Title:
Magnetanker sowie Vorrichtung mit Magnetanker
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft einen Magnetanker mit einem Grundkörper (2) aus einem ferromagnetischen Material, vorzugsweise aus einer Eisen-Kobalt-Legierung, und einem Anschlagkörper (3) aus einem nicht ferromagnetischen Material. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Anschlagkörper (3) den Grundkörper (2) in axialer Richtung durchsetzt und beidseitig überragt.
Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Magnetanker (1) und einem Polkern (5).




Inventors:
Koehler, Achim (70437, Stuttgart, DE)
Application Number:
DE102016215749A
Publication Date:
03/01/2018
Filing Date:
08/23/2016
Assignee:
Robert Bosch GmbH, 70469 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102011088132A1N/A2013-02-14



Claims:
1. Magnetanker (1) mit einem Grundkörper (2) aus einem ferromagnetischen Material, vorzugsweise aus einer Eisen-Kobalt-Legierung, und einem Anschlagkörper (3) aus einem nicht ferromagnetischen Material, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagkörper (3) den Grundkörper (2) in axialer Richtung durchsetzt und beidseitig überragt.

2. Magnetanker (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) des Magnetankers (1) im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist und der Anschlagkörper (3) koaxial zum Grundkörper (2) angeordnet ist.

3. Magnetanker (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagkörper (3) des Magnetankers (1) durch Einpressen kraftschlüssig mit dem Grundkörper (2) verbunden ist.

4. Magnetanker (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagkörper (3) des Magnetankers (1) als Stift oder Hülse ausgeführt ist und/oder einen sich nach radial außen erstreckenden Bund (4) zur formschlüssigen Verbindung mit dem Grundkörper (2) aufweist.

5. Vorrichtung mit einem Magnetanker (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Polkern (5), der dem Magnetanker (1) an einem Arbeitsluftspalt (6) gegenüberliegt, wobei im Polkern (5) ein mit dem Anschlagkörper (3) des Magnetankers (1) zusammenwirkender weiterer Anschlagkörper (7) eingesetzt, vorzugsweise eingepresst, ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der in den Polkern (5) eingesetzte Anschlagkörper (7) einen Außendurchmesser besitzt, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Anschlagkörpers (3) vorzugsweise im Bereich des Bunds (4) entspricht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der in den Polkern (5) eingesetzte Anschlagkörper (7) als Hülse ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der Anschlagkörper (7) eine zentrale Ausnehmung (8) des Polkerns (5) begrenzt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagkörper (3) des Magnetankers (1) von einer zentrale Bohrung (9) durchsetzt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagkörper (3) des Magnetankers (1) auf seiner dem Polkern (5) zugewandten Stirnfläche einen Kragen (10) aufweist, der in eine am Anschlagkörper (3) abgestützten Schraubendruckfeder (11) eingreift.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Magnetbaugruppe oder ein elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere ein elektromagnetisch betätigbares Saugventil für eine Kraftstoffhochdruckpumpe, ist.

Description:

Die Erfindung betrifft einen Magnetanker mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung mit einem solchen Magnetanker.

Stand der Technik

Zur Ausbildung eines Magnetankers werden bevorzugt Magnetwerkstoffe verwendet, die besonders hohe magnetische Eigenschaften besitzen, wie beispielsweise Eisen-Kobalt-Legierungen. Diese Werkstoffe gelten jedoch als schwer zerspanbar und lassen sich daher nur unter erhöhtem Aufwand mechanisch bearbeiten, um beispielsweise erforderliche Ausnehmungen und/oder Konturen herzustellen. Zudem weisen sie eine vergleichsweise geringe Härte auf, so dass ein Magnetanker aus einem solchen Magnetwerkstoff wenig verschleißfest ist.

Vorteilhafterweise sollte jedoch ein Magnetanker zugleich eine hohe Verschleißfestigkeit aufweisen. Denn in der Regel bewegt sich ein Magnetanker zwischen zwei Endlagen hin und her, wobei mindestens eine Endlage durch einen mechanischen Hubanschlag ausgebildet wird. Beim Anschlagen an einem solchen Hubanschlag wirken auf den Anker hohe Kräfte.

Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2011 088 132 A1 ist ein Magnetanker für einen Magnetaktor bekannt, der wenigstens einen magnetischen Bereich und wenigstens einen nichtmagnetischen Bereich umfasst. Die unterschiedlichen Bereiche sind dabei stoffschlüssig mittels eines Zweikomponenten-Pulver-Spritzgussverfahrens miteinander verbunden, so dass der Magnetanker einstückig, d. h. als Verbundkörper ausgebildet ist. Der magnetische Bereich ist vorzugsweise aus einem Magnetwerkstoff mit hoher Sättigungsinduktion ausgebildet, beispielsweise aus einer Eisen-Kobalt-Legierung. Um unter anderem die Robustheit des Magnetankers zu steigern, ist der nichtmagnetische Bereich vorzugsweise aus einem Keramikwerkstoff oder aus einem Hartmetall ausgebildet. Die Bereiche sind dabei derart angeordnet, dass der magnetische Bereich und der nichtmagnetische Bereich in axialer Richtung bis zu einer Ankerstirnseite reichen, wobei vorzugsweise der nichtmagnetische Bereich an der Ankerstirnseite zur Ausbildung einer Anschlagfläche vorsteht.

Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Robustheit eines Magnetankers, der sehr gute magnetische Eigenschaften aufweist, weiter zu steigern.

Zur Lösung der Aufgabe wird der Magnetanker mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird eine Vorrichtung mit einem solchen Magnetanker vorgeschlagen.

Offenbarung der Erfindung

Der vorgeschlagene Magnetanker umfasst einen Grundkörper aus einem ferromagnetischen Material, vorzugsweise aus einer Eisen-Kobalt-Legierung, sowie einen Anschlagkörper aus einem nicht ferromagnetischen Material. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Anschlagkörper den Grundkörper in axialer Richtung durchsetzt und beidseitig überragt.

Dadurch, dass der Anschlagkörper den Grundkörper beidseitig überragt, können an beiden Stirnflächen des Anschlagkörpers Anschlagflächen für den Magnetanker ausgebildet werden. Unabhängig von der Bewegungsrichtung des Magnetankers ist auf diese Weise sichergestellt, dass der Grundkörper nicht in Kontakt mit einem mechanischen Hubanschlag gelangt. Zugleich wird der Grundkörper durch den innenliegenden Anschlagkörper verstärkt. Die an den Grundkörper zu stellenden Anforderungen hinsichtlich Verschleißfestigkeit können demnach gesenkt werden. Das heißt, dass der Grundkörper aus einem Werkstoff gefertigt sein kann, der besonders gute magnetische Eigenschaften besitzt und dafür ggf. nur gering verschleißfest ist. Demgegenüber ist der mit dem Grundkörper verbundene Anschlagkörper bevorzugt aus einem hochfesten Werkstoff gebildet, der besonders verschleißfest ist und somit die Robustheit des Magnetankers erhöht.

Bevorzugt ist der Grundkörper des Magnetankers im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und der Anschlagkörper ist koaxial zum Grundkörper angeordnet. Aufgrund der Zylinderform des Grundkörpers ist der Magnetanker insbesondere als Tauchanker einsetzbar. Da bei einem Tauchanker im Vergleich zu einem Flachanker die Anschlagflächen nach radial innen rücken, kommt ein innen liegender, den Grundkörper durchsetzender Anschlagkörper gelegen. Durch die koaxiale Anordnung des Anschlagkörpers im zylinderförmigen Grundkörper vermag der Anschlagkörper einen Kontaktstift zur mechanischen Kopplung des Magnetankers mit einem Ventilkolben zu ersetzen. Dies ermöglicht den Einsatz des Magnetankers in einem elektromagnetisch betätigbaren Ventil, insbesondere in einem elektromagnetisch betätigbaren Saugventil für eine Kraftstoffhochdruckpumpe.

Ferner bevorzugt ist der Anschlagkörper des Magnetankers durch Einpressen kraftschlüssig mit dem Grundkörper verbunden. Das heißt, dass der Grundkörper und der Anschlagkörper getrennt hergestellt werden, was die Herstellung vereinfacht. Ferner können der Grundkörper und der Anschlagkörper einfache Geometrien aufweisen, da zur Herstellung der Pressverbindung lediglich ein Pressübermaß des Anschlagkörpers gegenüber einer im Grundkörper ausgebildeten Ausnehmung erforderlich ist.

Beispielsweise kann der Anschlagkörper des Magnetankers als Stift oder Hülse ausgeführt sein. In dieser Ausgestaltung lässt sich der Anschlagkörper in einfacher Weise in eine Ausnehmung des Grundkörpers einpressen.

Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass der Anschlagkörper einen sich nach radial außen erstreckenden Bund zur formschlüssigen Verbindung mit dem Grundkörper aufweist. Der Formschluss optimiert den Verbund zwischen dem Anschlagkörper und dem Grundkörper. Darüber hinaus bildet der Bund eine Stützfläche aus, über welche sich der Anschlagkörper beim Einpressen am Grundkörper abzustützen vermag, so dass einem Austreiben des Anschlagkörpers entgegengewirkt wird.

Darüber hinaus wird eine Vorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Magnetanker und einem dem Magnetanker an einem Arbeitsluftspalt gegenüberliegenden Polkern vorgeschlagen. Im Polkern ist dabei ein mit dem Anschlagkörper des Magnetankers zusammenwirkender weiterer Anschlagkörper eingesetzt, vorzugsweise eingepresst. Der dem Magnetanker am Arbeitsluftspalt gegenüberliegende Polkern bildet demnach einen Hubanschlag für den Magnetanker aus. Das heißt, dass der Polkern einer hohen mechanischen Beanspruchung durch den anschlagenden Anker ausgesetzt ist. Verschleißmindernd wirkt sich auch hier der in den Polkern eingesetzte, vorzugsweise eingepresste, Anschlagkörper aus, der wie der Anschlagkörper des Magnetankers bevorzugt aus einem hochfesten Werkstoff gebildet ist, der besonders verschleißfest ist und somit die Robustheit des Polkerns erhöht. Im Übrigen kann der Polkern aus einem Werkstoff gebildet sein, der vorrangig hinsichtlich seiner magnetischen Eigenschaften ausgesucht worden ist, so dass über den Polkern in Verbindung mit weiteren Komponenten eines Magnetkreises hohe auf den Magnetanker einwirkende Magnetkräfte erzeugbar sind.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der in den Polkern eingesetzte Anschlagkörper einen Außendurchmesser besitzt, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Anschlagkörpers entspricht. Dadurch ist sichergestellt, dass die Aufnahme des Anschlagimpulses beim Anschlagen des Magnetankers am Polkern durch die beiden Anschlagkörper erfolgt. Sofern der im Magnetanker eingesetzte Anschlagkörper einen dem Polkern zugewandten Bund aufweist, ist vorzugsweise der Außendurchmesser des im Polkern eingesetzten Anschlagkörpers im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Bunds gewählt.

Bevorzugt ist der in den Polkern eingesetzte Anschlagkörper als Hülse ausgebildet. Die Hülsenform erleichtert das Einpressen des Anschlagkörpers in den Polkern. Der hülsenförmige Anschlagkörper ist hierzu lediglich mit einem Pressübermaß gegenüber einer im Polkern ausgebildeten Ausnehmung auszustatten.

Ferner wird vorgeschlagen, dass der in den Polkern eingesetzte bzw. eingepresste Anschlagkörper eine zentrale Ausnehmung des Polkerns begrenzt. Das heißt, dass bei eingesetztem bzw. eingepresstem Anschlagkörper ein Hohlraum im Polkern verbleibt, der beispielsweise zur Aufnahme einer Feder genutzt werden kann. Bei der Feder kann es sich insbesondere um eine Feder zur Rückstellung des Magnetankers handeln, die hierzu andernends am Magnetanker abgestützt ist.

Vorteilhafterweise ist der Anschlagkörper des Magnetankers von einer zentralen Bohrung durchsetzt. Die Bohrung ermöglicht einen Druckausgleich zwischen beidseits des Magnetankers gelegenen Druckräumen, wenn sich der Magnetanker hin und her bewegt. Die Bohrung fördert somit eine hoch dynamische Ankerbewegung.

Des Weiteren bevorzugt weist der Anschlagkörper des Magnetankers auf seiner dem Polkern zugewandten Stirnfläche einen Kragen auf, der in eine am Anschlagkörper abgestützte Schraubendruckfeder eingreift. Über den Kragen kann eine Führung der Feder bewirkt werden. Dadurch ist sichergestellt, dass der Magnetanker gleichmäßig durch die Federkraft der Feder belastet wird.

Bei der vorgeschlagenen Vorrichtung kann es sich insbesondere um eine Magnetbaugruppe mit Magnetanker handeln. Der Polkern ist Teil der Magnetbaugruppe, die vorzugsweise darüber hinaus eine ringförmige Magnetspule und eine die Magnetspule umgebende Magnethülse umfasst. Wird die Magnetspule bestromt, bildet sich ein Magnetfeld aus, dessen Magnetkraft auf den Magnetanker in der Weise einwirkt, dass dieser in Richtung des Polkerns gezogen wird. Die Rückstellung des Ankers nach beendeter Bestromung wird vorzugsweise durch eine Feder bewirkt, die zwischen dem Polkern und dem Anker aufgenommen ist.

Bei der Vorrichtung kann es sich ferner um ein elektromagnetisch betätigbares Ventil, insbesondere um ein elektromagnetisch betätigbares Saugventil für eine Kraftstoffhochdruckpumpe, handeln, wobei vorzugsweise der Magnetanker mit einem Ventilkolben des Ventils koppelbar ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Magnetanker bzw. eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Magnetanker, wobei die Vorrichtung ein elektromagnetisch betätigbares Ventil ist.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Die dargestellte Vorrichtung umfasst einen hubbeweglichen Magnetanker 1, der eine Grundkörper 2 aus einem weichmagnetischen Werkstoff, beispielsweise aus einer Eisen-Kobalt-Legierung, sowie einen in den Grundkörper 2 eingepressten Anschlagkörper 3 aus einem hochfesten Werkstoff, beispielweise einer Keramik, umfasst. Durch die Werkstoffwahl weist der Grundkörper 2 hervorragende magnetische Eigenschaften und der Anschlagkörper 3 eine hohe Verschleißfestigkeit auf.

Dem Magnetanker 1 liegt an einem Arbeitsluftspalt 6 ein Polkern 5 gegenüber, der somit einen Hubanschlag für den Magnetanker 1 ausbildet. Zur Steigerung der Robustheit des Polkerns 5 ist in diesen ebenfalls ein Anschlagkörper 7 aus einem hochfesten Werkstoff eingepresst. Der Anschlagkörper 7 ist hülsenförmig ausgebildet und begrenzt eine im Polkern 5 ausgebildete zentrale Ausnehmung 8, in welcher eine Schraubendruckfeder 11 aufgenommen ist. Die Schraubendruckfeder 11, die andernends am Magnetanker 1 abgestützt ist, dient der Rückstellung des Magnetankers 1.

Der Anschlagkörper 3 des Magnetankers 1 weist eine größere Bauhöhe als der Grundkörper 2 auf. Er ist soweit in den Grundkörper 2 eingepresst, dass er diesen beidseitig überragt. Dadurch ist einerseits sichergestellt, dass lediglich der Anschlagkörper 3 am Polkern 5 anschlägt, andererseits eine mechanische Kopplung des Magnetankers 1 mit einem Ventilkolben 15 möglich ist, der in einer Ausnehmung 16 eines Ventilkörpers 14 hin und her beweglich aufgenommen ist. Der in den Grundkörper 2 eingepresste Anschlagkörper 3 stützt sich über einen sich nach radial außen erstreckenden Bund 4 am Grundkörper 2 ab. Der Außendurchmesser des Bunds 4 ist gleich dem Außendurchmesser des im Polkern 5 eingepressten Anschlagkörpers 7 gewählt, so dass der Magnetanker 1 und der Polkern 5 lediglich über ihre beiden Anschlagkörper 3, 7 in Kontakt miteinander gelangen.

Im Anschlagkörper 3 des Magnetankers 1 ist eine zentrale Bohrung 9 ausgebildet, die der Herstellung eines Druckausgleichs bei einer Hubbewegung des Magnetankers 1 dient. Dem gleichen Zweck dienen im Grundkörper 2 ausgebildete Druckausgleichsöffnungen 12, die in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnet sind. Die zentrale Bohrung 9 des Anschlagkörpers 3 wird auf der dem Polkern 5 zugewandten Seite von einem Kragen 10 begrenzt, der in die Schraubendruckfeder 11 eingreift und somit eine Führung der Schraubendruckfeder 11 bewirkt.

Ein weiterer Hubanschlag für den Magnetanker 1 wird durch eine Anschlagplatte 13 gebildet, die am Ventilkörper 14 abgestützt ist. Über die Dicke der Anschlagplatte 13 ist der Hub des Magnetankers 1 einstellbar. Zugleich kann über die Anschlagplatte 13 eine magnetische Trennung zwischen dem Magnetanker 1 und dem Ventilkörper 14 bewirkt werden.

Der hochfeste Werkstoff des im Grundkörper 2 aufgenommenen Anschlagkörpers 3 wirkt sich verschleißmindernd im Bereich des durch den Polkern 5 gebildeten oberen Hubanschlags sowie im Kontaktbereich mit dem Ventilkolben 15 aus. Durch den weiteren in den Polkörper 5 eingepressten Anschlagkörper 7, der ebenfalls aus einem hochfesten Werkstoff gefertigt ist, kann zudem der Verschleiß am Polkern 5 gemindert werden. Die dadurch bewirkte Robustheitssteigerung geht dabei nicht zu Lasten der magnetischen Eigenschaften von Magnetanker 1 und Polkern 5, so dass weiterhin hohe Magnetkräfte erzielbar sind.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 102011088132 A1 [0004]