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Dokumentenidentifikation DE202005012297U1 11.01.2007
Titel Elektromagnetische Stellvorrichtung
Anmelder ETO MAGNETIC KG, 78333 Stockach, DE
Vertreter Hiebsch und Kollegen, 78224 Singen
DE-Aktenzeichen 202005012297
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 11.01.2007
Registration date 07.12.2006
Application date from patent application 02.08.2005
IPC-Hauptklasse F16K 31/06(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stellvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

In derartigen, als gattungsbildend herausgesetzten Vorrichtungen wird in ansonsten bekannter Weise eine Ankereinheit durch Bestromung einer diese umgebenden Spule bewegt, um mittels der Bewegung der Ankereinheit einen Fluidfluss zu steuern. Typische Anwendungen sind etwa Hydraulik- oder Pneumatikventile.

Die 6 (Querschnitt durch eine bekannte Ankereinheit) und 7 (Perspektivansicht der Ankereinheit gemäß 6) verdeutlichen eine derartige, als bekannt vorausgesetzte Ankereinheit. Ein Ankerkörper 10 aus geeignetem magnetischem Material weist im Umfangsbereich zwei langgestreckte Entlüftungsnuten 12 auf, welche dem beschriebenen Fluidfluss dienen. Zu Dichtungszwecken und aus Gewichtsgründen ist zudem die beschriebene Ankereinheit im Innenraum mit einem durchvulkanisierten Elastomer gefüllt, welches in jeweiligen Stirnbereichen des Ankerkörpers 10 breite Dichtungsbereiche 16 bzw. 18 ausbildet. Im bestimmungsgemäßen Betrieb dieser gezeigten Ankereinheit innerhalb einer elektromagnetischen Stellvorrichtung würde dann, geeignet durch Bewegung der Ankereinheit beeinflusst, ein Fluidfluss durch die Kanäle 12 stattfinden.

Allerdings ist eine derartige Vorrichtung aus verschiedenen Gründen nachteilig, insbesondere im Hinblick auf die (unter Großserien-Gesichtspunkten wichtige) einfache und automatisierte Fertigbarkeit. So sind die axialen Abmessungen (und damit auch die Toleranzen) praktisch ausschließlich durch die axiale Erstreckung des Körpers 10 bestimmt; bei der Fertigung kommt es daher auf eine präzise Längeneinstellung an, und spätere Anpassungen bzw. Justagen sind praktisch unmöglich. Ferner ist zur Herstellung des Elastomerkerns 14 eine aufwändige Metall-Elastomer-Vulkanisation notwendig, und, etwa zum Zweck einer Ummantelung bzw. einer (üblichen) Mantelflächenbeschichtung der Ankereinheit mit PTFE od.dgl. Material, ist eine Stapelbarkeit der Einheit entlang einer gemeinsamen Führung auf maximal zwei Produkte beschränkt. Auch dies macht diesen Herstellungsschritt teuer und aufwändig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Ankereinheit im Hinblick auf ihre Fertigungseigenschaften, insbesondere exakte Längeneinstellung, Einfachheit der Dichtung sowie einfache Eignung für Beschichtungsverfahren, zu verbessern.

Die Aufgabe wird durch die elektromagnetische Stellungsvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise wird dabei die Ankereinheit aus zwei Ankerelementen realisiert, nämlich einem ersten hülsenförmigen Ankerelement und einem das hülsenförmige Ankerelement umgebenden zweiten Ankerelement. Vorteilhaft wird dabei das Fluid durch den durch das erste Ankerelement gebildeten Hohlraum geführt, wobei die (bevorzugt dünnwandige) Hülsenform des ersten Ankerelements sowohl einen einfachen Einlass (nämlich mittels eines erfindungsgemäßen Durchbruches) in den Hohlraum ermöglicht, als auch die Voraussetzung für eine einfache Längenanpassung bzw. Längenveränderung der Gesamtanordnung ermöglicht, nämlich durch Stauchen od.dgl. Deformationsprozesse.

Besonders günstig geschieht dies dadurch, dass weiterbildungsgemäß im Mantelbereich des ersten Ankerelements (welches idealerweise aus dem umgebenden zweiten Ankerelement herausragt) eine Sicke gebildet ist, welche gleichermaßen den Durchbruch aufnehmen, als auch zum Stauchen bzw.

Strecken dienen kann, so dass die beiden (idealerweise aufeinander gepressten) ersten und zweiten Ankerelemente eine belastbare, gleichwohl flexible und einfach herzustellende Anordnung bilden. Hinzu kommt geringes Gewicht, das Vermeiden einer Metall-Elastomer-Vulkanisation sowie eine prinzipiell unbegrenzte axiale Stapelbarkeit mehrerer Ankereinheiten. Auch wirkt sich der Umstand, dass durch die Fluidführung innerhalb des Hohlraumes keine mantelseitigen Führungsnuten (Entlüftungsnuten 12 im Stand der Technik gemäß 6, 7) mehr notwendig sind, vorteilhaft auf Lebensdauer, Magnetkraft/Wirkungsgrad sowie Herstellungskosten aus, so dass mit überraschend einfachen Maßnahmen in der erfindungsgemäßen Weise eine deutlich verbesserte Ankereinheit geschaffen werden kann.

In erfindungsgemäßer Weiterbildung sind beidseits des hülsenförmigen ersten Ankerelements jeweilige Dichtungselemente aus einem geeigneten Gummimaterial vorgesehen; im Fall der den Durchbruch abgewandten Stirnseite weiterbildungsgemäß außerhalb des ersten Ankerelements und so im Stirnbereich vorgesehen, dass durch das (weiter bevorzugt unterbrochen-scheibenförmige) Dichtelement eine Dichtverbindung zum zweiten Ankerelement, gleichzeitig jedoch ein Freilegen geeigneter stirnseitiger Auslässe im Stirnbereich des ersten Ankerelements erreicht werden kann. Eine Dichtung im dem Durchbruch benachbarten Stirnbereich des ersten Ankerelements erfolgt weiterbildungsgemäß durch Einrollen oder Einformen eines (bevorzugt flachen) Dichtungselements in das Blechmaterial der ersten Ankereinheit.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in

1: einen Längsschnitt durch die Ankereinheit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

2: eine Draufsicht auf die unterbrochenscheibenförmige Kontur des Dichtungselements im oberen Stirnbereich der 1;

3: eine seitliche Perspektivansicht des ersten Ankerelements der Anordnung gemäß 1;

4, 5: eine Prinzipansicht der elektromagnetischen Stellvorrichtung gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit zwei Positionen der Ankereinheit gemäß 1, wobei 5 im geöffneten Zustand zusätzlich durch Pfeile den Fluidfluss anzeigt; und

6, 7: Nachstellungen einer Ankereinheit aus dem Stand der Technik.

Das Bezugszeichen 20 verdeutlicht das durch Tiefziehen eines Stahlbleches hergestellte Hülsenelement als erstes Ankerelement, im Wege einer Presspassung umgeben von einem Mantelelement 22 aus magnetisch leitendem Material als zweites Ankerelement. Wie im in der 1 gezeigten unteren Bereich gezeigt, ragt das erste Mantelelement 20 aus dem zweiten Mantelelement 22 heraus und bildet eine Sicke 24 aus, mit welcher während des Herstellungsprozesses durch Stauchen ein genaues Längsmaß der in 1 gezeigten Anordnung realisiert werden kann; gleichzeitig ist im Bereich der Sicke ein Langloch 26 mantelseitig in die Einheit 20 eingeformt.

Weiter bodenseitig bildet die Hülse des Elements 20 zunächst eine Aufnahme für ein Versteifungselement 28, darauf aufliegend für eine Gummi-Dichtungsscheibe 30 aus; wie durch die Bezugszeichen 32 angedeutet, wird diese gestapelte Anordnung durch einen Ringabsatz des Elements 20 bzw. eine endseitige Umbördelung behalten.

Im gegenüberliegenden Endbereich ist auf einen Stirnbereich 34 des Elements 20 ein Dichtungselement 36 aufgesetzt, welches in 2 in Draufsicht gezeigt ist und seitliche Einschnitte 38 aufweist. Dieses Element 36 ist so auf den Stirnbereich 34 aufgesetzt, dass darin gebildete stirnseitige Durchbrüche 40 zumindest teilweise freiliegen, so dass ein Fluidfluss aus dem Innenraum der Hülse 20, durch einen mittels der Dichtung 36 zwischen dem Element 20 und dem Element 22 gebildeten Innenraum 42 sowie durch eine stirnseitige Bohrung 44 im Element 22 austreten kann.

Die 4 (geschlossener Zustand) bzw. 5 (geöffneter Zustand) verdeutlichen zwei Positionen der Ankereinheit gemäß 1 innerhalb einer elektromagnetischen Stellvorrichtung, welche, axial der Ankereinheit gegenüberliegend, einen eine mittige Bohrung 46 aufweisenden Kern 48, ein das äußere Element 22 der Ankereinheit umschließendes Ankerführungsrohr 50 sowie eine an einem Gehäuse sitzende, lediglich angedeutete Spuleneinheit 52 aufweist. Genauer gesagt verschließt in der in 4 gezeigten Position die Ankereinheit durch Wirkung der Dichtung 36 die Bohrung 46, so dass ein Fluidfluss nicht erfolgt. Dagegen ist bei der in 5 gezeigten Position durch Abwärtsbewegung des Ankers die Dichtung 36 vom Kern 48 gelöst, so dass durch den Durchbruch 26, den im Inneren des Elements 20 gebildeten Hohlraum, den stirnseitigen Durchbruch 40, entlang der Einformungen 38 in der Dichtung 36 und in die Bohrung 46 des Kerns 48 hinein der Fluidfluss gemäß Pfeilrichtungen erfolgen kann.


Anspruch[de]
Elektromagnetische Stellvorrichtung mit einer relativ zu einem stationären Kern (48) durch Bestromung einer Spulenvorrichtung (52) bewegbaren Ankereinheit, die zum Ausbilden oder Bestimmen eines Fluidströmungskanals eingerichtet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Ankereinheit eine einen inneren Hohlraum ausbildendes, zumindest abschnittsweise hülsenförmiges erstes Ankerelement (20) und ein das erste Ankerelement mantelseitig umgebendes zweites Ankerelement (22) aus magnetisch leitendem Metallmaterial aufweist,

und das erste Ankerelement zum Führen des Fluids durch den Hohlraum ausgebildet ist, das einends des zweiten Ankerelements durch einen wandseitigen Durchbruch (26) des ersten Ankerelements in den Hohlraum eintreten und anderenends des zweiten Ankerelements, insbesondere in einem Stirnbereich (34) des ersten Ankerelements, aus dem ersten Ankerelement austreten kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch im Bereich einer ein axiales Stauchen des hohlzylindrisch ausgebildeten Ankerelements ermöglichenden Sicke (24) gebildet ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch als sich in axialer Richtung des ersten Ankerelements erstreckendes Langloch ausgebildet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem äußeren Stirnbereich des ersten Ankerelements ein Dichtungselement (36) so vorgesehen ist, dass dieses mit dem zweiten Ankerelement zusammenwirken kann und einen in dem Stirnbereich zu bildenden Fluidauslass (40) zumindest teilweise freilegt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ankerelement als Einsatz in das zweite Ankerelement aus tiefgezogenem Metallblech hergestellt ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ankerelement in dem den Durchbruch zugewandten Endbereich einen Dichtungsbereich (30) ausbildet. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Dichtungsbereich vorgesehene Dichtung (30) durch Rollen, Falten oder Umbördeln des zur Herstellung des ersten Ankerelements verwendeten Metallblechs gehalten ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankereinheit in einem diese sowie den Kern zumindest abschnittsweise koaxial umschließenden Ankerführungsrohr (50) geführt ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Stellvorrichtung als Hydraulik- oder als Pneumatikventil ausgebildet ist.






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