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EP4092696B1 - Elektromagnetischer aktuator - Google Patents

Elektromagnetischer aktuator Download PDF

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Publication number
EP4092696B1
EP4092696B1 EP22159846.9A EP22159846A EP4092696B1 EP 4092696 B1 EP4092696 B1 EP 4092696B1 EP 22159846 A EP22159846 A EP 22159846A EP 4092696 B1 EP4092696 B1 EP 4092696B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
armature
plate
bearing
electromagnetic actuator
yoke
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP22159846.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4092696A1 (de
Inventor
Ralph Wassermann
Johannes Scholz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SVM Schultz Verwaltungs GmbH and Co KG
Original Assignee
SVM Schultz Verwaltungs GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SVM Schultz Verwaltungs GmbH and Co KG filed Critical SVM Schultz Verwaltungs GmbH and Co KG
Publication of EP4092696A1 publication Critical patent/EP4092696A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4092696B1 publication Critical patent/EP4092696B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1607—Armatures entering the winding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/127—Assembling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1607—Armatures entering the winding
    • H01F2007/163—Armatures entering the winding with axial bearing

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic actuator according to the preamble of claim 1.
  • Electromagnetic actuators of various designs are known for actuating mechanically linearly actuated devices, such as valve slides of a valve. These usually have a housing, a core, a yoke, a coil body with coil windings and an axially movable armature in it.
  • a magnetic circuit is formed in the actuator, which includes the housing, the core, the yoke and the armature. If a voltage is applied to the coil windings, a current flows in it, which generates a magnetic flux in the magnetic circuit of the actuator. This applies a force to the armature, which moves the armature linearly in the axial direction.
  • the armature is also usually mounted in the core and the yoke so that it can move.
  • the armature has corresponding surface sections that are arranged in a sliding manner in complementary shaped recesses.
  • a bearing element could be provided which has a tubular bearing section for supporting the armature and an annular disk-shaped fastening section for fastening the bearing element.
  • An additional cover plate can be provided to cover the bearing element, which is arranged on a bushing element and is glued or otherwise fastened together with the bushing element to an outer end face of the yoke. The cover plate allows a two-step fastening of the bushing element to the yoke. When the cover plate is fastened to the yoke, it can prevent contaminants, such as chips, from entering the electromagnetic actuator.
  • An electromagnetic actuator which comprises a housing and, in the housing, a coil body with a winding.
  • the winding at least partially surrounds an armature space, with an armature being arranged in the armature space so as to be axially movable.
  • a pole piece supports the armature in the radial direction and comprises a flange, with the pole piece and flange being formed as one piece.
  • Electromagnetic actuators which have a one-piece component with a guide section for radially guiding the armature and a flange section.
  • An electromagnetic actuator comprising a housing, a coil body arranged in the housing, which carries at least one coil winding that at least partially encloses an armature space, an armature arranged to be axially movable in the armature space, a first bearing section for radially supporting the armature, and a plate-shaped section that is arranged on the first bearing section on a side facing away from the armature space.
  • the first bearing section and the plate-shaped section form a one-piece, combined bearing component.
  • the housing encloses the coil body, the armature space and the armature and could have a largely cylindrical shape.
  • the housing is preferably open at one end so that the coil body with the coil windings arranged on it can be introduced into the housing. It is advantageous to close the relevant end with the yoke by the yoke and the housing forming a positive and/or non-positive connection with one another there.
  • the bearing component is preferably fixed to the yoke.
  • a transition region between the plate-shaped section and the first bearing section has a first outer shoulder that can be inserted into a yoke opening for positioning the bearing component.
  • the bearing component can thus be precisely aligned with the yoke opening, whereby both the first bearing section and the armature and the plate-shaped section are precisely arranged in the housing.
  • a second outer shoulder with a reduced outer diameter adjoins the first outer shoulder on the side of the bearing component facing away from the plate-shaped section.
  • the anchor can preferably comprise an anchor body and an anchor rod that are connected to one another.
  • the anchor rod can protrude from the anchor body on two oppositely arranged end faces, so that the anchor can be mounted axially movably by guiding the anchor rod. Due to a two-part construction, the anchor rod and the anchor body can be made of different materials. Both components can be connected to one another in a form-fitting, force-fitting or material-fitting manner.
  • the plate-shaped section of the bearing component can be placed on the yoke and at least partially cover a yoke opening there. This can prevent contaminants, such as chips, from penetrating the actuator during further assembly or installation of the actuator.
  • the first bearing section which is designed in the shape of a tube or sleeve, is arranged on the plate-shaped section. When assembling the bearing component, the first bearing section and the plate-shaped section are therefore correctly positioned.
  • the first bearing section and the plate-shaped section form a one-piece component.
  • the production of the bearing component is overall more cost-effective than the separate production of a cover plate and a bearing element.
  • an assembly step is eliminated in which the bearing element is arranged separately on the housing or the yoke and then covered by the cover plate.
  • a separate alignment of a cover plate on the yoke or the housing is eliminated and a gap that usually arises between the cover plate and the first bearing element and a necessary fit there would not be necessary.
  • the installation of a single, combined bearing component is quick, provides sufficient protection against contamination and the height of the actuator does not change.
  • the bearing component has a through hole for guiding the anchor.
  • the through hole is easy to manufacture and, after the bearing component has been installed, allows a visual inspection of an outward-facing side of the hole for possible contamination while the anchor rod is arranged in it.
  • the hole eliminates the need for a precise design of a blind hole to provide a stop surface for the anchor rod in a certain axial position.
  • the bore has a step, so that the bore has a first diameter on a first side facing away from the anchor, which exceeds a second diameter arranged on a second side facing the anchor.
  • the anchor rod is supported and guided by the part of the bore that has the second diameter.
  • the axial length of a section of the bore having the second diameter can determine the friction behavior of the anchor rod and could be adapted to the axial length of a conventional bearing element.
  • the first diameter encloses the anchor rod, forming an annular gap.
  • a socket element is arranged on the plate-shaped section.
  • the socket element is provided for inserting a connector plug with which an electrical voltage can be applied to the coil windings.
  • the socket element can be arranged on an outer end face of the yoke. It could be glued to the yoke there in order to form a flat and firm connection with the yoke.
  • the socket element makes installation and maintenance easy because the connector plug can be easily connected and removed again.
  • the socket element can have at least two electrical contacts for electrically conductively contacting two corresponding electrical contacts of a plug.
  • the electrical contacts of the socket element are electrically conductively connected to the at least one coil winding. It is conceivable that the socket element has exactly two electrical contacts that are connected to a corresponding coil winding. In the case of several separate coil windings, further electrical contacts can be provided accordingly, in particular several pairs of electrical contacts.
  • the combined bearing component could also be part of the bushing element, thus saving another component.
  • the bushing element has a stop surface facing the plate-shaped section, wherein the armature is designed to strike the stop surface in a neutral position.
  • the armature space is limited by the stop surface on the side of the yoke and the neutral position of the armature is defined by the stop surface. It is conceivable that the armature is urged by a spring element in the direction of the stop surface in order to achieve a reset. From this it can be moved magnetically into a deflected position.
  • the stop surface could be arranged on a stop body which projects into the bore on the first side.
  • the stop body could be designed as a projection which projects into the bore.
  • the projection and the bore could have a suitable fit, which allows the stop body to be positioned in the bore easily and with little effort. This design has the advantage that the bushing body can be aligned very precisely when assembling the actuator.
  • Fig.1 shows a perspective sectional view of an electromagnetic actuator 2.
  • the actuator 2 has a housing 4 in which a coil body 6 is arranged. This has a coil winding 8 which largely encloses an armature space 10 in the interior of the housing 4.
  • armature space 10 there is an armature 12 which has an armature body 14 which is fastened to an armature rod 16 and forms a concentric arrangement with the latter.
  • a core 18 is arranged at a lower end of the housing 4 in the illustration, through which the armature rod 16 penetrates.
  • a yoke 20 is provided on a side of the housing 4 opposite the armature 12. Between the core 18 and the yoke 20 there is a gap 22 which can be bridged radially on the inside by the armature body 14.
  • the armature 12 is arranged in the housing 4 so that it can move linearly.
  • the armature rod 16 is seated in a core bore 24 of the core 18 and is longitudinally displaceable in this. In a deflected position, the armature rod 16 protrudes from the core bore 24, while in a Fig.1 shown neutral position remains within the core bore 24.
  • the armature 12 is deflected when a voltage is applied to the coil winding 8. A current then flows in the coil winding 8, whereby a magnetic flux is generated in the magnetic circuit of the electromagnetic actuator 2, which comprises the housing 4, the core 18, the yoke 20 and the armature 12. This applies a force to the armature 12 that causes it to move linearly in the axial direction.
  • the armature body 14 is thereby moved in the direction of the core 18 and can come into a stop there with a cylindrical recess 26 arranged in the core 18 on its inside.
  • a bearing component 32 is arranged on the yoke 20 and has a plate-shaped section 30 and a first bearing section 28.
  • the anchor rod 16 is supported in the area of the yoke 20 by the first bearing section 28. This is sleeve-shaped and extends along a central axis of the actuator 2 into the yoke 20 in the direction of the core 18.
  • the bearing component 32 has a continuous bore 34 in which the anchor rod 16 is guided.
  • the bore 34 has a shoulder 36 along its depth, through which two different diameters are formed in the bore 34.
  • a first diameter d1 on a first side facing away from the armature 12 exceeds a second diameter d2 on a second side facing the armature 12.
  • a first outer shoulder 38 is provided in a transition area between the plate-shaped section 30 and the first bearing section 28. This is inserted into a yoke opening 40 and leads to the precise alignment of the bearing component 32 on the housing 4, so that the plate-shaped section 30 covers the yoke opening 40 and the first bearing section 28 is positioned to receive the anchor rod 16.
  • the plate-shaped section 30 and the first bearing section 28 are not centered or arranged concentrically to each other. Instead, the plate-shaped section 30 extends from the first bearing section 28 in a radial direction to over the coil winding 8.
  • a bushing element 44 is arranged on the plate-shaped section 30 above the armature rod 16, which has electrical contacts (not shown) for connecting an external voltage source to the coil winding 8.
  • the bushing element 44 has a stop surface 46 against which the armature rod 16 rests.
  • the armature 12 could, for example, be in its neutral position, which corresponds to the position from Fig.1 corresponds to the stop surface 46.
  • the yoke 20 has a hollow cylindrical inner section 48 which extends in the direction of the core 18, forming the gap 22.
  • the yoke 20 could be screwed into the housing 4 at connecting lines 50. This allows the coil carrier 6 to be brought into the housing 4 and fixed by fastening the yoke 20.
  • Fig. 2 shows the actuator 2 in the same cutting direction in a planar representation.
  • a cutting line AA is illustrated, which is a 90° offset sectional view of Fig.3 indicates.
  • Fig.3 shows from this perspective a stop body 52 which is formed on the bushing element 44 and extends in a web-like manner in the direction of the first bearing section 28.
  • the stop body 52 has the stop surface 46.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnets (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Aktuator gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Zum Betätigen mechanisch linear betätigbarer Vorrichtungen, etwa Ventilschiebern eines Ventils, sind elektromagnetische Aktuatoren unterschiedlichster Ausgestaltungen bekannt. Diese weisen üblicherweise ein Gehäuse, einen Kern, ein Joch, einen Spulenkörper mit Spulenwicklungen und einen axial bewegbaren Anker darin auf. In dem Aktuator wird ein magnetischer Kreis gebildet, der das Gehäuse, den Kern, das Joch und den Anker umfasst. Liegt an den Spulenwicklungen eine Spannung an, fließt darin ein Strom, wodurch in dem magnetischen Kreis des Aktuators ein magnetischer Fluss erzeugt wird. Dieser beaufschlagt den Anker mit einer Kraft, welche den Anker in der axialen Richtung linear verschiebt.
  • Der Anker ist weiterhin üblicherweise im Kern und im Joch verschiebbar gelagert. Hierzu weist der Anker entsprechende Flächenabschnitte auf, die gleitend in komplementär geformten Ausnehmungen angeordnet sind. Wie etwa in EP 3 651 167 A1 beschrieben wird, könnte ein Lagerelement vorgesehen sein, das einen rohrförmigen Lagerabschnitt zum Lagern des Ankers und einen ringscheibenförmigen Befestigungsabschnitt zum Befestigen des Lagerelements aufweist. Zum Abdecken des Lagerelements kann eine zusätzliche Abdeckplatte vorgesehen sein, die an einem Buchsenelement angeordnet ist und zusammen mit dem Buchsenelement an einer äußeren Stirnfläche des Jochs verklebt oder auf andere Weise befestigt wird. Die Abdeckplatte erlaubt ein zweischrittiges Befestigen des Buchsenelements an dem Joch. Wenn die Abdeckplatte an dem Joch befestigt ist, kann sie ein Eindringen von Verunreinigungen, etwa Späne, in den elektromagnetischen Aktuator verhindern.
  • Aus der CN 1 123 453 A ist ein elektromagnetischer Aktuator bekannt, der ein Gehäuse und in dem Gehäuse einen Spulenkörper mit einer Wicklung umfasst. Die Wicklung umgibt einen Ankerraum zumindest teilweise, wobei in dem Ankerraum ein Anker axial bewegbar angeordnet ist. Ein Polstück lagert den Anker in Radialrichtung und umfasst ein Flansch, wobei Polstück und Flansch einstückig ausgebildet sind.
  • Auch aus der DE 10 2018 128 142 A1 und der DE 40 21 623 A1 sind jeweils elektromagnetische Aktuator bekannt, die ein einstückiges Bauteil mit Führungsabschnitt zum radialen Führen des Ankers und Flanschabschnitt aufweisen.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten elektromagnetischen Aktuator zu schaffen, der eine derartige Abdeckplatte aufweist, welche jedoch kostengünstiger herstellbar ist und eine Schutzwirkung hinsichtlich des Eindringens von Verunreinigungen verbessern kann, bei gleichzeitig insgesamt möglichst geringem axialen Bauraumbedarf.
  • Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 6.
  • Es wird ein elektromagnetischer Aktuator vorgeschlagen, aufweisend ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse angeordneten Spulenkörper, der mindestens eine Spulenwicklung trägt, die einen Ankerraum zumindest teilweise umschließt, einen in dem Ankerraum axial bewegbar angeordneten Anker, einen ersten Lagerabschnitt zum radialen Lagern des Ankers, und einen plattenförmigen Abschnitt, der an dem ersten Lagerabschnitt an einer von dem Ankerraum abgewandten Seite angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der erste Lagerabschnitt und der plattenförmige Abschnitt ein einstückiges, kombiniertes Lagerbauteil ausbilden.
  • Das Gehäuse umschließt den Spulenkörper, den Ankerraum und den Anker und könnte etwa eine weitgehend zylindrische Form aufweisen. Das Gehäuse ist bevorzugt an einem stirnseitigen Ende offen, sodass der Spulenkörper mit daran angeordneten Spulenwicklungen in das Gehäuse einbringbar ist. Es ist vorteilhaft, das betreffende stirnseitige Ende durch das Joch zu schließen, indem das Joch und das Gehäuse dort eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung miteinander eingehen. Das Lagerbauteil ist bevorzugt an dem Joch fixiert.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Übergangsbereich zwischen dem plattenförmigen Abschnitt und dem ersten Lagerabschnitt einen ersten äußeren Absatz aufweist, der zum Positionieren des Lagerbauteils in eine Jochöffnung steckbar ist. Das Lagerbauteil kann dadurch präzise an der Jochöffnung ausgerichtet werden, wodurch sowohl der erste Lagerabschnitt als auch der Anker und der plattenförmige Abschnitt präzise in dem Gehäuse angeordnet sind. An den ersten äußeren Absatz schließt sich an der vom plattenförmigen Abschnitt abgewandten Seite des Lagerbauteils ein zweiter äußerer Absatz mit verringertem äußeren Durchmesser an.
  • Der Anker kann bevorzugt einen Ankerkörper und eine Ankerstange umfassen, die miteinander verbunden sind. Die Ankerstange kann an zwei einander entgegengesetzt angeordneten Stirnseiten des Ankerkörpers aus diesem herausragen, sodass der Anker durch Führen der Ankerstange axial beweglich lagerbar ist. Durch einen zweiteiligen Aufbau können die Ankerstange und der Ankerkörper aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein. Beide Komponenten können formschlüssig, kraftschlüssig oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
  • Der plattenförmige Abschnitt des Lagerbauteils kann auf das Joch aufgelegt werden und dort eine Jochöffnung zumindest teilweise abdecken. Dadurch kann verhindert werden, dass bei der weiteren Montage oder der Installation des Aktuators Verunreinigungen, beispielsweise Späne, in den Aktuator eindringen. An dem plattenförmigen Abschnitt ist der erste Lagerabschnitt angeordnet, der etwa rohr- oder hülsenförmig ausgebildet ist. Bei der Montage des Lagerbauteils werden folglich der erste Lagerabschnitt und der plattenförmige Abschnitt korrekt positioniert.
  • Erfindungsgemäß bilden der erste Lagerabschnitt und der plattenförmige Abschnitt ein einstückiges Bauteil aus. Die Fertigung des Lagerbauteils ist insgesamt kostengünstiger als die separate Fertigung einer Abdeckplatte und eines Lagerelements. Zudem entfällt ein Montageschritt, bei dem das Lagerelement separat an dem Gehäuse oder dem Joch angeordnet und anschließend durch die Abdeckplatte abgedeckt wird. Eine separate Ausrichtung einer Abdeckplatte an dem Joch bzw. dem Gehäuse entfällt und ein sich üblicherweise zwischen der Abdeckplatte und dem ersten Lagerelement ergebender Spalt sowie eine dort notwendige Passung wären nicht erforderlich. Die Installation eines einzelnen, kombinierten Lagerbauteils erfolgt rasch, schafft einen ausreichenden Schutz vor Verunreinigungen und die Bauhöhe des Aktuators ändert sich nicht.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Lagerbauteil eine durchgehende Bohrung zum Führen des Ankers auf. Die durchgehende Bohrung ist einfach zu fertigen und erlaubt nach der Montage des Lagerbauteils eine Sichtkontrolle einer nach außen gerichteten Seite der Bohrung auf eventuelle Verschmutzung, während die Ankerstange darin angeordnet ist. Zudem entfällt aufgrund der Bohrung eine präzise Ausgestaltung eines Sacklochs zum Bereitstellen einer Anschlagfläche für die Ankerstange in einer bestimmten Axialposition.
  • Es ist vorteilhaft, wenn die Bohrung einen Absatz aufweist, sodass die Bohrung auf einer von dem Anker abgewandten ersten Seite einen ersten Durchmesser aufweist, der einen auf einer dem Anker zugewandten zweiten Seite angeordneten zweiten Durchmesser übersteigt. Die Ankerstange wird durch den Teil der Bohrung gelagert und geführt, der den zweiten Durchmesser aufweist. Die axiale Länge eines den zweiten Durchmesser aufweisenden Abschnitts der Bohrung kann das Reibungsverhalten der Ankerstange bestimmen und könnte auf die axiale Länge eines üblichen Lagerelements angepasst werden. Der erste Durchmesser umschließt dabei die Ankerstange unter Bildung eines Ringspalts.
  • Weiterhin ist günstig, wenn ein Buchsenelement auf dem plattenförmigen Abschnitt angeordnet ist. Das Buchsenelement ist zum Einstecken eines Anschlusssteckers vorgesehen, mit dem eine elektrische Spannung an den Spulenwicklungen angelegt werden kann. Das Buchsenelement kann an einer äußeren Stirnfläche des Jochs angeordnet sein. Es könnte dort mit dem Joch verklebt sein, um eine flächige und feste Verbindung mit dem Joch einzugehen. Durch das Buchsenelement ist die Installation und Wartung einfach, da der Anschlussstecker einfach anschließbar und wieder abnehmbar ist. Das Buchsenelement kann zum Versorgen des Aktuators mit einer elektrischen Spannung mindestens zwei elektrische Kontakte zum elektrisch leitenden Kontaktieren zweier korrespondierender elektrischer Kontakte eines Steckers aufweisen. Die elektrischen Kontakte des Buchsenelements sind mit der mindestens einen Spulenwicklung elektrisch leitend verbunden. Es ist vorstellbar, dass das Buchsenelement genau zwei elektrische Kontakte aufweist, die mit einer korrespondierenden Spulenwicklung verbunden sind. Im Falle mehrerer separater Spulenwicklungen können entsprechend weitere elektrische Kontakte vorgesehen sein, insbesondere mehrere Paare von elektrischen Kontakten.
  • Das kombinierte Lagerbauteil könnte weiterhin auch ein Teil des Buchsenelements sein, sodass ein weiteres Bauteil eingespart werden könnte.
  • Es ist vorteilhaft, wenn das Buchsenelement eine zu dem plattenförmigen Abschnitt gewandte Anschlagfläche aufweist, wobei der Anker dazu ausgebildet ist, in einer Neutralposition an der Anschlagfläche anzuschlagen. Der Ankerraum wird durch die Anschlagfläche auf der Seite des Jochs begrenzt und die Neutralposition des Ankers wird durch die Anschlagfläche definiert. Es ist vorstellbar, dass der Anker durch ein Federelement in Richtung der Anschlagfläche gedrängt wird, um eine Rückstellung zu erreichen. Aus dieser kann er magnetisch in eine ausgelenkte Position bewegt werden.
  • Die Anschlagfläche könnte an einem Anschlagkörper angeordnet sein, der an der ersten Seite in die Bohrung ragt. Der Anschlagkörper könnte als ein Vorsprung ausgeführt sein, welcher in die Bohrung ragt. Der Vorsprung und die Bohrung könnten eine geeignete Passung aufweisen, die ein einfaches weitgehend kraftfreies Positionieren des Anschlagkörpers in der Bohrung erlaubt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Buchsenkörper bei der Montage des Aktuators sehr präzise ausgerichtet werden kann.
  • Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Schnittdarstellung des Aktuators.
    Fig. 2 und 3
    Schnittansichten des Aktuators basierend auf zwei Schnittebenen.
  • Fig. 1 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung eines elektromagnetischen Aktuators 2. Der Aktuator 2 weist ein Gehäuse 4 auf, in dem ein Spulenkörper 6 angeordnet ist. Dieser weist eine Spulenwicklung 8 auf, welche einen Ankerraum 10 im Innern des Gehäuses 4 größtenteils umschließt. In dem Ankerraum 10 befindet sich ein Anker 12, der einen Ankerkörper 14 aufweist, welcher an einer Ankerstange 16 befestigt ist und mit dieser eine konzentrische Anordnung ausbildet. An einem in der Darstellung unteren stirnseitigen Ende des Gehäuses 4 ist ein Kern 18 angeordnet, der von der Ankerstange 16 durchdrungen wird. An einer dem Anker 12 entgegengesetzten Seite des Gehäuses 4 ist wiederum ein Joch 20 vorgesehen. Zwischen dem Kern 18 und dem Joch 20 befindet sich eine Lücke 22, die radial innenseitig durch den Ankerkörper 14 überbrückbar ist.
  • Der Anker 12 ist linear bewegbar in dem Gehäuse 4 angeordnet. Die Ankerstange 16 sitzt in einer Kernbohrung 24 des Kerns 18 und ist in dieser längsverschiebbar. In einer ausgelenkten Stellung ragt die Ankerstange 16 aus der Kernbohrung 24 heraus, während sie in einer in Fig. 1 gezeigten Neutralposition innerhalb der Kernbohrung 24 verbleibt.
  • Der Anker 12 wird ausgelenkt, wenn eine Spannung an die Spulenwicklung 8 angelegt wird. Dann fließt in der Spulenwicklung 8 ein Strom, wodurch in dem magnetischen Kreis des elektromagnetischen Aktuators 2, der das Gehäuse 4, den Kern 18, das Joch 20 und den Anker 12 umfasst, ein magnetischer Fluss erzeugt wird. Dieser beaufschlagt den Anker 12 mit einer Kraft, die ihn in der axialen Richtung linear verschiebt. Der Ankerkörper 14 wird dabei in Richtung des Kerns 18 bewegt und kann dort in einen Anschlag mit einer in dem Kern 18 an dessen Innenseite angeordneten, zylindrischen Vertiefung 26 geraten.
  • An dem Joch 20 ist ein Lagerbauteil 32 angeordnet, das einen plattenförmigen Abschnitt 30 und einen ersten Lagerabschnitt 28 aufweist. Die Ankerstange 16 wird im Bereich des Jochs 20 durch den ersten Lagerabschnitt 28 gelagert. Dieser ist hülsenförmig ausgestaltet und erstreckt sich entlang einer Mittelachse des Aktuators 2 in das Joch 20 in Richtung des Kerns 18 hinein. Das Lagerbauteil 32 weist dabei eine durchgehende Bohrung 34 auf, in der die Ankerstange 16 geführt wird. Die Bohrung 34 weist entlang ihrer Tiefenerstreckung einen Absatz 36 auf, durch den zwei unterschiedliche Durchmesser in der Bohrung 34 gebildet sind. Ein erster Durchmesser d1 auf einer dem Anker 12 abgewandten ersten Seite übersteigt einen zweiten Durchmesser d2 auf einer dem Anker 12 zugewandten zweiten Seite.
  • In einem Übergangsbereich zwischen dem plattenförmigen Abschnitt 30 und dem ersten Lagerabschnitt 28 ist ein erster äußerer Absatz 38 vorgesehen. Dieser ist in eine Jochöffnung 40 gesteckt und führt zur präzisen Ausrichtung des Lagerbauteils 32 an dem Gehäuse 4, sodass der plattenförmige Abschnitt 30 die Jochöffnung 40 abdeckt und der erste Lagerabschnitt 28 zur Aufnahme der Ankerstange 16 positioniert ist. An einer von dem plattenförmigen Abschnitt 30 abgewandten Seite des Lagerbauteils 32 schließt sich ein zweiter äußerer Absatz 42 an, an dem sich ein äußerer Durchmesser des ersten Lagerabschnitts 28 verringert. Die Montage des Lagerbauteils 32 ist vereinfacht, da nicht der gesamte erste Lagerabschnitt 28 radial bündig in der Jochöffnung 40 platziert ist.
  • Der plattenförmige Abschnitt 30 und der erste Lageabschnitt 28 sind nicht zentriert bzw. konzentrisch zueinander angeordnet. Der plattenförmige Abschnitt 30 erstreckt sich stattdessen von dem ersten Lagerabschnitt 28 aus in eine radiale Richtung bis über die Spulenwicklung 8. Auf dem plattenförmigen Abschnitt 30 über der Ankerstange 16 ist ein Buchsenelement 44 angeordnet, welches nicht gezeigte elektrische Kontakte zum Verbinden einer externen Spannungsquelle mit der Spulenwicklung 8 aufweist. Das Buchsenelement 44 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Anschlagfläche 46 auf, an der die Ankerstange 16 anliegt. Der Anker 12 könnte beispielsweise in seiner Neutralposition, die der Position aus Fig. 1 entspricht, an der Anschlagfläche 46 liegen.
  • Das Joch 20 weist einen hohlzylindrischen Innenabschnitt 48 auf, der sich unter Bildung der Lücke 22 in Richtung des Kerns 18 erstreckt. Das Joch 20 könnte an Verbindungslinien 50 in das Gehäuse 4 eingeschraubt sein. Dadurch kann der Spulenträger 6 in das Gehäuse 4 gebracht und durch Befestigen des Jochs 20 fixiert werden.
  • Fig. 2 zeigt den Aktuator 2 in derselben Schnittrichtung in einer ebenen Darstellung. Hier ist eine Schnittlinie A-A illustriert, die eine um 90° versetzte Schnittdarstellung aus Fig. 3 kennzeichnet. Fig. 3 zeigt aus dieser Perspektive einen Anschlagkörper 52, der an dem Buchsenelement 44 ausgebildet ist und sich stegförmig in Richtung des ersten Lagerabschnitts 28 erstreckt. Der Anschlagkörper 52 weist die Anschlagfläche 46 auf.
  • Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar.
  • Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
    • Bezugszeichenliste
    • 2
    Aktuator
    4
    Gehäuse
    6
    Spulenkörper
    8
    Spulenwicklung
    10
    Ankerraum
    12
    Anker
    14
    Ankerkörper
    16
    Ankerstange
    18
    Kern
    20
    Joch
    22
    Lücke
    24
    Kernbohrung
    26
    zylindrische Vertiefung
    28
    erster Lagerabschnitt
    30
    plattenförmiger Abschnitt
    32
    Lagerbauteil
    34
    Bohrung
    36
    Absatz
    38
    erster äußerer Absatz
    40
    Jochöffnung
    42
    zweiter äußerer Absatz
    44
    Buchsenelement
    46
    Anschlagfläche
    48
    Innenabschnitt
    50
    Verbindungslinie
    52
    Anschlagkörper

Claims (6)

  1. Elektromagnetischer Aktuator (2), aufweisend:
    - ein Gehäuse (4),
    - einen in dem Gehäuse (4) angeordneten Spulenkörper (6), der mindestens eine Spulenwicklung (8) trägt, die einen Ankerraum (10) zumindest teilweise umschließt,
    - einen in dem Ankerraum (10) axial bewegbar angeordneten Anker (12),
    - einen ersten Lagerabschnitt (28) zum radialen Lagern des Ankers (12), und
    - einen plattenförmigen Abschnitt (30), der an dem ersten Lagerabschnitt (28) an einer von dem Ankerraum (10) abgewandten Seite angeordnet ist,
    wobei der erste Lagerabschnitt (28) und der plattenförmige Abschnitt (30) ein einstückiges, kombiniertes Lagerbauteil (32) ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergangsbereich zwischen dem plattenförmigen Abschnitt (30) und dem ersten Lagerabschnitt (28) einen ersten äußeren Absatz (38) aufweist, der zum Positionieren des Lagerbauteils (32) in eine Jochöffnung (40) steckbar ist und an den sich an der vom plattenförmigen Abschnitt abgewandten Seite des Lagerbauteils ein zweiter äußerer Absatz (42) mit verringertem äußeren Durchmesser anschließt.
  2. Elektromagnetischer Aktuator (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerbauteil (32) eine durchgehende Bohrung (34) zum Führen des Ankers (12) aufweist.
  3. Elektromagnetischer Aktuator (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (34) einen Absatz (36) aufweist, sodass die Bohrung (34) auf einer von dem Anker (12) abgewandten ersten Seite einen ersten Durchmesser (d1) aufweist, der einen auf einer dem Anker (12) zugewandten zweiten Seite angeordneten zweiten Durchmesser (d2) übersteigt.
  4. Elektromagnetischer Aktuator (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Buchsenelement (44) auf dem plattenförmigen Abschnitt (30) angeordnet ist.
  5. Elektromagnetischer Aktuator (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Buchsenelement (44) eine zu dem plattenförmigen Abschnitt (30) gewandte Anschlagfläche (46) aufweist, wobei der Anker (12) dazu ausgebildet ist, in einer Neutralposition an der Anschlagfläche (46) anzuschlagen.
  6. Elektromagnetischer Aktuator (2) nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (46) an einem Anschlagkörper (52) angeordnet ist, der an der ersten Seite in die Bohrung (34) ragt.
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