Title:
Elektromagnetische Stellvorrichtung und Verwendung einer solchen
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft eine Elektromagnetische Stellvorrichtung mit als Reaktion auf eine Bestromung stationärer, in einem Aktuatorgehäuse (10, 12) aufgenommener Spulenmittel (22) relativ zu stationären, im Aktuatorgehäuse vorgesehenen Kernmitteln (20) entlang einer axialen Richtung bewegbaren Ankermitteln (14),
die permanentmagnetfrei ausgebildet sind und einen zum Zusammenwirken mit einem externen Stellpartner ausgebildeten Endabschnitt (16) aufweisen,
wobei die Ankermittel, die Kernmittel und das zumindest abschnittsweise magnetisch flussleitende Aktuatorgehäuse einen Arbeitsluftspalt (18) ausbildenden magnetischen Flusskreis ausbilden und dem Aktuatorgehäuse magnetisch wirksame Positionsdetektormittel (24) zugeordnet sind,
wobei die als Magnetflusssensor ausgebildeten Positionsdetektormittel so in einem einen Teil des Flusskreises bildenden, magnetisch flussleitenden Gehäuseabschnitt (12) des Aktuatorgehäuses aufgenommen und/oder in diesen eingebettet sind,
dass ein als Reaktion auf die Bestromung im Gehäuseabschnitt (12) fließender Magnetfluss detektiert und zur Positionsdetektion mindestens einer axialen Anker-Anschlagposition der Ankermittel und zum Erzeugen eines Positionsdetektionssignals ausgewertet werden kann. embedded image




Inventors:
Roos, Sven (78464, Konstanz, DE)
Müller, Marc (91054, Erlangen, DE)
Fendrich, Benedikt (78224, Singen, DE)
Bürßner, Jörg (78234, Engen, DE)
Application Number:
DE102017103249A
Publication Date:
08/16/2018
Filing Date:
02/16/2017
Assignee:
ETO MAGNETIC GmbH, 78333 (DE)
International Classes:



Attorney, Agent or Firm:
Patentanwälte Behrmann Wagner Partnerschaftsgesellschaft mbB, 78224, Singen, DE
Claims:
Elektromagnetische Stellvorrichtung mit
als Reaktion auf eine Bestromung stationärer, in einem Aktuatorgehäuse (10, 12) aufgenommener Spulenmittel (22) relativ zu stationären, im Aktuatorgehäuse vorgesehenen Kernmitteln (20) entlang einer axialen Richtung bewegbaren Ankermitteln (14),
die permanentmagnetfrei ausgebildet sind und einen zum Zusammenwirken mit einem externen Stellpartner ausgebildeten Endabschnitt (16) aufweisen,
wobei die Ankermittel, die Kernmittel und das zumindest abschnittsweise magnetisch flussleitende Aktuatorgehäuse einen Arbeitsluftspalt (18) ausbildenden magnetischen Flusskreis ausbilden und dem Aktuatorgehäuse magnetisch wirksame Positionsdetektormittel (24) zugeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die als Magnetflusssensor ausgebildeten Positionsdetektormittel so in einem einen Teil des Flusskreises bildenden, magnetisch flussleitenden Gehäuseabschnitt (12) des Aktuatorgehäuses aufgenommen und/oder in diesen eingebettet sind,
dass ein als Reaktion auf die Bestromung im Gehäuseabschnitt (12) fließender Magnetfluss detektiert und zur Positionsdetektion mindestens einer axialen Anker-Anschlagposition der Ankermittel und zum Erzeugen eines Positionsdetektionssignals ausgewertet werden kann.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetflusssensor zur Detektion zweier axial gegenüberliegender axialer Anschlagpositionen der Ankermittel ausgebildet und/oder beschaltet ist, wobei der Flusskreis so mit dem eingebetteten Magnetflusssensor ausgebildet ist, dass ein jeweiliger detektierter oder detektierbarer Magnetfluss der gegenüberliegenden Anschlagpositionen, unabhängig von einer Betriebstemperatur der magnetischen Stellvorrichtung, eindeutig einer der beiden Anschlagpositionen zugeordnet werden kann.

Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebstemperatur in einem Bereich zwischen -20 °C und 140°C, bevorzugt zwischen -40 °C und 160°C, liegt.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetflusssensor zum Erfassen einer als Reaktion auf die Bewegung der Ankermittel resultierende Magnetflussänderung zur Erzeugung eines einem Bewegungsparameter der Ankermittel und/oder zur Erzeugung eines zwischen den Anschlagpositionen liegenden Positions-Zwischenwerts entsprechenden Detektorsignals ausgebildet ist.

Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetflusssensor Mittel zur Temperaturkompensation, insbesondere in Form einer in ein Sensorgehäuse des Magnetflusssensors integrierten Kompensationselektronik, aufweist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktuatorgehäuse eine bügel- und/oder topfförmige Gehäusebaugruppe (10) aufweist, welcher eine bevorzugt flache und/oder scheibenförmige Jochbaugruppe (12) zur Magnetflussankopplung an die Ankermittel zugeordnet ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetflusssensor in einen Ausschnitt (26), einen Durchbruch und/oder eine Tasche des bevorzugt flachen Gehäuseabschnitts (12) eingesetzt ist, weiter bevorzugt in eine eine magnetflussleitende Ankopplung zu den Ankermitteln bewirkende Jochbaugruppe (12) des Aktuatorgehäuses.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Positionsdetektormitteln keine Mittel zur Erfassung, Berücksichtigung oder Kompensation einer Stromstärke der Bestromung zugeordnet sind, wobei die Spulenmittel mit einem in der elektrischen Spannung vorbestimmten und/oder spannungsgeregelten Betromungssignal betrieben werden.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch auf die Ankermittel wirkende und diese in eine stromlos stabile Anschlagposition, insbesondere Anschlagposition an den Kernmitteln, zurückführende Kraftspeichermittel, welche bevorzugt als auf die Ankermittel wirkende Federmittel realisiert sind.

Verwendung der elektromagnetischen Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Realisierung einer Ventilvorrichtung, insbesondere eines Kühlwasser-Schaltventils, bevorzugt für Anwendungen der Kraftfahrzeugtechnik, wobei der Stellpartner zur Betätigung eines derartigen Ventils ausgebildet ist oder eine Baugruppe eines derartigen Ventils realisiert oder die Ankermittel unmittelbar eine Ventilbaugruppe eines solchen Ventils realisieren.

Description:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stellvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung einer derartigen elektromagnetischen Stellvorrichtung.

Aus dem Stand der Technik sind elektromagnetische Stellvorrichtungen für eine Vielzahl von Stellaufgaben allgemein bekannt; dabei wird als Reaktion auf eine Bestromung stationärer, in einem Aktuatorgehäuse aufgenommener Spulenmittel eine Ankereinheit (Ankermittel) relativ zu stationären Kernmitteln bewegt und kann mit einem zuzuordnenden Stellpartner eine bestimmungsgemäß vorgesehene Stellaufgabe durchführen.

Dabei ist es häufig von Bedeutung, nicht nur diesen Stellbetrieb selbst (zuverlässig) durchführen zu können, auch besteht Bedarf nach einer Überprüfung einer ordnungsgemäßen Stellfunktionalität, also etwa ob die Ankereinheit (Ankermittel) sich in der dem Bestromungszustand entsprechenden tatsächlichen Stellposition befinden.

Zu diesem Zweck sind aus dem Stand der Technik zahlreiche Ansätze bekannt, eine Ankerposition bzw. eine Ankerbewegung einer elektromagnetischen Stellvorrichtung zu detektieren. So offenbart etwa die WO 2010/118826 A1 der Anmelderin eine konkrete Verwendung einer elektromagnetischen Stellvorrichtung in einem Kraftfahrzeugkontext, bei welcher durch Magnetfeld-Detektionsmittel, welche mit ankerseitig der Stellvorrichtung vorgesehenen Permanentmagnetmitteln zusammenwirken, eine axiale Position der Ankereinheit feststellen und entsprechend elektronische Auswertungen und weitere Reaktionen ermöglicht sind.

Während eine derartige Lösung konstruktiv einfach und elegant ist, nicht zuletzt als hier für die Positionsdetektion ohnehin vorhandene (und für die Ankerbewegung verwendete) Permanentmagneten mit ihrem Permanentmagnetfeld ausgewertet werden, erfordert eine Ausbildung einer elektromagnetischen Stellvorrichtung ohne Permanentmagnete eine andere Vorgehensweise.

So beschreibt etwa die oberbegriffliche DE 10 2009 042 777 B4 eine elektromagnetische Stellvorrichtung mit magnetisch wirksamen Positionsdetektormitteln, welche zum Erfassen eines magnetischen Streufelds des (elektromagnetisch erzeugten) Magnetflusses ausgebildet sind und zu diesem Zweck außerhalb eines Aktuatorgehäuses, an diesem ansitzend, vorgesehen sind. Da bei dieser gattungsgemäß bekannten Vorrichtung der durch die Spulenmittel erzeugte Magnetfluss erfasst und für die Positionsdetektionszwecke ausgewertet wird (im Gegenzug zur vorerwähnten Permanentmagnetechnologie, bei welcher i.w. ein unveränderliches Permanentmagnetfeld erfasst und ausgewertet wird), ist es entsprechend der technischen Lehre der DE 10 2009 042 777 B4 notwendig, die Höhe des tatsächlich fließenden Spulenstroms durch die Spulenmittel zu erfassen und den detektierten Magnetfluss in Beziehung zu diesem Spulenstrom zu setzen: Da nämlich, über einen typischerweise weiten Temperatur-Betriebsbereich gattungsgemäßer elektromagnetischer Stellvorrichtungen, der ohm'sche Spulenwiderstand der Spulenmittel mit einer Umgebungs- bzw. Betriebstemperatur schwankt, ändert sich entsprechend bei typischerweise spannungsgesteuerter Ansteuerung der Spulenmittel der darin fließende Strom (üblicherweise erfolgt aus Gründen des schaltungstechnischen Aufwandes keine Stromregelung bei gattungsbildenden Stellvorrichtungen und damit keine Sicherstellung eines konstanten Spulenstroms). Diese durch die beschriebene Temperaturabhängigkeit bedingten Stromfluktuationen wirken sich entsprechend auf den zu dektierenden Magnetfluss aus, so dass, zur zuverlässigen Positionsbestimmung, ein Magnetfluss-Detektorsignal des aus dem Stand der Technik bekannten Sensors bereinigt bzw. korrigiert werden muss, wobei zu diesem Zweck etwa die aus der DE 10 2009 042 777 B4 bekannte Vorrichtung den fließenden Spulenstrom erfasst.

Allerdings erweist sich eine solche Vorgehensweise im Hinblick auf Komplexität, Bauraumerfordernisse, Fertigbarkeit und Konfigurationserfordernisse als nachteilig und damit verbesserungsbedürftig aus: Nicht nur ist es beim gattungsbildenden Stand der Technik, zur Erfassung eines vollständigen Verstellweges der Ankermittel, erforderlich, jeder Position dieses Stellgliedes eine exakte magnetische Flussdichte zuzuweisen (wobei entsprechende Kurvenscharen aufzuzeichnen und abzuspeichern sind und zusätzlich die beschriebene Temperatur-Strom-Kompensation stattfinden muss). Auch erfordern diese technischen Maßnahmen zusätzlichen Hardware-Aufwand und sind entsprechend aufwendig zu verbauen. Schließlich besitzt eine derartige, gattungsgemäße Vorrichtung den Nachteil erhöhter Empfindlichkeit gegenüber möglichen (externen) Störeinflüssen: Dadurch, dass etwa die aus der DE 10 2009 042 777 B4 bekannte Vorrichtung auf dem Prinzip einer Erfassung und Auswertung eines Streufeldes basiert, ist die dort beschriebene Sensoranordnung gleichermaßen potentiell beeinträchtigt durch parasitäre oder unerwünschte externe (Magnet-)Störeinflüsse, wie sie etwa in einem Kraftfahrzeug-Einbaukontext, noch dazu unter verschiedensten Betriebs-, Temperatur- und Umweltbedingungen, praktisch unvermeidbar sind. Dies würde dann wiederum, etwa bei einer nachgeschalteten elektronischen Auswertung und Korrektur, zusätzlichen Aufwand in einer elektronischen Fehlerkompensation bedingen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine elektromagnetische Stellvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs im Hinblick auf eine verringerte Komplexität, einfachere und kostengünstigere Herstellbarkeit sowie eine Erhöhung der Betriebssicherheit sowie der Störsicherheit zu verbessern. Dabei ist insbesondere eine elektromagnetische Stellvorrichtung zu schaffen, welche für die variablen und schwankenden Einsatzbedingungen in einem Kraftfahrzeug besonders geeignet ist, eingeschlossen eine zuverlässige Betreibbarkeit unter möglichen magnetischen Störeinflüssen, großen Temperaturschwankungen und mechanischer Belastung, wie etwa Vibration.

Die Aufgabe wird durch die elekromagnetische Stellvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Zusätzlich Schutz im Rahmen der Erfindung wird beansprucht für eine Verwendung einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stellvorrichtung, und im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll ein Verfahren zum Betreiben der elektromagnetischen Stellvorrichtung, insbesondere in Form einer Positions- und/oder Bewegungsdetektion der im Rahmen der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stellvorrichtung bewegten bzw. zu bewegenden Ankermittel, als Verfahren zur vorliegenden Erfindung beansprucht gelten, wobei Erzeugnis-Unteransprüche gleichermaßen ein solches Verfahren erfindungsgemäß weiterbilden sollen.

In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise löst die vorliegende Erfindung die objektive Aufgabe zunächst dadurch, dass die als Magnetflusssensor ausgebildeten Positionsdektormittel nicht etwa randseitig bzw. außerhalb des den Elektromagnetfluss leitenden (und entsprechend den magnetischen Flusskreis ausbildenden) Aktuatorgehäuses vorgesehen sind, vielmehr ist erfindungsgemäß ein derartiger Magnetflusssensor unmittelbar in einem magnetisch flussleitenden Gehäuseabschnitt des Aktuatorgehäuses aufgenommen bzw. in diesen Gehäuseabschnitt eingebettet. Dabei soll der Begriff „aufgenommen“ und „eingebettet“ insbesondere auch so verstanden werden, dass an der so ausgestalteten Montageposition des Magnetflusssensors im Gehäuseabschnitt dieser Gehäuseabschnitt in der Art einer Tasche, eines Durchbruchs, einer Öffnung od.dgl. Flächen- oder Körpermodifikation die Voraussetzungen dafür schafft, dass der Magnetflusssensor gleichermaßen Teil des magnetischen Flusskreises wirkt, mit anderen Worten, ein nicht unerheblicher Teil des im Flusskreis fließenden magnetischen Flusses durch den Sensor selbst fließt und so, anders als lediglich durch Streufeld-Wirkung, ein weitgehend stör- und einstrahlungsunbeeinflusstes hohes Amplitudensignal erzeugen kann. Der Fachmann wird dabei berücksichtigen, dass, mit potentiell höherem magnetischem Flusswiderstand, im aufgenommenen bzw. eingebetteten Magnetflusssensor andere Flussverhältnisse gelten als in einem unmittelbar den Sensor umgebenden (umschließenden) flussleitenden Gehäuseabschnitt, gleichzeitig stellt die durch das erfindungsgemäß „Aufnehmen“ und „Einbetten“ ermöglichte direkte und unmittelbare Einkopplung des Magnetflusses in den Magnetflusssensor eine wesentliche Grundlage für die vorteilhafte erfindungsgemäße Magnetflusserfassung zur Positionsdetektion dar.

Zusätzlich vorteilhaft im Rahmen des erfindungsgemäßen Basisgedankens ist der Ansatz, diese erfindungsgemäße Magnetflussdetektion (lediglich) zum Erfassen der (mindestens einen) axial endseitigen Anker-Anschlagposition der Ankermittel zu verwenden, wobei bevorzugt die Erfassung beider, axial gegenüberliegender Anker-Anschlagpositionen vorgesehen und bevorzugt ist.

Indem die Positionsdetektion auf diese Endlagen beschränkt ist, lässt sich, auch ohne die Notwendigkeit einer Temperatur- bzw. Stromkompensation, ein hinreichend für die Diskriminierung zwischen diesen Positionen ausreichendes Magnetflusssensorsignal erzeugen, welches, vorteilhaft über einen weiten Temperatur-Betriebsbereich, gleichwohl eine zuverlässige Positionsbestimmung gestattet, ohne die Notwendigkeit der aufwendigen Kompensationsmaßnahmen. Dabei macht sich die Erfindung zunutze, dass eine Vielzahl von Anwendungen derartiger Stellvorrichtungen, insbesondere auch die bevorzugte Verwendung der vorliegenden Erfindung zur Ventilsteuerung in einem Kraftfahrzeugkontext, üblicherweise lediglich die Detektion der Endanschläge (bzw. eines Endanschlags) benötigen, etwa im Fall eines sogenannten Fail-Safe-Ventils, bei welchem als Reaktion auf einen Stromausfall eine zuverlässige und vorbestimmte Aktuator- (und damit Ventil-)Position erreicht sein muss, um mögliche Schäden eines zusammenwirkenden Aggregats zu vermeiden.

Insbesondere durch die erfindungsgemäß weiterbildende Magnetfluss-An- bzw. Einkopplung des Magnetflusssensors im Form des für den Magnetflusssensor im (bevorzugt flachen) Gehäuseabschnitt ausgebildeten Ausschnitt, Durchbruch bzw. der Tasche ist es damit ermöglicht, ohne die Notwendigkeit einer Strommessung (und Stromkompensation) bzw. einer (auf andere Weise zu realisierenden) Temperaturkompensation einen Temperatur-Betriebsbereich zu erreichen, welcher von -20°C bis 140°C, bevorzugt sogar zwischen -40 °C bis +160° liegt, ohne dass kompensatorische Maßnahmen zur Temperatur- bzw. Stromkorrektur des vom Magnetflusssensor erzeugten Flusssignals erforderlich werden, insbesondere wenn sich die erfindungsgemäße Stell- und Erfassungsfunktionalität auf die jeweiligen, axial einander gegenüberliegenden Anschlag- bzw. Endpositionen der Ankermittel beschränkt.

Dabei sieht die Erfindung, in möglicher Weiterbildung, auch vor, Zwischenpositionen bzw. einen (durchgehenden bzw. kontinuierlichen) Anker-Verfahrweg zwischen den endseitigen, gegenüberliegenden Anker-Anschlagpositionen zu erfassen. Zu diesem Zweck ist es dann vorteilhaft, dem Magnetflusssensor Mittel zur Temperaturkompensation zuzuordnen, wobei dies in konstruktiv und mechanisch besonders eleganter Weise dadurch geschieht, dass Magnetfeldsensoren (etwa gängige Hall-Sensoren) verwendet werden, welche, in Form eines integrierten Schaltungsbausteins, zusätzlich eine integrierte Kompensationselektronik samt Temperaturdetektor aufweisen, so dass dann im Rahmen der mechanisch eleganten Aufnahme- bzw. Einbettungslösung zusätzliche Kompensationsmaßnahmen konstruktiv einfach umgesetzt werden.

Im übrigen würde ansonsten der Grundgedanke der Erfindung bereits erreicht werden, wenn die erfindungsgemäße elektromagnetische Stellvorrichtung keine Stromerfassung oder andere insbesondere auch eine Umgebungs- und/oder Betriebstemperatur kompensierende Maßnahmen bzw. Technologien aufweist, so dass insoweit sowohl der technischkonstruktive, als auch der mechanische Aufwand vermindert ist, potentiell Bauraum eingespart wird und insbesondere auch die Fehlerträchtigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung herabgesetzt ist.

In mechanisch-konstruktiv besonders einfacher Weise ist das Aktuatorgehäuse bügel- bzw. becherartig ausgestaltet, wobei, realisiert aus einem geeignet magnetflussleitenden Metallmaterial, eine derartige Ausgestaltung sowohl großserientauglich und einfach herstellbar ist, als auch eine einfache und bevorzugt automatisierbare Montage der weiteren magnetischen Komponenten, eingeschlossen der stationären Kernmittel, der Spulenmittel sowie der Ankermittel, gestattet. Eine derartige Bügel- bzw. Becherform wirkt dann zusätzlich erfindungsgemäß weiterbildend günstig mit einer Jochbaugruppe zusammen, wobei diese Jochbaugruppe, etwa in der Art eines Deckels und zum Ausbilden eines Durchlasses für den ankerseitigen Eingriffsabschnitt bzw. einen möglichen Ankerstößelabschnitt, dann im (magnetischen) Übergang zu den Ankermitteln den Luftspalt zum Schließen des magnetischen Flusskreises bestimmt bzw. ausbildet.

Wird dann, wie zusätzlich vorteilhaft und weiterbildend vorgesehen, der Magnetflusssensor nicht nur in diese Jochbaugruppe (weiter bevorzugt in Form der weiterbildenden Tasche, des Durchbruchs und/oder der Ausnehmung bzw. des Ausschnitts), eingebettet oder eingesetzt, sondern diese Aufnahme auch noch am oder in unmittelbarer Nähe des Luftspalts zum Anker vorgesehen, ergibt sich in besonders wirksamer Weise eine Durchflutung des Magnetflusssensors mit dem für die Detektion maßgeblichen Magnetfluss, so dass, im Sinne der Erfindung hochgradig störsicher, mit hohen Signalpegeln und reproduzierbar, die Voraussetzungen für eine zuverlässige Positionsdetektion geschaffen sind.

Damit eignet sich die vorliegende Erfindung dann, wie als vorteilhafte Verwendung beansprucht, in besonders günstiger Weise für ein Realisieren und/oder Ansteuern verschiedenster Fluidventile gerade in einem Kraftfahrzeugkontext, die vorliegende Erfindung ist jedoch darauf nicht beschränkt. Vielmehr ermöglicht die vorliegende Erfindung das Realisieren einer einfachen, detektions- und positionssicheren Positionsdetektion bei nahezu beliebigen Anwendungen, bei welchen insbesondere magnetische, sicherheitstechnische oder Kosten-Aspekte keinen Permanentmagneten im magnetischen Flusskreis vorsehen, so dass das Erfassen des elektromagnetisch erzeugten Magnetflusses erforderlich ist (so sehen etwa die erläuterten Fail-Safe-Technologien im Regelfall keinen (ankerseitigen) Permanentmagneten vor, da dadurch eine zu vermeidende Bistabilität einer Ankerbewegung bewirkt werden würde).

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

  • 1 eine Perspektivansicht der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Stellvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 2 eine schematisch vereinfachte Längsschnittansicht durch das Ausführungsbeispiel der 1 und
  • 3, 4 Diagramme zum Verdeutlichen eines magnetischen Fluss- bzw. Flussdichteverlaufs über einen Hub der Ankermittel, jeweils bei verschiedenen Spulenströmen.

Die Perspektivansicht der 1 zeigt eine U-förmige Gehäuseschale 10, die im oberen freien Schenkelbereich durch eine (hier in etwa quadratische) Jochplatte 12 mechanisch und magnetisch flussleitend geschlossen ist. In dieser Jochplatte ist ein zentrischer Durchbruch zum Hindurchführen eines am Ende einer Ankereinheit 14 hervorstehenden und entsprechend einer Ankerposition zum Zusammenwirken mit einem (nicht gezeigten) Stellpartner ausgebildeten Eingriffsabschnitts 16 vorgesehen. Dieser Eingriffsabschnitt kann, in der Perspektivdarstellung der 1 als Hohlrohr dargestellt, zur Betätigung eines (nicht gezeigten) Ventils für einen Kraftfahrzeug-Kühlkreislauf ausgebildet sein, wobei, im Sinne eines Fail-Safe-Ansatzes, in den Figuren nicht gezeigte, auf die Ankereinheit 14 wirkende Federmittel, die Ankereinheit in eine zurückgeschobene (in der Längsschnittansicht der 2 abwärtsgerichtete) Ausgangsposition verbringen, wenn die Vorrichtung unbestromt ist (was auch etwa das Ergebnis eines unvorhergesehenen Stromausfalls sein kann). In diesem Fall würde dann etwa das Kühlwasserventil öffnen, mit der Wirkung, dass in dieser Ausfallsituation ein mit dem geschalteten Kühlwasser zu beaufschlagendes Fahrzeugaggregat gekühlt bleibt.

Die Längsschnittansicht der 2 verdeutlicht zusätzlich, wie die (zur Vereinfachung zylindrisch gezeigte) Ankereinheit 14 unter Ausbildung eines Arbeitsluftspalts 18 mit einer bodenseitig in den Gehäusebügel 10 mechanisch und magnetisch flussleitend eingesetzten Kerneinheit 20 so zusammenwirkt, dass bei einer Bestromung einer die axial gegeneinander bewegbare Anordnung aus Anker 14 und Kern 20 umschließenden Spuleneinheit 22 die Ankereinheit 14 in axialer Richtung (in der Längsschnittansicht der 2 und der Figurenebene aufwärts) aus dem Gehäuse 10, 12 herausgetrieben wird, um entsprechend die gewünschte Stellfunktionalität (des hier exemplarisch angenommenen Ventils) durchzuführen.

Die 1 und 2 zeigen zusätzlich einen magnetischen Flusssensor in Form eines (mit nicht gezeigten elektrischen Signalanschlüssen zum Verbinden mit einer (gleichermaßen nicht gezeigten) Auswertelektronik verbundenen) Hall-Sensors 24, welcher in einen den rechteckförmigen Sensorkörper an drei Seiten umschließenden Aus- bzw. Einschnitt 26 in der Jochscheibe 12 eingebettet ist. Genauer gesagt ist im beschriebenen Ausführungsbeispiel dieses Hall-Sensorelements 24 so magnetisch flussleitend mit der Jochscheibe 12 (als magnetisch flussleitende Gehäusebaugruppe) verbunden, dass im Gehäuse, entlang der schematisch gezeigten Pfeile 30 einer den magnetischen flusskreisbeschreibenden Pfeilschar, (auch) den Sensor 24 durchdringen und so für ein amplitudenstarkes, zuverlässig auswertbares und von externen magnetischen Störeinflüssen weitgehend unbeeinflusstes Magnetfluss-Messergebnis sorgen.

Die 3 und 4 illustrieren den Betrieb der erfindungsgemäßen Positionsdetektion am Beispiel der mit einer Spannung von 9V im Bereich zwischen -40 °C (entsprechend einem Spulenstrom von 1,1A) und 160°C (entsprechend einem Spulenstrom von 0,47A) betriebenen Spule (typische Windungszahl ca. 1000 Windungen, maximaler nutzbarer Ankerhub 3,5mm). Es wird deutlich, dass die an den Anschlag- bzw. Endpositionen des Ankers 14 jeweils geltenden magnetischen Flusswerte (für die jeweiligen Spulenströme) so voneinander beabstandet und entsprechend diskriminierbar sind, dass, vgl. 3, ohne die Notwendigkeit einer Strom- bzw. Temperaturkompensation die jeweiligen, zu erkennenden Anschlag- bzw. Endpositionen eindeutig jeweils aufgrund der erfassten Flussdichte-Amplitude feststellbar sind.

Die Schemadarstellung der 4 verdeutlicht eine Modifikation dieses Ausführungsbeispiels; schematisch bei einem mittleren Strom von 0,8A (entsprechend einer Spulen-Betriebstemperatur von ca. 20 °C, ist hier ein Temperatur-Toleranzbereich gezeigt, welcher dadurch erreicht wird, dass für den Sensor 24 eine Vorrichtung mit integrierter Temperaturkompensation - besonders geeignet etwa ein linearer Hall-Sensor mit programmierbarer Temperaturkompensation - eingesetzt wird.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • WO 2010/118826 A1 [0004]
  • DE 102009042777 B4 [0006, 0007]