spring 352 is pressed by the web 124 against the second stop 122. The second damping spring 352 is compressed up to a compression point of the second damping spring 352.
Wird die Spule 1 1 1 bestromt, so wirkt ein Magnetfeld auf den Ankerbereich des Ankerbauteils 1 14 und das Ankerbauteil 1 14 wird entgegen der Rückstellkraft
der Rückstellfeder 354 in Richtung des ersten Anschlags 120 bewegt, bis die erste Dämpfungsfeder 350 durch den Steg 124 gegen den dünnwandigen ersten Anschlag 120 gedrückt wird. Die Bewegung des Ankerbauteils 1 14 endet in einer ersten Endlage, wenn die erste Dämpfungsfeder 350 bis zu einem Kompressionspunkt der ersten Dämpfungsfeder 350 zusammengepresst ist. In der ersten Endlage überlappt der Fortsatz des Ankerbauteils 1 14 mit dem Einlaufkegel 232. If the coil 1 1 1 is energized, then a magnetic field acts on the anchor region of the armature component 1 14 and the armature component 1 14 is opposite to the restoring force the return spring 354 moves in the direction of the first stop 120 until the first damping spring 350 is pressed by the web 124 against the thin-walled first stop 120. The movement of the armature member 1 14 terminates in a first end position when the first damping spring 350 is compressed to a compression point of the first damping spring 350. In the first end position, the extension of the armature component 1 14 overlaps with the inlet cone 232.
Die Spule 1 1 1 ist zwischen der Grundfläche des Spulenkörpers 1 10 und einem Deckelelement 358 des Spulenkörpers 1 10 angeordnet. Das Deckelement 358 kann starr mit dem Spulenkörper 1 10 verbunden sein. Das Deckelement 358 kann ebenso wie die Grundfläche zylinderförmig sein. Das Deckelement 358 kann als ein Teil des Spulenkörpers 1 10 aufgefasst werden. Der Verbund aus Spulenkörper 1 10 und Deckelement 358 kann auch als Magnet-Gehäuse bezeichnet werden. The coil 1 1 1 is disposed between the base of the bobbin 1 10 and a cover member 358 of the bobbin 1 10. The cover element 358 may be rigidly connected to the bobbin 1 10. The cover element 358 may be cylindrical as well as the base. The cover element 358 can be considered as a part of the bobbin 1 10. The composite of bobbin 1 10 and cover member 358 may also be referred to as a magnetic housing.
In dem beschriebenen Aufbau werden die Flächen der Anschläge 120, 122, gegen die die Dämpfungsfedern 350, 352, beispielsweise Elastomerfedern oder Elastomerdämpfer laufen, nicht durch die Hülsen 240, 342 oder massive breitwandige Anschläge gebildet. Die Anschläge 120, 122 unterliegen aufgrund ihrer Anordnung an dem Spulenkörper keinen oder nur geringen Montage- und Fertigungstoleranzen. Daher ergeben sich auch die Endlagen des einen Magneten darstellenden Ankerbauteils 1 14 mit sehr geringen Toleranzen. In the described construction, the surfaces of the stoppers 120, 122 against which the damping springs 350, 352, for example elastomer springs or elastomer dampers run, are not formed by the sleeves 240, 342 or massive wide-walled stops. The stops 120, 122 are due to their arrangement on the bobbin no or only minor assembly and manufacturing tolerances. Therefore, the end positions of the armature representing an armature component 1 14 with very small tolerances arise.
Bei dem hier beschriebenen Konzept werden die Endlagen des Ankerbauteils 1 14 sehr genau beschrieben und die Dämpfungsfedern 350, 352 bekommen eine klar beschriebene Anlauffläche als Anlage 120, 122. Durch eine präzise Endlage können die Systemtoleranzen eingeengt werden und so auch die Leistungsaufnahme des Magneten reduziert werden. In the concept described here, the end positions of the armature component 1 14 are described very accurately and the damping springs 350, 352 get a clearly described contact surface as a plant 120, 122. By a precise end position, the system tolerances can be narrowed and so the power consumption of the magnet can be reduced ,
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird anstelle eines zweiteilig ausgeführten Ankers ein einteiliger Anker 1 14 mit einer Flusssperre 356 eingesetzt. Dies reduziert zum einen die Anzahl der Einzelteile und reduziert zum anderen die Lagetoleranzen des Ankers 1 14. Die Flusssperre 356 kann durch einen Einstich realisiert werden, der eine Abschnürung des magnetischen Flusses bewirkt.
Im stromdurchflossenen Zustand der Spule 1 1 1 wird von der Spule 1 1 1 ein Magnetfeld erzeugt, wobei die Magnetfeldlinien des Magnetfeldes durch die Spule 1 1 1 , die Polplatten 230, 330, den Einlaufkegel 232 und den Ankerbereich des Ankerbauteils 1 14 verlaufen. According to one embodiment, a one-piece anchor 1 14 is used with a flow barrier 356 instead of a two-piece executed anchor. On the one hand, this reduces the number of individual parts and, on the other hand, reduces the positional tolerances of the armature 14. The flow lock 356 can be realized by means of a puncture which causes a constriction of the magnetic flux. In the current-carrying state of the coil 1 1 1, a magnetic field is generated by the coil 1 1 1, wherein the magnetic field lines of the magnetic field through the coil 1 1 1, the pole plates 230, 330, the inlet cone 232 and the anchor region of the armature component 1 14 run.
Fig. 4 zeigt eine Schnittdarstellung einer Schaltvorrichtung 100 entlang der in Fig. 2 gezeigten Schnittlinie B-B gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Schaltvorrichtung 100 weist die bereits anhand von Fig. 3 beschriebenen Elemente auf. Zusätzlich sind in Fig. 4 drei Referenzpins 461 , 462, 463 gezeigt. Die Referenzpins 461 , 462, 463 können als Stifte, beispielsweise in Form von Kegelstümpfen ausgeführt sein. Die Referenzpins 461 , 462, 463 können Teil eines Gehäuses oder einer Struktur sein, in die die Schaltvorrichtung 100 eingebaut ist. Die Polplatten 230, 330 weisen Durchgangsöffnungen für die Referenzpins 461 , 462, 463 auf. Auf diese Weise sind die Referenzpins 461 , 462, 463 im montierten Zustand der Schaltvorrichtung 100 durch die Polplatten 230, 330 hindurch geführt und liegen an Fixierpunkten 465, 466, 467 des Spulenkörpers 1 10 an. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Fixierpunkte an einem parallel zu Grundfläche des Spulenkörpers 1 10 verlaufenden Deckelement 358 des Spulenkörpers 1 10 angeordnet. Zwischen dem Deckelement 358 und der Grundfläche des Spulenkörpers 1 10 bildet der Spulenkörper 1 10 einen Hohlraum, in dem die Spule 1 1 1 angeordnet ist. Das Deckelelement 358 und die Grundfläche des Spulenkörpers 1 10 können starr miteinander verbunden sein. 4 shows a sectional view of a switching device 100 along the section line B-B shown in FIG. 2 according to an embodiment of the present invention. The switching device 100 has the elements already described with reference to FIG. 3. In addition, three reference pins 461, 462, 463 are shown in FIG. The reference pins 461, 462, 463 may be designed as pins, for example in the form of truncated cones. The reference pins 461, 462, 463 may be part of a housing or structure in which the switching device 100 is incorporated. The pole plates 230, 330 have through openings for the reference pins 461, 462, 463. In this way, the reference pins 461, 462, 463 are guided in the installed state of the switching device 100 through the pole plates 230, 330 and are at fixing points 465, 466, 467 of the bobbin 1 10 at. According to this embodiment, the fixing points on a parallel to the base surface of the bobbin 1 10 extending cover member 358 of the bobbin 1 10 are arranged. Between the cover element 358 and the base of the bobbin 1 10 of the bobbin 1 10 forms a cavity in which the coil 1 1 1 is arranged. The lid member 358 and the base of the bobbin 1 10 may be rigidly connected together.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Referenzpins 461 , 463 durch die erste Polplatte 230 geführt. Dabei ist der Kernbereich des Ankerbauteils 1 14 mittig zwischen den Referenzpins 461 , 463 angeordnet. Der Referenzpin 462 ist gegenüberliegend zu dem Referenzpin 461 durch die zweite Polplatte 330 geführt. According to this embodiment, the reference pins 461, 463 are guided by the first pole plate 230. In this case, the core region of the armature component 1 14 is arranged centrally between the reference pins 461, 463. The reference pin 462 is guided opposite to the reference pin 461 by the second pole plate 330.
Die Referenzierung des Magneten in einer Baugruppe eines beliebigen Fahrzeugs kann nun anstelle über die Außenflächen 230, 330 des Magneten, was dazu führen würde, dass die Polplattendicke und die Fügetoleranzen in die Gesamttoleranz der Positionierung und des Ankerhubes eingehen, über Referenzpins 461 , 462, 463 des Magnet-Gehäuses erfolgen, wodurch das Magnet-Gehäuse zur Positionie-
rung deutlich reduziert werden kann. Die Referenzpins 461 , 462, 463 können auf diese Weise über das Magnet-Gehäuse direkt mit den Anschlägen 120, 122 gekoppelt sein. Das Magnetgehäuse kann sich dabei aus dem Spulenkörper 1 10 und dem Deckelelement 358 zusammensetzen. The referencing of the magnet in an assembly of any vehicle may now take place via reference pins 461, 462, 463 instead of over the outer surfaces 230, 330 of the magnet, which would result in the pole plate thickness and the joint tolerances in the overall tolerance of positioning and armature lift of the magnet housing, whereby the magnet housing for positioning can be significantly reduced. The reference pins 461, 462, 463 can in this way be coupled directly to the stops 120, 122 via the magnet housing. The magnet housing can be composed of the bobbin 1 10 and the lid member 358.
Bei den Referenzpins 461 , 462, 463 kann es sich beispielsweise um Referenzpins aus einem Wählhebelgehäuse handeln. Reference pins 461, 462, 463 may, for example, be reference pins from a selector lever housing.
Fig. 5 zeigt eine Schnittdarstellung einer Schaltvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Schaltvorrichtung 100 weist die bereits anhand von Fig. 3 beschriebenen Elemente auf. In Fig. 5 sind der Kernbereich 128 und der Ankerbereich 126 des Ankerbauteils ersichtlich. Das Ankerbauteil kann einstückig, also aus einem Stück gefertigt, sein, oder aus einem den Kernbereich bildenden Teil und einem den Ankerbereich bildenden Teil zusammengesetzt sein. 5 shows a sectional view of a switching device 100 according to an embodiment of the present invention. The switching device 100 has the elements already described with reference to FIG. 3. FIG. 5 shows the core region 128 and the anchor region 126 of the armature component. The anchor component can be made in one piece, that is to say produced in one piece, or be composed of a part forming the core region and a part forming the anchor region.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Dämpfungsfedern 350, 352 zur Reduzierung der Lagetoleranzen als Schaum ausgeführt. Für die Dämpfungsfedern 350, 352 kann ein dünner Schaum verwendet werden. Eine Breite der Dämpfungsfedern 350, 352 parallel zur Bewegungsachse 1 18 kann kleiner einer Höhe der Dämpfungsfedern 350, 352 quer zur Bewegungsachse 1 18 sein. Der Anschlag 120 kann einen definierten Anschlag für den Schaum der Dämpfungsfeder 350 als Rippe aus dem Einlaufkegel 232 bilden. Der Anschlag 122 kann einen definierten Anschlag für den Schaum der Dämpfungsfeder 352 als Rippe aus dem Spulenkörper 1 10 bilden. Der Ankerbereich 1 16 und der Kernbereich 1 18 können zu einem Bauteil zusammengeführt sein. Die Federtoleranzen der Rückstellfeder 354 können auf marktübliche 10% eingeengt werden. Gemäß unterschiedlicher Ausführungsbeispiele kann in Bezug auf die Rückstellfeder 354 auf andere Werkstoffe, wie Federbronze, und Setzen zurückgegriffen werden. According to one embodiment, the damping springs 350, 352 designed to reduce the position tolerances as foam. For the damping springs 350, 352, a thin foam can be used. A width of the damping springs 350, 352 parallel to the movement axis 1 18 may be smaller than a height of the damping springs 350, 352 transverse to the movement axis 1 18. The stop 120 may form a defined stop for the foam of the damping spring 350 as a rib from the inlet cone 232. The stop 122 may form a defined stop for the foam of the damping spring 352 as a rib from the bobbin 1 10. The anchor region 1 16 and the core region 1 18 may be merged into one component. The spring tolerances of the return spring 354 can be narrowed to 10% market. According to different embodiments, with respect to the return spring 354, other materials, such as spring bronze, and setting can be used.
Fig. 6 zeigt eine Federkennlinie einer Dämpfungsfeder gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei kann es sich um eine anhand der
vorangegangenen Figuren beschriebene Dämpfungsfeder handeln, die zwischen dem Steg und einem der Anschläge der Schaltvorrichtung angeordnet ist. Fig. 6 shows a spring characteristic of a damper spring according to an embodiment of the present invention. This can be a reference to the act previously described figures damping spring, which is arranged between the web and one of the stops of the switching device.
Die Federkennlinie ist in einem Diagramm aufgetragen, bei dem auf der Abszisse die Kompressen [s] der Dämpfungsfeder und auf der Ordinate die Kraft [F] der Dämpfungsfeder aufgetragen ist. The spring characteristic is plotted in a graph in which the abscissa plots the compressions [s] of the damping spring and the ordinate the force [F] of the damping spring.
Die Federkennlinie weist einen ersten Abschnitt 671 und einen zweiten Abschnitt 672 auf. Die Abschnitte weisen je einen linear ansteigenden Verlauf auf, wobei eine Steigung des zweiten Abschnitts 672 größer, beispielsweise mehr als viermal oder mehr als sechsmal so groß wie die Steigung des ersten Abschnitts 671 ist. Der erste Abschnitt beginnt im entspannten Zustand der Dämpfungsfeder. Wird die Dämpfungsfeder innerhalb des ersten Abschnitts 671 um einen Kompressionsweg As1 zusammengepresst, so steigt die Federkraft der Dämpfungsfeder um einen Betrag AF. Wird die Dämpfungsfeder innerhalb des zweiten Abschnitts 672 um einen Kompressionsweg As2, der wesentlich kleiner als der Kompressionsweg As1 ist, so steigt die Federkraft der Dämpfungsfeder ebenfalls um den Betrag AF. Die Knickstelle zwischen den Abschnitten 671 , 672 kann abgerundet sein. Somit weist die Dämpfungsfeder eine stark progressive Kennlinie auf. The spring characteristic has a first portion 671 and a second portion 672. The sections each have a linearly rising profile, wherein a pitch of the second section 672 is greater, for example, more than four times or more than six times as large as the pitch of the first section 671. The first section begins in the relaxed state of the damper spring. When the damper spring is compressed within the first portion 671 by a compression stroke As1, the spring force of the damper spring increases by an amount AF. If the damping spring within the second section 672 is about a compression travel As2, which is substantially smaller than the compression travel As1, the spring force of the damping spring also increases by the amount AF. The kink between sections 671, 672 may be rounded. Thus, the damping spring has a highly progressive characteristic.
Der Kompressionspunkt 675 der Dämpfungsfeder, an dem das Ankerbauteil gedämpft durch die Dämpfungsfeder in einer Endlage zur Ruhe kommt, ist in dem zweiten Abschnitt 672 angeordnet. Somit ist die Magnetkraft der Spule bzw. die Rückstellkraft der Rückstellfeder der Schaltvorrichtung so gewählt, dass die diesen Kräften entgegenwirkende Federkraft der Dämpfungskraft erst erreicht wird, wenn der ersten Abschnitt 671 der Federkennlinie der Dämpfungsfeder überschritten ist. The compression point 675 of the damping spring, at which the armature component is damped by the damping spring in an end position, is arranged in the second section 672. Thus, the magnetic force of the coil or the restoring force of the return spring of the switching device is selected so that the forces counteracting these forces spring force of the damping force is reached only when the first portion 671 of the spring characteristic of the damping spring is exceeded.
Die Dämpfungsfeder ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Elastomerdämpfer ausgeführt, der wiederum als ein Schaum ausgeführt sein kann. Ein solcher Schaum hat eine Kraft/Weg-Kennlinie mit einem deutlich ausgeprägten Knick. Die Endlage, bei der die Dämpfungsfeder maximal komprimiert ist, ist nicht, wie üblich auf den flachen Abschnitt 671 der Kennlinie gelegt worden (AF bei As1 ), sondern in
den Beginn des steilen Abschnitts 672 (As2). Bei gleicher Krafttoleranz ergibt sich so eine sehr kleine Weg-Toleranz (As2). The damping spring is designed according to this embodiment as an elastomer damper, which in turn may be designed as a foam. Such a foam has a force / displacement characteristic with a distinct kink. The end position at which the damper spring is compressed to the maximum is not set as usual on the flat portion 671 of the characteristic (AF in As1), but in FIG the beginning of the steep section 672 (As2). With the same force tolerance, this results in a very small path tolerance (As2).
Die oben beschriebenen Maßnahmen führen zu einer deutlichen Reduzierung der Wegtoleranzen. Dadurch kann bei gleicher Überdeckung im verriegeltem Zustand (worst case), der Ankerhub reduziert werden. Bei einem reduzierten Ankerhub kann auch der Betätigungsstrom reduziert werden. Dies kann durch dünneren Spulendraht erreicht werden, was den Kupferanteil und den Stromverbrauch des Magneten reduziert. The measures described above lead to a significant reduction in the path tolerances. This can be reduced at the same coverage in the locked state (worst case), the armature stroke. With a reduced armature stroke and the operating current can be reduced. This can be achieved by thinner coil wire, which reduces the copper content and the power consumption of the magnet.
Der beschriebene Ansatz bietet ein Potenzial für Toleranzen. So ergibt sich als Fügetoleranz für den Edelstahl-Kern in dem Ankerbauteil ein Potenzial von ±0,1 mm. Bei der Umstellung der Referenz auf Maß 24,9 ±0,15 anstatt 30,4 ±0,23 ergibt sich ein Potenzial von ±0,08mm. Bei der Umstellung auf Bisco BF1000 in 1 ,67mm ±10% anstatt 2,53 ±10% ergibt sich ein Potenzial von ±0,09mm. Aus der Federtoleranz von ±20% auf ±10% ergibt sich ein Potenzial über Schaum von ~±0,2mm. Aus der Verbesserung der Anlage des Schaums in der Endlage ergibt sich ein Potenzial über Schaum von ~±0,15mm. Als Summe warden ~±0.62mm erreicht. Die resultierende Hubreduzierung beträgt 1 ,22mm. Die Einsparungen in der Endlagentoleranz können zur Verringerung des Hubes eingesetzt werden. Dabei bleibt die Worst Case Überdeckung gleich. The described approach offers a potential for tolerances. Thus, the joining tolerance for the stainless steel core in the anchor component is ± 0.1 mm. Changing the reference to 24.9 ± 0.15 instead of 30.4 ± 0.23 results in a potential of ± 0.08mm. When switching to Bisco BF1000 in 1, 67mm ± 10% instead of 2.53 ± 10% results in a potential of ± 0.09mm. From the spring tolerance of ± 20% to ± 10%, there is a potential over foam of ~ ± 0.2mm. From the improvement of the foam in the end position, there is a potential over foam of ~ ± 0.15mm. As sum we have reached ~ ± 0.62mm. The resulting stroke reduction is 1, 22mm. The savings in the end position tolerance can be used to reduce the stroke. The worst case coverage remains the same.
Fig. 7 ein Diagramm zur Darstellung von Toleranzbereichen einer Schaltvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei kann es sich um eine anhand der vorangegangenen Figuren beschriebene Schaltvorrichtung handeln. Fig. 7 is a diagram showing tolerance ranges of a switching device according to an embodiment of the present invention. It may be a switching device described with reference to the preceding figures.
In dem gezeigten Diagramm ist auf der Abszisse der Hub in Millimeter und auf der Ordinate die Kraft in Newton einer Dämpfungsfeder aufgetragen. In the diagram shown, the abscissa represents the stroke in millimeters and the ordinate the force in Newton of a damping spring.
Eine Toleranz 781 einer Hubanfangsstellung kann 1 ,45 mm und eine Toleranz 782 einer Hubendstellung 782 kann 0,95mm betragen.
Gezeigt ist ein Toleranzband 783 der Dämpfungsfeder. Wie durch die gestrichelte Linie 784, die innerhalb des Toleranzbandes 783 liegt, gezeigt ist, ist eine Reduzierung der Federtoleranz von ±20% auf ±10% möglich. So kann die obere Kraft, bei Beibehaltung der Minimalkraft abgesenkt werden. Wie durch die waagerechte gestrichelte Linie 785 gezeigt ist, kann durch Einsatz einer asymmetrischen Dämpfungsfeder ein Knick in der Kennlinie toleriert werden. So kann die obere Kraft, bei Beibehaltung der Minimalkraft abgesenkt werden. Daraus ergibt sich ein Potenzial von 0,4N entsprechend 36%. A tolerance 781 of a stroke initial position may be 1.45 mm and a tolerance 782 of a stroke end position 782 may be 0.95 mm. Shown is a tolerance band 783 of the damping spring. As shown by dashed line 784, which is within tolerance band 783, it is possible to reduce the spring tolerance from ± 20% to ± 10%. Thus, the upper force can be lowered while maintaining the minimum force. As shown by the horizontal dashed line 785, by using an asymmetric damper spring, a kink in the characteristic can be tolerated. Thus, the upper force can be lowered while maintaining the minimum force. This results in a potential of 0.4N corresponding to 36%.
Ferner ist eine Garantiekennlinie 786 (10,5V/ 90°C/ 100% ED) für eine waagerechte Messlage mit Druckfeder gezeigt. Furthermore, a guarantee characteristic curve 786 (10.5V / 90 ° C / 100% ED) for a horizontal measuring position with compression spring is shown.
Fig. 8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer elektromagnetische Schaltvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei kann es sich um eine anhand der vorangegangenen Figuren beschriebene Schaltvorrichtung handeln. 8 shows a flow chart of a method of operating an electromagnetic switching device according to an embodiment of the present invention. It may be a switching device described with reference to the preceding figures.
In einem Schritt 891 wird eine Bewegung des Ankerbauteils in Richtung eines Anschlags der Stellvorrichtung bewirkt. Die Bewegung kann beispielsweise durch ein Magnetfeld oder durch eine Rückstellfeder hervorgerufen werden. In einem Schritt 893 wird die Bewegung des Ankerbauteils abgebremst. Dies erfolgt, indem eine sich zwischen einem Steg des Ankerbauteils und dem Anschlag befindliche Dämpfungsfeder zusammengepresst wird. In einem Schritt 895 wird die Bewegung des Ankerbauteils weiter abgebremst, indem die Dämpfungsfeder jenseits eines Knicks in einer progressiven Federkennlinie der Dämpfungsfeder weiter bis zu einem Kompressionspunkt der Dämpfungsfeder zusammengepresst wird. Wenn die Dämpfungsfeder den Kompressionspunkt erreicht hat, wurde das Ankerbauteil bis zum Stillstand abgebremst und befindet sich in einer durch den Anschlag definierten Endlage. In a step 891, a movement of the armature component in the direction of a stop of the adjusting device is effected. The movement can be caused for example by a magnetic field or by a return spring. In a step 893, the movement of the armature component is decelerated. This is done by compressing a damping spring located between a web of the anchor member and the stopper. In a step 895, the movement of the armature member is further decelerated by further compressing the damper spring beyond a bend in a progressive spring characteristic of the damper spring to a compression point of the damper spring. When the damping spring has reached the compression point, the armature component has been decelerated to a standstill and is in an end position defined by the stop.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein
Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also can one Embodiment be supplemented by features of another embodiment.
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Furthermore, method steps according to the invention can be repeated as well as carried out in a sequence other than that described.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder" Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, this can be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment, either only the first Feature or only the second feature.
Bezugszeichen reference numeral
100 Schaltvor chtung 100 switching operation
102 Gehäuse 102 housing
104 Element 104 element
1 10 Spulenkörper 1 10 bobbin
1 1 1 Spule 1 1 1 coil
1 12 Ankerraum 1 12 Anchor room
1 14 Ankerbauteil 1 14 anchor component
1 16 Bewegung 1 16 movement
1 18 Bewegungsachse 1 18 movement axis
120 erster Anschlag 120 first stop
122 zweiter Anschlag 122 second stop
124 Steg 124 footbridge
126 Ankerbereich 126 Anchor area
128 Kernbereich 128 core area
230 Polplatte 230 pole plate
232 Einlaufkegel 232 inlet cone
240 Gleitlagerhülse 240 plain bearing sleeve
330 Polplatte 330 pole plate
342 Gleitlagerhülse 342 plain bearing sleeve
350 erste Dämpfungsfeder 350 first damping spring
352 zweite Dämpfungsfeder 352 second damping spring
354 Rückstellfeder 354 return spring
356 Nut 356 groove
358 Deckelelement des Spulenkörpers 358 Cover element of the bobbin
461 Referenzpin 461 reference pin
462 Referenzpin 462 reference pin
463 Referenzpin 463 reference pin
465 Fixierpunkt 465 fixation point
466 Fixierpunkt 466 fixation point
467 Fixierpunkt 467 fixation point
671 erster Abschnitt der Federkennlinie
672 zweiter Abschnitt der Federkennlinie671 first section of the spring characteristic 672 second section of the spring characteristic
675 Kompressionspunkt 675 compression point
781 Toleranz 781 tolerance
782 Toleranz 782 tolerance
783 Toleranzband 783 tolerance band
784 gestrichelte Linie 784 dashed line
785 gestrichelte Linie 785 dashed line
786 Garantiekennlinie 786 Guarantee characteristic
891 Schritt des Bewirkens 891 step of effecting
893 Schritt des Abbremsens 893 step of deceleration
895 Schritt des weiteren Abbremsens
895 step of further deceleration
Claims
1 . Elektromagnetische Schaltvorrichtung (100) dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (100) die folgenden Merkmale aufweist: 1 . Electromagnetic switching device (100), characterized in that the switching device (100) has the following features:
ein Ankerbauteil (1 14) mit einem Steg (124), wobei das Ankerbauteil (1 14) einen Kernbereich und einen Ankerbereich (126) aufweist, wobei der Kernbereich (128) zumindest in einem Teilabschnitt von dem Ankerbereich (126) umschlossen ist, und wobei das Ankerbauteil (1 14) in einem Ankerraum (1 12) zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage beweglich angeordnet ist; an anchor component (1 14) having a web (124), wherein the anchor component (1 14) has a core region and an anchor region (126), wherein the core region (128) is enclosed by the anchor region (126) at least in a subsection, and wherein the anchor member (1 14) is movably disposed in an armature space (1 12) between a first end position and a second end position;
einen Spulenkörper (1 10) für eine Spule (1 1 1 ), wobei der Spulenkörper (1 10) den Ankerraum (1 12) umschließt; und a bobbin (1 10) for a coil (1 1 1), wherein the bobbin (1 10) surrounds the armature space (1 12); and
einen ersten Anschlag (120) für den Steg (124) des Ankerbauteils (1 14) zum Definieren der ersten Endlage des Ankerbauteils (1 14) und einen zweiten Anschlag (122) für den Steg (124) des Ankerbauteils (1 14) zum Definieren der zweiten Endlage des Ankerbauteils (1 14), wobei zumindest ein Anschlag (120, 122) als eine sich in den Ankerraum (1 12) hinein erstreckende Rippe ausgeführt ist. a first stop (120) for the web (124) of the anchor member (1 14) for defining the first end position of the armature component (1 14) and a second stop (122) for the web (124) of the armature component (1 14) for defining the second end position of the armature component (1 14), wherein at least one stop (120, 122) is designed as a in the armature space (1 12) extending into rib.
2. Schaltvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (100) zumindest eine Dämpfungsfeder (350, 352) aufweist, die zwischen dem zumindest einen Anschlag (120, 122) und dem Steg (124) angeordnet ist und bis zu einem Kompressionspunkt (675) zusammengepresst ist, wenn sich das Ankerbauteil (1 14) in der durch den zumindest einen Anschlag (120, 122) definierten Endlage befindet, wobei die zumindest eine Dämpfungsfeder (350, 352) eine progressive Federkennlinie mit einer Knickstelle zwischen einem ersten Abschnitt (671 ) der Federkennlinie und einem zweiten Abschnitt (672) der Federkennlinie aufweist, wobei der Kompressionspunkt (675) in dem zweiten Abschnitt (672) der Federkennlinie angeordnet ist. 2. Switching device (100) according to claim 1, characterized in that the switching device (100) has at least one damping spring (350, 352) which is arranged between the at least one stop (120, 122) and the web (124) and to is compressed to a compression point (675) when the armature component (1 14) is in the end position defined by the at least one stop (120, 122), the at least one damping spring (350, 352) having a progressive spring characteristic with a kink between a first portion (671) of the spring characteristic and a second portion (672) of the spring characteristic, wherein the compression point (675) in the second portion (672) of the spring characteristic is arranged.
3. Schaltvorrichtung (100) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Dämpfungsfeder (350, 352) als ein Schaumelement ausgeführt ist.
3. Switching device (100) according to claim 2, characterized in that the at least one damping spring (350, 352) is designed as a foam element.
4. Schaltvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (1 10) zumindest einen der Anschläge (120, 122) ausformt. 4. Switching device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the bobbin (1 10) at least one of the stops (120, 122) ausformt.
5. Schaltvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge der sich quer zu einer Bewegungsrichtung des Ankerbauteils (1 14) zwischen der ersten und der zweiten Endlage in den Ankerraum (1 12) hinein erstreckenden Rippe länger ist, als eine Dicke der Rippe längs der Bewegungsrichtung des Ankerbauteils (1 14). 5. switching device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that a length of transversely to a direction of movement of the armature component (1 14) between the first and the second end position in the armature space (1 12) extending into rib longer, as a thickness of the rib along the direction of movement of the armature component (1 14).
6. Schaltvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschlag (120) als eine erste sich in den Ankerraum (1 12) hinein erstreckende Rippe und der zweite Anschlag (122) als eine zweite sich in den Ankerraum (1 12) hinein erstreckende Rippe ausgeführt ist und die Schaltvorrichtung (100) eine erste Dämpfungsfeder (350), die zwischen dem ersten Anschlag (120) und dem Steg (124) angeordnet ist und bis zu einem ersten Kompressionspunkt (675) zusammengepresst ist, wenn sich das Ankerbauteil (1 14) in der ersten Endlage befindet, und eine zweite Dämpfungsfeder (352) aufweist, die zwischen dem zweiten Anschlag (122) und dem Steg (124) angeordnet ist und bis zu einem zweiten Kompressionspunkt (675) zusammengepresst ist, wenn sich das Ankerbauteil (1 14) in der zweiten Endlage befindet, wobei die Dämpfungsfedern (350, 352) je eine progressive Federkennlinie mit einer Knickstelle zwischen einem ersten Abschnitt (671 ) der Federkennlinie und einem zweiten Abschnitt (672) der Federkennlinie aufweisen, wobei die Kompressionspunkte (675) je in dem zweiten Abschnitt (672) der Federkennlinie angeordnet sind. 6. Switching device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the first stop (120) as a first in the armature space (1 12) extending into rib and the second stop (122) as a second in the armature space ( 1 12) and the switching device (100) is a first damping spring (350) disposed between the first stop (120) and the web (124) and compressed to a first compression point (675) when the armature member (14) is in the first end position and has a second damping spring (352) disposed between the second stop (122) and the web (124) and compressed to a second compression point (675), when the anchor member (1 14) is in the second end position, wherein the damping springs (350, 352) each have a progressive spring characteristic with a kink between a first portion (671) of the spring characteristic and a second portion (672) of the spring characteristic, wherein the compression points (675) are each arranged in the second portion (672) of the spring characteristic.
7. Schaltvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dämpfungsfeder (350) an einer dem ersten Anschlag (120) zugewandten Seite des Stegs (124) des Ankerbauteils (1 14) und die zweite Dämpfungsfeder (352) an einer dem zweiten Anschlag (122) zugewandten Seite des Stegs (124) des Ankerbauteils (1 14) angeordnet ist.
7. Switching device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the first damping spring (350) on one of the first stop (120) facing side of the web (124) of the armature component (1 14) and the second damping spring (352) a second stop (122) facing side of the web (124) of the armature component (1 14) is arranged.
8. Schaltvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (100) eine erste Polplatte (230) und eine zweite Polplatte (330) aufweist, wobei der Spulenkörper (1 10) zwischen der ersten Polplatte (230) und der zweiten Polplatte (330) angeordnet ist, und wobei die Schaltvorrichtung (100) zumindest einen ersten Fixierpunkt (465) und einen zweiten Fixierpunkt (466) zum Fixieren der Schaltvorrichtung (100) in einem Gerät aufweist, wobei der erste Fixierpunkt (465) aufseiten der ersten Polplatte (230) an dem Spulenkörper (1 10) angeordnet ist und der zweite Fixierpunkt (466) aufseiten der zweiten Polplatte (330) an dem Spulenkörper (1 10) angeordnet ist. 8. Switching device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device (100) comprises a first pole plate (230) and a second pole plate (330), wherein the bobbin (1 10) between the first pole plate (230) and the second pole plate (330), and wherein the switching device (100) has at least a first fixing point (465) and a second fixing point (466) for fixing the switching device (100) in a device, wherein the first fixing point (465) on the side of the first pole plate (230) on the bobbin (1 10) is arranged and the second fixing point (466) on the side of the second pole plate (330) on the bobbin (1 10) is arranged.
9. Schaltvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerbauteil (1 14) einstückig ausgeführt ist. 9. switching device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the armature component (1 14) is made in one piece.
10. Schaltvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernbereich (128) zwischen einem ersten Ende des Ankerbauteils (1 14) und dem Ankerbereich (126) eine umlaufende Nut (356) zum Bilden einer magnetischen Flusssperre aufweist. 10. Switching device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the core region (128) between a first end of the armature component (1 14) and the anchor region (126) has a circumferential groove (356) for forming a magnetic flux barrier.
1 1 . Schaltvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerbereich (126) an einem dem ersten Ende des Ankerbauteils (1 14) zugewandten Ende einen Fortsatz aufweist und die Schaltvorrichtung (100) einen mit dem Spulenkörper (1 10) verbundenen Einlaufkegel (232) zum Aufnehmen des Fortsatzes aufweist, wenn sich das Ankerbauteil (1 14) in der ersten Endlage befindet, und wobei der erste Anschlag (120) als Rippe ausgeführt und an einem dem Steg (124) des Ankerbauteils (1 14) zugewandten Ende des Einlaufkegels (232) angeordnet ist. 1 1. Switching device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the anchor region (126) at an end facing the first end of the armature component (1 14) has an extension and the switching device (100) one with the bobbin (1 10) connected An inlet cone (232) for receiving the extension when the anchor member (1 14) is in the first end position, and wherein the first stop (120) designed as a rib and at one of the web (124) of the armature component (1 14) facing End of the inlet cone (232) is arranged.
12. Schaltvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (124) des Ankerbauteils (1 14) als eine umlaufende äußere Ausbuchtung des Ankerbereichs (126) ausgeführt ist, wobei eine Länge des sich quer zu der Bewegungsrichtung des Ankerbauteils (1 14) in Richtung des Spulenkörpers (1 10) erstreckenden Stegs (124) länger ist, als eine Dicke des Stegs (124) entlang der Bewegungsrichtung des Ankerbauteils (1 14).
12. Switching device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the web (124) of the armature component (1 14) is designed as a peripheral outer bulge of the anchor region (126), wherein a length of the transversely to the direction of movement of the An armature component (1 14) in the direction of the bobbin (1 10) extending web (124) is longer than a thickness of the web (124) along the direction of movement of the armature component (1 14).
13. Verfahren zum Betreiben einer elektromagnetische Schaltvorrichtung (100) mit einem Ankerbauteil (1 14) mit einem Steg (124), wobei das Ankerbauteil (1 14) einen Kernbereich (128) und einen Ankerbereich (126) aufweist, wobei der Kernbereich (128) zumindest in einem Teilabschnitt von dem Ankerbereich (126) umschlossen ist, und wobei das Ankerbauteil (1 14) in einem Ankerraum (1 12) zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage beweglich angeordnet ist, ferner mit einem Spulenkörper (1 10) für eine Spule (1 1 1 ), wobei der Spulenkörper (1 10) den Ankerraum (1 12) umschließt und ferner mit einem ersten Anschlag (120) für den Steg (124) des Ankerbauteils (1 14) zum Definieren der ersten Endlage des Ankerbauteils (1 14) und mit einem zweiten Anschlag (122) für den Steg (124) des Ankerbauteils (1 14) zum Definieren der zweiten Endlage des Ankerbauteils (1 14), wobei zumindest ein Anschlag (120, 122) als eine sich in den Ankerraum (1 12) hinein erstreckende Rippe ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: 13. A method for operating an electromagnetic switching device (100) having an armature component (1 14) with a web (124), wherein the armature component (1 14) has a core region (128) and an anchor region (126), wherein the core region (128 ) is at least in a partial section of the anchor region (126) is enclosed, and wherein the anchor member (1 14) in an armature space (1 12) is movably disposed between a first end position and a second end position, further comprising a bobbin (1 10) for a coil (1 1 1), wherein the bobbin (1 10) surrounds the armature space (1 12) and further with a first stop (120) for the web (124) of the armature component (1 14) for defining the first end position of the armature component (1 14) and with a second stop (122) for the web (124) of the armature component (1 14) for defining the second end position of the armature component (1 14), wherein at least one stop (120, 122) as a in the Anchor space (1 12) extending rib into it rt, characterized in that the method comprises the following steps:
Bewirken (891 ) einer Bewegung des Ankerbauteils (1 14) in Richtung des zumindest einen Anschlags (120, 122); Causing (891) movement of the armature component (1 14) in the direction of the at least one stop (120, 122);
Abbremsen (893) der Bewegung des Ankerbauteils (1 14) durch Zusammenpressen einer zwischen dem Steg (124) und dem zumindest einen Anschlag (120, 122) angeordneten Dämpfungsfeder (350, 352), die eine progressive Federkennlinie mit einer Knickstelle zwischen einem ersten Abschnitt der Federkennlinie und einem zweiten Abschnitt der Federkennlinie aufweist; und Braking (893) the movement of the armature component (1 14) by compressing a damping spring (350, 352) arranged between the web (124) and the at least one stop (120, 122), which has a progressive spring characteristic with a kink between a first portion the spring characteristic and a second portion of the spring characteristic has; and
weiteres Abbremsen (895) der Bewegung des Ankerbauteils (1 14) durch weiteres Zusammenpressen der Dämpfungsfeder (350, 352) bis zu einem Kompressionspunkt (675), der in dem zweiten Abschnitt der Federkennlinie angeordnet ist. further decelerating (895) the movement of the armature member (1 14) by further compressing the damping spring (350, 352) to a compression point (675) disposed in the second portion of the spring characteristic.
14. Verwenden einer Dämpfungsfeder (350, 352), die eine progressive Federkennlinie mit einer Knickstelle zwischen einem ersten Abschnitt der Federkennlinie und einem zweiten Abschnitt der Federkennlinie aufweist, zum Abbremsen einer Bewegung eines Ankerbauteils (1 14) einer Schaltvorrichtung (100) mit dem Ankerbauteil (1 14) mit einem Steg (124), wobei das Ankerbauteil (1 14) einen Kernbereich (128) und einen Ankerbereich (126) aufweist, wobei der Kernbereich (128) zumindest in einem Teilabschnitt von dem Ankerbereich (126) umschlossen ist, und wobei das Ankerbauteil (1 14) in einem Ankerraum (1 12) zwischen einer ersten End-
läge und einer zweiten Endlage beweglich angeordnet ist, ferner mit einem Spulenkörper (1 10) für eine Spule (1 1 1 ), wobei der Spulenkörper (1 10) den Ankerraum (1 12) umschließt und ferner mit einem ersten Anschlag (120) für den 14. Using a damping spring (350, 352) having a progressive spring characteristic with a kink between a first portion of the spring characteristic and a second portion of the spring characteristic, for braking a movement of an armature component (1 14) of a switching device (100) with the armature component (1 14) having a web (124), wherein the anchor component (1 14) has a core region (128) and an anchor region (126), wherein the core region (128) is enclosed by the anchor region (126) at least in a subsection. and wherein the armature component (1 14) in an armature space (1 12) between a first end and a second end position is movably arranged, further comprising a bobbin (1 10) for a coil (1 1 1), wherein the bobbin (1 10) surrounds the armature space (1 12) and further with a first stop (120) for the
Steg (124) des Ankerbauteils (1 14) zum Definieren der ersten Endlage des Ankerbauteils (1 14) und mit einem zweiten Anschlag (122) für den Steg (124) des Ankerbauteils (1 14) zum Definieren der zweiten Endlage des Ankerbauteils (1 14), wobei zumindest ein Anschlag (120, 122) als eine sich in den Ankerraum (1 12) hinein erstreckende Rippe ausgeführt ist.
Web (124) of the armature component (1 14) for defining the first end position of the armature component (1 14) and with a second stop (122) for the web (124) of the armature component (1 14) for defining the second end position of the armature component (1 14), wherein at least one stop (120, 122) is designed as a in the armature space (1 12) extending into rib.
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