DE4337589A1

DE4337589A1 - Direct-current lifting magnet (levitating magnet)

Info

Publication number: DE4337589A1
Application number: DE4337589A
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Oesterle; Heinz Schaefer
Original assignee: Binder Magnete 78048 Villingen-Schwenningen De GmbH; Binder Magnete GmbH
Current assignee: Kendrion Villingen GmbH
Priority date: 1993-07-01
Filing date: 1993-11-04
Publication date: 1995-01-19
Anticipated expiration: 2013-11-05
Also published as: DE9309787U1; DE4337589C2

Abstract

The direct-current lifting magnet has, within a coil former (10) which is surrounded by a coil (5), a device (2, 4, 6, 9) for holding the armature (3) in the form of a spline, by means of spring force from a compression spring (7), alternately in a first position (A) and in a second position (D) which is axially displaced with respect to the first position (A). When current flows through the coil (5), the armature (3) is in this case moved axially, and such that it is forced to rotate, from the first or second position (A, D) respectively into the second or first position (D, A) respectively. Such an arrangement offers the advantage of the armature (3) being fixed in the first or second position (A, D), respectively without any current flowing and without it being necessary to provide a permanent magnet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleichstrom-Hubmagneten nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a DC solenoid according to the features of the preamble of claim 1.

Solche Gleichstrom-Hubmagneten sind allgemein bekannt und werden insbesondere dazu benutzt, um einen Anker des Gleich strom-Hubmagnetens oder einen mit dem Anker verbundenen Ver riegelungsbolzen in eine erste Stellung, im allgemeinen eine Verriegelungsstellung, und in eine zweite Stellung, im all gemeinen eine Entriegelungsstellung, zu transportieren und dort jeweils in geeigneter Weise zu fixieren. Diese Fixie rung kann entweder durch eine andauernde Bestromung der Spu le im Gleichstrom-Hubmagneten oder aber durch in den Ma gnetkreis des Gleichstrom-Hubmagnetens eingebauten Perma nentmagneten realisiert werden. Zur Ausführung der Hubbewe gung des Ankers ist bei sogenannten Impulsmagneten nur ein Impuls von der Dauer der Anzugszeit erforderlich. Der Anker rücklauf wird durch einen elektromagnetischen Gegenimpuls ausgelöst.Such DC solenoids are generally known and are used in particular to anchor the same current lifting magnet or a ver connected to the armature locking bolt in a first position, generally one Locked position, and in a second position, in all mean an unlocked position, to transport and to fix there in a suitable manner. That fixie tion can either be caused by constant energization of the spu le in DC solenoids or by in the Ma circuit of the DC solenoid built-in perma Magnets can be realized. To carry out the lifting movement supply of the armature is only one with so-called pulse magnets Impulse of the duration of the tightening time required. The anchor return is caused by an electromagnetic counter pulse triggered.

Für den Fall, daß sowohl die Verriegelungsstellung als auch die Entriegelungsstellung stromlos gehalten werden soll, sind derzeit einerseits Impulsmagneten mit in einem Gehäuse eingebauten Permanentmagnet, einer Spule sowie einer Druck feder bekannt. Zum Bewegen des Ankers in die Ent- und Ver riegelungsstellung des Impulsmagneten ist ein Spannungsge nerator mit einer Spannungsumpolung zum Erzeugen einer Aus gangsspannung und einer dazu entgegengesetzt gepolten Ab schaltspannung nötig. Darüber hinaus bedingt ein solcher Im pulsmagnet ein Zeitglied, um eine geforderte Einschaltdauer mit Sicherheit einzuhalten. Aufgrund der zwingend erforder lichen Spannungsumpolung erfordert diese Realisierung eines Impulsmagneten jedoch eine aufwendige Ansteuerungselektro nik.In the event that both the locking position and the unlocking position is to be kept currentless, are currently on the one hand pulse magnets in a housing built-in permanent magnet, a coil and a pressure feather known. To move the anchor in the Ent- and Ver locking position of the pulse magnet is a voltage generator with a voltage reversal to generate an off output voltage and an opposite polarity switching voltage required. In addition, such an Im pulse magnet a timer for a required duty cycle to adhere to with certainty. Due to the imperative Liche voltage reversal requires this realization of a However, pulse magnets are a complex control electro nik.

Andererseits sind bereits auch Impulsmagneten ohne die er wähnte Spannungsumpolung bekannt. Derartige Impulsmagneten benötigen jedoch zwei nebeneinander angeordnete Spulen, die einen zusätzlichen Aufwand bedeuten.On the other hand, pulse magnets are already without it imagined voltage reversal known. Such pulse magnets however, need two coils arranged side by side, the mean an additional effort.

Beide Ausführungen solcher Impulsmagnete weisen jedoch Nach teile insbesondere hinsichtlich des in beiden Fällen zwin gend erforderlichen Permanentmagnetens auf. Solche Perma nentmagneten sind nämlich zum Teil sehr schlagempfindlich, das einen Einsatz des Impulsmagnetens unter erschwerten äu ßeren Bedingungen ausschließt. Des weiteren sind Permanentma gnete temperaturabhängig, so daß eine ausreichende perma nente Haltekraft bei hohen Umgebungstemperaturen des Impuls magnetens nicht immer gewährleistet ist. Dies bedingt auch, daß die Abschaltspannung optimal auf die Umgebungstemperatur abgestimmt werden und bei schwankenden Umgebungstemperaturen die Abschaltspannung entsprechend nachgeregelt werden muß. Ein solches Nachregeln der Abschaltspannung erfordert aber eine aufwendige Ansteuerlogik. Die Abschaltspannung muß näm lich idealerweise genau so dimensioniert werden, daß die Permanentwirkung des Permanentmagneten gerade aufgehoben wird. Darüber hinaus hat es sich als problematisch erwiesen, den Permanentmagneten in den Gleichstrom-Hubmagneten einzu bauen, da hierfür besondere Fertigungsschritte, wie z. B. luftspaltloser Einbau, Schleifen der Oberfläche des Perma nentmagneten, usw., nötig sind.However, both versions of such pulse magnets have evidence share in particular with regard to the zwin necessary permanent magnet. Such perma Magnets are sometimes very sensitive to impact, the use of the pulse magnet under difficult conditions excludes our conditions. Furthermore are permanentma gnete temperature-dependent, so that a sufficient perma nente holding force at high ambient temperatures of the pulse magnet is not always guaranteed. This also means that the cut-off voltage optimally matches the ambient temperature be coordinated and with fluctuating ambient temperatures the switch-off voltage must be readjusted accordingly. However, such a readjustment of the cut-off voltage requires complex control logic. The switch-off voltage must ideally be dimensioned so that the Permanent effect of the permanent magnet just canceled becomes. In addition, it has proven problematic to insert the permanent magnet into the DC solenoid build, because special manufacturing steps such. B. air gap-free installation, grinding the surface of the Perma Magnets, etc., are necessary.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Gleichstrom-Hubmagneten anzugeben, der es ermöglicht, den Anker stromlos und ohne die Verwendung eines Permanentmagne ten sowohl in der ersten als auch in der zweiten Stellung sicher zu fixieren.The invention is therefore based on the object DC solenoids specify that allows the Anchor currentless and without the use of a permanent magnet both in the first and in the second position to fix securely.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs erwähnten Gleichstrom- Hubmagneten durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is performed with the DC Solenoids by the characterizing features of the claim 1 solved.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran sprüche.Further developments of the invention are the subject of the Unteran claims.

Die Erfindung beruht also im wesentlichen darauf, im Gleich strom-Hubmagneten eine Einrichtung vorzusehen, die es er laubt den Anker abwechselnd in einer ersten Stellung und in einer zur ersten Stellung axial verschobenen zweiten Stel lung durch eine Federkraft einer Druckfeder keilverzahnt zu halten, wobei der Anker aus der ersten bzw. zweiten Stellung durch Bestromung der Spule in die zweite bzw. erste Stellung bewegbar ist. The invention is essentially based on the same Electricity solenoids provide a device that he leaves the anchor alternately in a first position and in a second position axially displaced to the first position wedge-toothed by a spring force of a compression spring hold, with the anchor from the first or second position by energizing the coil in the second or first position is movable.

Die Keilverzahnung ist hierfür vorteilhafterweise nach Art einer sogenannten Drehkreuzmechanik, wie diese als solche bekannt ist, ausgebildet. Hierfür weist die Einrichtung vor zugsweise einen im Bereich der unteren Öffnung des Spulen körpers angeordneten Polkerns sowie einen Zahnring auf, der feststehend und verdrehsicher über dem Polkern angeordnet ist und in Richtung der oberen Öffnung des Spulenkörpers zeigende Zähne aufweist. Darüber hinaus ist eine Innenver zahnung vorgesehen, die im Bereich der oberen Öffnung inner halb des Spulenkörpers mit kurzen und langen Führungen bzw. Führungszähnen angeordnet ist, wobei diese Führungen bzw. Führungszähne gegenüber den Zähnen des Zahnrings angeordnet sind. Schließlich ist weiter ein Ankerzahnring axial fest stehend und in Umfangsrichtung verdrehbar mit dem Anker verbunden, und zwar mit Zähnen zum Eingreifen in die kurzen bzw. langen Führungen bzw. Führungszähne der Innenverzah nung.The spline is advantageously in accordance with Art a so-called turnstile mechanism like this as such is known, trained. For this, the facility shows preferably one in the area of the lower opening of the coil body-arranged pole core and a toothed ring on the fixed and non-rotatably arranged over the pole core is and towards the upper opening of the bobbin has pointing teeth. In addition, an interior serration provided in the area of the upper opening inner half of the bobbin with short and long guides or Guide teeth is arranged, these guides or Guide teeth arranged opposite the teeth of the toothed ring are. Finally, an anchor tooth ring is axially fixed standing and rotatable in the circumferential direction with the anchor connected, with teeth to engage the short or long guides or guide teeth of the internal toothing nung.

Bei axialer Bewegung des Ankers durch Bestromung der Spule bewegt sich der Anker in Richtung zur unteren Öffnung des Spulenkörpers und die Zähne des Ankers stoßen letztlich an den Zähnen des Zahnringes an. Die Zähne des Ankerzahnringes und des Zahnringes sind dabei so aufeinander abgestimmt, daß die entsprechenden Zähne des Ankerzahnringes drehend zum nächstliegenden langen bzw. kurzen Führungszahn der Innen verzahnung drehend verschoben werden. Wird daraufhin der Stromfluß zur Spule unterbrochen, wird mit dieser Anordnung durch die Federkraft der Druckfeder der Anker wieder in Richtung der Innenverzahnung gedrückt, wobei die Zähne, je nachdem, ob diese Zähne zuvor in einer langen oder kurzen Führung gewesen sind, an der daneben liegenden langen oder kurzen Führung zum Anschlag gebracht werden und sich daher drehend in eine durch die Neigung der Führung vorgegebene Richtung bewegen.When the armature moves axially by energizing the coil the anchor moves towards the bottom opening of the Ultimately, the coil body and the teeth of the armature abut the teeth of the gear ring. The teeth of the anchor tooth ring and the toothed ring are so coordinated that the corresponding teeth of the armature toothed ring rotating to closest long or short guide tooth of the inside toothing can be rotated. Then the Current flow to the coil is interrupted with this arrangement by the spring force of the compression spring the anchor back in Direction of the internal teeth pressed, the teeth, each after whether these teeth previously in a long or short Have been on the adjacent long or short guide to be stopped and therefore rotating into a predetermined by the inclination of the guide Move direction.

Eine derartige Anordnung bietet den Vorteil, daß sowohl in der ersten als auch in der zweiten Stellung, d. h. in der Verriegelungs- als auch in der Entriegelungsstellung, kein Stromfluß durch die Spule nötig ist. Darüber hinaus ist kein Permanentmagnet zur Lagefixierung des Ankers in der Hubend lage erforderlich. Die Spule muß beim erfindungsgemäßen Gleichstrom-Hubmagneten also nur während den Umschaltphasen, d. h. dem Vorschub in Richtung Polkern, bestromt werden.Such an arrangement has the advantage that both in the first as well as in the second position, d. H. in the Locking as well as in the unlocking position, no Current flow through the coil is necessary. Beyond that there is no Permanent magnet for fixing the armature in the stroke end location required. The coil must be in the invention DC solenoids only during the switchover phases, d. H. the feed in the direction of the pole core.

Die erfindungsgemäße Anordnung bietet daher folgende Vortei le. Für die verschiedenen Hubbewegungen wird nur eine Spannung ohne Umpolung benötigt und es ist ein einfaches Zeitglied ausreichend. Darüber hinaus zeichnet sich der erfindungsge mäße Gleichstrom-Hubmagnet durch ein temperaturstabiles Ver halten aus, da die Anordnung keinen temperaturempfindlichen Permanentmagneten erfordert. Im übrigen ist die erfindungs gemäße Anordnung kostengünstiger als ein Gleichstrom-Hubma gnet mit Permanentmagnet sowie einer speziell aufwendig ge stalteten Ansteuerungselektronik für die Spannungsumpolung, wie dieser im Stand der Technik notwendig ist.The arrangement according to the invention therefore offers the following advantages le. There is only one voltage for the various lifting movements needed without polarity reversal and it is a simple timing element sufficient. In addition, the fiction is distinguished moderate DC solenoid by a temperature stable Ver endure because the arrangement is not temperature sensitive Permanent magnets required. Otherwise, the invention appropriate arrangement less expensive than a direct current stroke gnet with permanent magnet and a specially elaborate ge designed control electronics for voltage reversal, as is necessary in the prior art.

Erfindungsgemäß kann der Ankerzahnring verdrehsicher oder verdrehbar mit dem Anker verbunden sein. Wird der Anker zahnring verdrehsicher mit dem Anker verbunden, so dreht sich bei der Drehbewegung des Ankerzahnringes der Anker mit. Eine verdrehbare Lösung, beispielsweise mittels eines ent sprechenden Gleit-, Wälzlagers oder dergleichen, unterbindet dagegen, daß sich der Anker bei der Drehbewegung des Anker zahnringes mitdreht. Während sich die erste Lösung durch einen einfacheren mechanischen Aufbau auszeichnet, bietet die zweite Lösung den Vorteil, daß der Ankerzahnring auf grund der geringeren Masse leichter drehbar ist. Allerdings erlaubt die erste Lösung gezielte Drehbewegungen kombiniert mit Längsbewegungen des mit dem Anker ver bundenen Verriegelungsbolzens.According to the anchor toothed ring can be secured against rotation or be rotatably connected to the anchor. Will the anchor the toothed ring is connected to the armature so that it cannot rotate, so it turns the anchor with the rotation of the armature toothed ring. A rotatable solution, for example by means of an ent speaking sliding, rolling bearing or the like, prevents against the fact that the armature rotates when the armature rotates tooth ring rotates. While the first solution is through features a simpler mechanical structure the second solution has the advantage that the anchor tooth ring on is easier to turn due to the lower mass. Indeed allows the first solution to combine targeted rotary movements with longitudinal movements of the ver with the anchor tied locking bolt.

Es ist hier anzumerken, daß die Form und die Anzahl der Zähne des Ankerzahnringes die Stufen des Drehwinkelverlaufes des Ankers bestimmen, wenn dieser sowohl radial als auch axial mit dem Ankerzahnring feststehend verbunden ist. Darüber hinaus ist durch die Zahnform des Ankerzahnringes ein Zwangslauf, d. h. eine Rechts- oder Linksdrehung des Ankers, vorgegeben.It should be noted here that the shape and number of Teeth of the anchor tooth ring the stages of the angle of rotation determine the anchor if this is both radial and is axially fixed to the armature toothed ring. About that is also due to the tooth shape of the anchor tooth ring Forced running, d. H. a right or left turn of the anchor, given.

Im übrigen gilt beim erfindungsgemäßen Gleichstrom-Hubmagne ten, daß die Anzahl und Länge der Führungen bzw. Führungs zähne der Innenverzahnung die Anzahl der Hubstellungen sowie die Hubstellung selbst vorgibt. Die Zahnform selbst bestimmt auch die Rechts- oder Linksdrehung. Insgesamt sind auf die gewünschte Anzahl der Hübe, die Hubstellungen, die Drehwin kelstufen sowie die Drehrichtung die Form und Anzahl der drei Verzahnungen, d. h. Innenverzahnung, Ankerzahnring und Zahnring, aufeinander abzustimmen.Otherwise applies to the direct current lifting magnet according to the invention ten that the number and length of the guides or guide teeth of the internal teeth the number of stroke positions as well specifies the stroke position itself. The tooth shape determines itself also the right or left turn. Overall, are on the desired number of strokes, stroke positions, rotation levels and the direction of rotation the shape and number of three teeth, d. H. Internal toothing, anchor tooth ring and Tooth ring to match each other.

In einer besonders bevorzugten Ausbildung der Erfindung sind die Zähne des Ankerringes trapez- oder dreieckförmig ausge bildet, und zwar derart, daß sie vom Ankerzahnring radial nach außen stehende Stifte bilden. Die Schrägen dieser Stif te sind dabei den Zähnen der Innenverzahnung sowie den Zäh nen des Zahnringes angepaßt, um eine Drehbewegung des Anker zahnringes zu erlauben.In a particularly preferred embodiment of the invention the teeth of the anchor ring are trapezoidal or triangular forms, in such a way that they are radial from the armature toothed ring Form outward-facing pins. The slopes of this pen te are the teeth of the internal toothing and the teeth NEN the toothed ring adapted to a rotational movement of the armature to allow ring gear.

In einer konkreten Ausführung der Erfindung sind die Zähne des Ankerzahnringes gleichmäßig um den Ankerzahnring ver teilt. Es hat sich herausgestellt, daß eine Anordnung von drei oder vier Zähnen ausreichend ist.In a specific embodiment of the invention, the teeth are of the armature ring gear evenly around the armature ring gear Splits. It has been found that an arrangement of three or four teeth is sufficient.

Eine besonders einfache und damit kostengünstige Herstellung des erfindungsgemäßen Gleichstrom-Hubmagnetens ist möglich, wenn die Innenverzahnung zusammen mit dem Spulenkörper ein stückig ausgebildet und insbesondere durch ein Spritzgieß verfahren aus Kunststoff hergestellt ist. Des weiteren hat es sich als nützlich erwiesen, den Zahnring insbesondere durch eine Keilnutbefestigung, wie z. B. durch Längsnuten, im Inne ren des Spulenkörpers gegen Verdrehung zu sichern. Darüber hinaus kann der Zahnring durch in das Spuleninnere weisende und am Spulenkörper vorzugsweise einstückig angeformte Vor sprünge axial gesichert sein.A particularly simple and therefore inexpensive manufacture the DC solenoid according to the invention is possible if the internal teeth together with the bobbin lumpy and in particular by injection molding process is made of plastic. Furthermore it has turned out to be useful, especially through the tooth ring a keyway attachment such. B. by longitudinal grooves, inside to secure the bobbin against rotation. About that In addition, the toothed ring can by pointing into the coil interior and preferably integrally molded on the coil former jumps must be axially secured.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei spieles im Zusammenhang mit insgesamt sieben Figuren, die einen zeitlichen Ablauf der Ankerbewegung und der dazu ge hörenden Stellungen darstellen, erläutert. Es zeigtThe invention is illustrated below with the aid of an embodiment game in connection with a total of seven characters a chronological sequence of the anchor movement and the ge represent listening positions explained. It shows

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Gleichstrom-Hubmagne tens in Längs- und Schnittansicht in einer Verriege lungsstellung bei unbestromter Spule; Figure 1 shows an embodiment of a DC Hubmagne tens in longitudinal and sectional view in a locking position with de-energized coil.

Fig. 2 eine Darstellung nach Fig. 1 in einer ersten Zwi schenstellung; Fig. 2 is a representation of Figure 1 in a first intermediate position.

Fig. 3 eine Darstellung nach Fig. 1 bei maximal möglichem Ankerhub und bestromter Spule; Fig. 3 is a view of Figure 1 at the maximum possible armature stroke and energized coil.

Fig. 4 eine Darstellung nach Fig. 1, bei der sich der An ker in der Entriegelungsstellung befindet; Fig. 4 is an illustration of Figure 1, in which the ker is in the unlocked position.

Fig. 5 eine Darstellung nach Fig. 1 bei bestromter Spule in einer weiteren Zwischenstellung; Fig. 5 is an illustration of Figure 1 when energized coil in a further intermediate position.

Fig. 6 eine Darstellung nach Fig. 5 bei bestromter Spule mit maximal möglichem Ankerhub; und FIG. 6 shows a representation according to FIG. 5 with the coil energized with the maximum possible armature stroke; and

Fig. 7 eine Verriegelungsstellung wie in Fig. 1 bei unbe stromter Spule. Fig. 7 shows a locking position as in Fig. 1 when the coil is not energized.

In der folgenden Figurenbeschreibung werden für gleiche Teile jeweils gleiche Bezugszeichen verwendet.In the following description of the figures are the same Parts used the same reference numerals.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeipiel eines erfindungsgemä ßen Gleichstrom-Hubmagnetens in Längsschnittdarstellung so wie Querschnittdarstellung gezeigt. Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein Gehäuse des Gleichstrom-Hubmagnetens bezeichnet. In nerhalb dieses Gehäuses 1 ist ein von einer Spule 5 umgeben der Spulenkörper 10 vorgesehen, in dem ein Anker 3 axial be weglich gelagert ist. Im Bereich einer unteren Öffnung 12 des Spulenkörpers 10 ist ein Polkern 2 angeordnet, in dessen Mitte eine Aussparung für eine axial zum Anker 3 angeordnete Druckfeder 7 vorgesehen ist. Diese Druckfeder 7 dient dazu, den Anker 3 in der Darstellung von Fig. 1 axial nach oben zu drücken. Die Anordnung weist darüber hinaus einen Zahn ring 9 auf, der feststehend und verdrehsicher über dem Pol kern 2 angeordnet ist und in Richtung einer oberen Öffnung 11 des Spulenkörpers 10 weisende Zähne 16 enthält. Zusätz lich ist eine Innenverzahnung 6 im Bereich der oberen Öff nung 11 innerhalb des Spulenkörpers 10 vorgesehen, die vor zugsweise mit dem Spulenkörper 10 einstückig aus Kunststoff ausgebildet und mit kurzen und langen Führungen bzw. Füh rungszähnen 13, 14 ausgerüstet ist. Diese Führungen bzw. Führungszähne 13, 14 zeigen in Richtung der Zähne 16 des Zahnringes 9 und liegen diesen gegenüber. Zusätzlich ist ein Ankerzahnring 4 axial feststehend mit dem Anker 3 verbunden. Der Ankerzahnring 4 weist Zähne 17, vorzugsweise vier radial nach außen gerichtete dreiecks- oder trapezförmige Stifte, auf, die in die kurzen bzw. langen Führungen 13, 14 der Innenverzahnung 6 eingreifen können. In Fig. 1, an exemplary embodiment of a DC solenoid according to the invention is shown in a longitudinal sectional view as well as a cross-sectional view. Reference number 1 denotes a housing of the direct current lifting magnet. Within this housing 1 is surrounded by a coil 5 of the coil body 10 is provided, in which an armature 3 is axially movably mounted. A pole core 2 is arranged in the region of a lower opening 12 of the coil former 10 , in the center of which a recess is provided for a compression spring 7 arranged axially relative to the armature 3 . This compression spring 7 serves to press the armature 3 axially upwards in the illustration of FIG. 1. The arrangement also has a toothed ring 9 , which is fixed and rotatably arranged over the pole core 2 and in the direction of an upper opening 11 of the bobbin 10 has teeth 16 . In addition, an internal toothing 6 is provided in the area of the upper opening 11 within the coil body 10 , which is preferably made in one piece from plastic with the coil body 10 and is equipped with short and long guides or guide teeth 13, 14 . These guides or guide teeth 13, 14 point in the direction of the teeth 16 of the toothed ring 9 and lie opposite them. In addition, an armature toothed ring 4 is axially fixed to the armature 3 . The armature toothed ring 4 has teeth 17 , preferably four radially outwardly directed triangular or trapezoidal pins, which can engage in the short or long guides 13, 14 of the internal toothing 6 .

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist trotz der auf das untere Ende des Ankers 3 wirkenden Federkraft der Druckfeder 7 eine Be wegung des Ankers 3 in axialer Richtung nach oben dadurch begrenzt, daß der Ankerzahnring 4 an Vorsprüngen 20 in der oberen Öffnung 11 des Spulenkörpers 10 anschlägt.As shown in Fig. 1, despite the spring force acting on the lower end of the armature 3 of the compression spring 7, a movement of the armature 3 in the axial direction upwards is limited in that the armature toothed ring 4 on projections 20 in the upper opening 11 of the coil body 10 strikes.

Der Anker 3 befindet sich damit in maximal ausgefahrener Stellung, das hier vereinbarungsgemäß die Verriegelungsstel lung A ist. Der Anker 3 bzw. ein mit diesem Anker 3 verbun dener Verriegelungsbolzen (dessen Durchmesser nicht iden tisch mit dem Ankerdurchmesser sein muß) ragt durch eine Öffnung 21 einer nicht näher dargestellten Vorrichtung 22, um diese zu verriegeln. Die Zähne 17 des Ankerzahnringes 4 sitzen bei dieser Verriegelungsstellung A in den langen Füh rungen bzw. Führungszähnen 14 der Innenverzahnung 6. Wie in Fig. 1 oben in der Querschnittdarstellung gezeigt, wird in diesem Ausführungsbeispiel angenommen, daß der Ankerzahnring 4 vier gleichmäßig voneinander beabstandete Zähne 17 auf weist und die Innenverzahnung 6 mit insgesamt acht abwech selnd zueinander angeordneten langen und kurzen Führungen 14, 13 versehen ist.The armature 3 is thus in the maximum extended position, which is the locking position A here by agreement. The armature 3 or a locking bolt connected to this armature 3 (whose diameter does not have to be identical to the armature diameter) protrudes through an opening 21 of a device 22 , not shown, in order to lock it. The teeth 17 of the armature toothed ring 4 are seated in this locking position A in the long guides and guide teeth 14 of the internal toothing 6 . As shown in Fig. 1 above in the cross-sectional view, it is assumed in this embodiment that the armature toothed ring 4 has four equally spaced teeth 17 and the internal toothing 6 is provided with a total of eight alternately arranged long and short guides 14, 13 .

In der Darstellung von Fig. 1 ist zwischen der Oberseite der Druckfeder 7 und dem unteren Ende des Ankers 3 eine Scheibe 8 angeordnet, um die Reibung zwischen Druckfeder 7 und Anker 3 bei Ankerdrehung zur reduzieren sowie den Feder druck gleichmäßig auf das untere Ende des Ankers 3 übertra gen zu können. Fig. 1 zeigt zusätzlich noch eine axiale Verriegelungskraft Fa, die durch einen Pfeil dargestellt und durch die Druckfeder 7 bestimmt ist. Eine maximal zulässige radiale Verriegelungskraft Fr, die radial auf das obere Ende des Ankers 3 wirkt, ist durch den mechanischen Aufbau des Gleichstrom-Hubmagnetens vorgegeben.In the illustration of Fig. 1, a disc 8 is arranged between the top of the compression spring 7 and the lower end of the armature 3 in order to reduce the friction between the compression spring 7 and armature 3 when the armature rotates as well as the spring pressure evenly on the lower end of the armature 3 to be able to transmit. Fig. 1 also shows an axial locking force Fa, which is shown by an arrow and determined by the compression spring 7 . A maximum permissible radial locking force Fr, which acts radially on the upper end of the armature 3 , is predetermined by the mechanical structure of the DC solenoid.

In der Darstellung von Fig. 1 ist die Spule 5 nicht von Strom durchflossen.In the illustration of Fig. 1, the coil 5 is not traversed by current.

In Fig. 2 befindet sich der Anker 3 bereits in einer Zwi schenstellung B, da ausgehend von der Verriegelungsstellung A in Fig. 1 jetzt Strom durch die Spule 5 fließt. Die vier Außenzähne 17 des Ankerzahnringes 4 bewegen sich zusammen mit dem Anker 3 in Richtung der Druckfeder 7 und verlassen damit die langen Führungszähne 14 der Innenverzahnung 6. Wie in Fig. 2 gezeigt, haben die Führungszähne 17 bereits Be rührung mit der Verzahnung des Zahnringes 9. Ein Verdrehen des Ankerzahnringes 4 hat bisher allerdings noch nicht stattgefunden. Wie aus Fig. 2 deutlich zu ersehen ist, lie gen die Zähne 17 des Ankerzahnringes 4 mit einem Teil ihrer unteren Fläche bereits auf einem Teil einer schrägen Fläche der Zähne 16 des Zahnringes 9 an. Wird die Spule 5 in dieser Stellung weiter bestromt, gleiten die Zähne 17 des Anker zahnringes 4 entlang der Schrägen der Zähne 16 des Zahnrin ges 9, wodurch sowohl eine axiale Bewegung des Ankers 3 als auch eine drehende Bewegung des Ankerzahnringes 4, im Aus führungsbeispiel von Fig. 2 nach links, stattfindet.In Fig. 2, the armature 3 is already in an inter mediate position B, since starting from the locking position A in Fig. 1, current now flows through the coil 5 . The four outer teeth 17 of the armature toothed ring 4 move together with the armature 3 in the direction of the compression spring 7 and thus leave the long guide teeth 14 of the inner toothing 6 . As shown in FIG. 2, the guide teeth 17 have already been in contact with the toothing of the toothed ring 9 . However, the armature toothed ring 4 has not yet been rotated. As can be clearly seen from FIG. 2, the teeth 17 of the armature toothed ring 4 lie with part of their lower surface already on part of an inclined surface of the teeth 16 of the toothed ring 9 . If the coil is further energized in this position, 5, to slide the teeth 17 of the anchor ring gear 4 along the slopes of the teeth 16 of the Zahnrin ges 9, whereby both axial movement of the armature 3 as well as a rotating movement of the anchor tooth ring 4, lead, for example in the off by Fig. 2 to the left takes place.

In Fig. 3 ist bei bestromter Spule 5 eine Stellung C mit maximal möglichem Ankerhub dargestellt. Durch die Axialkraft des Gleichstrom-Hubmagnetens und der Berührung des Anker zahnringes 4 mit dem Zahnring 9 hat folglich eine Dreh- und Axialbewegung des Ankerzahnringes 4 - in diesen Beispielen nach links - stattgefunden. Je nach Befestigungsart des Zahnringes 4 mit dem Anker 3 wird der Anker 3 und damit ein mit diesen möglicherweise verbundener Verriegelungsbolzen ebenfalls verdreht. Hat der Anker diese Stellung erreicht, kann die Spule 5 wieder stromlos geschaltet werden. Der An ker 3 wird sich dann durch die Rückstellkraft der Druckfeder 7 wieder vom Polkern 2 entfernen und sich axial nach oben bewegen.In FIG. 3, when current is applied coil 5, a position C is shown with maximum possible armature stroke. Due to the axial force of the DC solenoid and the contact of the armature toothed ring 4 with the toothed ring 9 , a rotation and axial movement of the armature toothed ring 4 - in these examples to the left - has taken place. Depending on the type of attachment of the toothed ring 4 to the armature 3 , the armature 3 and thus a locking bolt possibly connected to it is also rotated. When the armature has reached this position, the coil 5 can be switched off again. At ker 3 will then move away from the pole core 2 by the restoring force of the compression spring 7 and move axially upwards.

In Fig. 4 ist der Anker 3 in der Entriegelungsstellung D dargestellt. Durch die Axialkraft der Druckfeder 7 und der Berührung des Ankerzahnringes 4 mit der Innenverzahnung 6 hat bereits eine weitere Dreh- und Axialbewegung des Anker zahnringes 4 nach links stattgefunden. Die vier Zähne 17 des Ankerzahnringes 4 sind nun an den vier kurzen Führungen 4 bzw. Führungszähnen der Innenverzahnung 6 und somit in der Entriegelungsstellung D fixiert. Eine Bestromung der Spule 5 ist anschließend nicht mehr erforderlich.In FIG. 4, the armature is shown in the unlocked position D3. By the axial force of the compression spring 7 and the contact of the anchor tooth ring 4 with the internal toothing 6 already another rotational and axial movement of the armature ring gear 4 has taken place to the left. The four teeth 17 of the armature toothed ring 4 are now fixed to the four short guides 4 or guide teeth of the internal toothing 6 and thus in the unlocked position D. It is then no longer necessary to energize the coil 5 .

In Fig. 5 ist angenommen, daß die Spule 5 wieder bestromt wird und sich folglich der Anker 3 in eine Zwischenstellung E axial nach unten beginnt zu verschieben. Die vier Zähne 17 des Ankerzahnringes 4 verlassen dabei die vier kurzen Füh rungen 13 der Innenverzahnung 6 nach unten und berühren zu nächst wieder die Zähne 16 des Zahnringes 9. Wird die Spule 5 weiter bestromt, findet wieder in der bereits beschrie benen Weise eine Verdrehung des Ankerzahnringes 4 nach links statt.In Fig. 5 it is assumed that the coil 5 is energized again and consequently the armature 3 begins to move axially downwards to an intermediate position E. The four teeth 17 of the armature toothed ring 4 leave the four short guides 13 of the internal toothing 6 downward and touch the teeth 16 of the toothed ring 9 again next. If the coil 5 is energized further, a rotation of the armature toothed ring 4 to the left takes place again in the manner already described.

In Fig. 6 ist bei weiter bestromter Spule 5 der maximal mögliche Ankerhub und damit die Stellung F dargestellt. Eine Verdrehung des Ankerzahnringes 4 hat stattgefunden. Die Be stromung der Spule 5 kann abgeschaltet werden.In FIG. 6 with further energized coil 5, the maximum possible armature stroke and thus the position F is illustrated. The armature toothed ring 4 has been rotated. Be the flow of the coil 5 can be switched off.

In Fig. 7 ist die in Fig. 1 bereits erläuterte Ausgangs stellung bzw. Verriegelungsstellung A wieder erreicht. Bei abgeschaltetem Spulenstrom und mit der Rückstellkraft der Druckfeder 7 werden die vier Zähne 17 des Ankerzahnringes 4 wieder in die langen Führungen 14 der Innenverzahnung 6 ein geführt und dort zum Anschlag gebracht. Die Verriegelungs stellung A und damit die Ausgangsstelung von Fig. 1 ist deshalb wieder realisiert. Der gesamte Vorgang kann erneut wiederholt werden.In Fig. 7, the starting position or locking position A already explained in Fig. 1 is reached again. When the coil current is switched off and with the restoring force of the compression spring 7 , the four teeth 17 of the armature toothed ring 4 are again guided into the long guides 14 of the internal toothing 6 and brought to a stop there. The locking position A and thus the initial position of Fig. 1 is therefore realized again. The whole process can be repeated again.

Der erfindungsgemäße Gleichstrom-Hubmagnet ist nicht auf die in den Fig. 1 bis 7 dargestellte Ausführungsform be schränkt. Es können auch anders zueinander angeordnete Ver zahnungen sowie andere Zahnformen des Außenzahnringes 4 vor gesehen werden. Wesentlich ist lediglich, daß durch die ent sprechende Verzahnung eine sogenannte Drehkreuzmechanik rea lisiert wird, bei der bei axialer Bewegung des Ankers 3 nach unten eine Drehung stattfindet, um den Anker 3 beim an schließenden Bewegen nach oben in einer ersten Stellung zu fixieren und bei einer weiteren axialen Bewegung nach unten aus dieser ersten Stellung in Richtung zur zweiten Stellung zu bringen. Der Stromfluß durch die Spule 5 ist lediglich für die kurzzeitige einseitig gerichtete axiale Bewegung des Ankers 3 aus der ersten in die zweite Stellung notwendig. Die axiale Bewegung in die entgegengesetzte Richtung erfolgt durch die Federkraft der Druckfeder 7. Fixiert wird der Anker 3 allein durch eine Keilverzahnung sowie die Federkraft der Druckfeder 7.The DC solenoid according to the invention is not limited to the embodiment shown in FIGS. 1 to 7 be. It can also be seen differently arranged toothings and other tooth shapes of the outer toothed ring 4 can be seen before. It is only essential that a so-called turnstile mechanism is realized by the corresponding toothing, in which there is a rotation with the axial movement of the armature 3 down to fix the armature 3 in the closing movement at the top in a first position and at one bring further axial movement down from this first position towards the second position. The current flow through the coil 5 is only necessary for the brief unidirectional axial movement of the armature 3 from the first to the second position. The axial movement in the opposite direction takes place through the spring force of the compression spring 7 . The armature 3 is fixed solely by a spline and the spring force of the compression spring 7 .

BezugszeichenlisteReference list

1 Gehäuse
2 Polkern
3 Anker
4 Ankerzahnring
5 Spule
6 Innenverzahnung
7 Druckfeder
8 Scheibe
9 Zahnring
10 Spulenkörper
11 obere Öffnung
12 untere Öffnung
13 kurze Führung
14 lange Führung
16 Zähne des Zahnringes
17 Zähne des Ankerzahnringes
20 Vorsprünge
21 Öffnung
22 Vorrichtung
A Verriegelungsstellung
D Entriegelungsstellung
B, C, E, F Zwischenstellungen 1 housing
2 pole core
3 anchors
4 anchor tooth ring
5 coil
6 internal teeth
7 compression spring
8 disc
9 tooth ring
10 bobbins
11 upper opening
12 lower opening
13 short tour
14 long tour
16 teeth of the gear ring
17 teeth of the anchor tooth ring
20 tabs
21 opening
22 device
A locked position
D Unlock position
B, C, E, F intermediate positions

Claims

1. DC magnet with a coil body ( 10 ) arranged within a housing ( 1 ) and surrounded by a coil ( 5 ), which has an upper and a lower opening ( 11, 12 ), and at least through the upper opening ( 11 ) projecting and axially movable to the coil body ( 10 ) armature ( 3 ), characterized by a device ( 2, 4, 6, 9 ) for spline-mounting the armature ( 3 ) by means of a spring force of a compression spring ( 7 ) alternately in one first position (A) and in a second position (D) axially displaced to the first position (A), the armature ( 3 ) from the first or second position (A, D) by energizing the coil ( 5 ) in the second or first position (D, A) is movable.

2. DC solenoid according to claim 1, characterized in that the device (E) comprises:

- In the region of the lower opening ( 12 ) of the Spulenkör pers ( 10 ) arranged pole core ( 2 );
- A toothed ring ( 9 ) which is arranged in a fixed and rotationally secure manner above the pole core ( 2 ) and has teeth ( 16 ) pointing in the direction of the upper opening ( 11 );
- an internal gear (6), the voltage in the region of the upper Publ (11) is disposed within said bobbin (10) with short, and each long guide teeth (13, 14) and the guide teeth (13, 14) relative to the teeth (16) the toothed ring ( 9 ) are arranged;
- An armature toothed ring ( 4 ) which is axially fixed and radially rotatably connected to the armature ( 3 ) and has teeth ( 17 ) for engaging in the short or long guide teeth ( 13, 14 ) of the internal toothing ( 9 );

the axially moving the armature ( 3 ) towards the lower opening ( 12 ) of the coil body ( 10 ) by energizing the coil ( 5 ), the teeth ( 17 ) of the armature ( 3 ) rotating from the toothed ring ( 9 ) to the nearest long or short guide tooth ( 14, 13 ) of the internal toothing ( 9 ) are displaceable.

3. DC solenoid according to claim 1 or 2, characterized in that the armature ( 3 ) is tapered at its end projecting into the bobbin by ( 10 ) that this end when the coil ( 5 ) is energized by the toothed ring ( 9 ) can be moved axially in the direction of the lower opening ( 12 ) of the coil body ( 10 ), and that the compression spring ( 7 ) is arranged below the toothed ring ( 9 ) for resetting the armature ( 3 ).

4. DC solenoid according to one of claims 1 to 3, characterized in that the armature toothed ring ( 4 ) verdrehsi cher with the armature ( 3 ) is connected.

5. DC solenoid according to one of claims 1 to 3, characterized in that the armature toothed ring ( 4 ) is arranged rotatably to the armature ( 3 ).

6. DC solenoid according to one of claims 1 to 5, characterized in that the teeth ( 17 ) of the armature tooth ring ( 4 ) are trapezoidal or triangular to rotate when abutting the toothed ring ( 9 ) or the internal toothing ( 6 ) to be moved.

7. DC solenoid according to one of claims 1 to 6, characterized in that the teeth ( 17 ) of the armature tooth ring ges ( 4 ) are evenly spaced from one another and the internal teeth ( 6 ) are arranged with the same distance from each other and alternate short and long guide teeth ( 13, 14 ) is provided.

8. DC solenoid according to one of claims 1 to 7, characterized in that the internal toothing ( 6 ) is integrally formed on the coil body ( 10 ).

9. DC solenoid according to claim 8, characterized in that the coil body ( 10 ) and the internal toothing ( 6 ) are formed from plastic.

10. DC solenoid according to one of claims 1 to 9, characterized in that the toothed ring ( 9 ) on the coil body ( 10 ), in particular via a keyway, is attached.

11. DC solenoid according to one of claims 1 to 10, characterized in that for axially securing the armature toothed ring ( 4 ) in the interior of the coil body ( 10 ) projecting projections ( 20 ) are fixed to the coil body ( 10 ).