Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Vorrichtung, insbesondere elektromagnetische Stellvorrichtung und/oder Magnetventil, umfassend wenigstens eine Magnetspule, und wenigstens ein erstes Jochelement und wenigstens ein zweites Jochelement, wobei das erste Jochelement und das zweite Jochelement jeweils wenigstens einen ersten Stirnabschnitt aufweisen, wobei das erste Jochelement und das zweite Jochelement gemeinsam in einer Jochanordnung anordenbar sind, wobei die Magnetspule in einem stromdurchflossenen Zustand zwei magnetische Pole aufweist, die eine die magnetischen Pole verbindende magnetische Achse definieren, wobei in der Jochanordnung die ersten Stirnabschnitte des ersten Jochelements und des zweiten Jochelements gemeinsam in einem Bereich eines ersten Pols der zwei magnetischen Pole anordenbar sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Jochelement für eine elektromagnetische Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer elektromagnetischen Vorrichtung.

Aus der Praxis bekannte elektromagnetische Vorrichtungen, wie insbesondere elektromagnetische Stellvorrichtungen und/oder Magnetventile, weisen einen magnetischen Kreis auf, der eine Magnetspule und ein Joch umfasst. Die Magnetspule wird mit einem elektrischen Strom beaufschlagt, um hierdurch ein Magnetfeld zu erzeugen. Eine in verschiedenen Anwendungen häufig gewählte Ausgestaltung einer Magnetspule weist eine hohlzylinderförmige Wicklung eines elektrischen Leiters auf, wobei durch Beaufschlagen des Leiters mit einem elektrischen Strom ein Magnetfeld erzeugt wird, dass im Inneren der hohlzylinderförmigen Wicklung Feldlinien hervorruft, die im Wesentlichen parallel zu einer Zylinderachse der Wicklung verlaufen und die in einer Umgebung außerhalb der Wicklung die Magnetspule zur Ausbildung insgesamt geschlossener Feldlinien umlaufen. Jeweils im Bereich einer Stirnfläche der hohlzylinderförmigen Wicklung kann dann in Analogie zu einem Stabmagneten der Ort eines magnetischen Pols lokalisiert werden. Eine Verbindungslinie der magnetischen Pole definiert dann eine magnetische Achse der Magnetspule, wobei die magnetische Achse im Fall einer hohlzylinderförmigen Wicklung parallel zu der Zylinderachse verläuft.

Das Joch umfasst ein magnetisierbares Material bzw. besteht aus diesem Material, umfasst beispielsweise ein ferromagnetisches Material, und umfasst häufig ein von Wicklungen der Magnetspule zumindest bereichsweise umschlossenen Magnetkern, der häufig gegenüber der Magnetspule unbeweglich vorgesehen ist, sowie einen ebenfalls zumindest bereichsweise und/oder zeitweise von Wicklungen der Magnetspule umgebenen Magnetanker, der gegenüber der Magnetspule beweglich vorgesehen ist. Dadurch kann bei Erzeugung eines zeitlich veränderlichen Magnetfeldes in der Magnetspule über eine Bewegung des Magnetankers Arbeit verrichtet, Druck ausgeübt bzw. übertragen oder eine Stellbewegung vorgenommen werden. Darüber hinaus ist es bekannt, weitere Jochelemente vorzusehen, die außerhalb eines von der Magnetspule umschlossenen Bereichs angeordnet sind und gemeinsam mit dem Magnetkern und Magnetanker einen geschlossenen magnetischen Kreis ausbilden. Die Jochelemente dienen dabei einer Leitung des Magnetfeldes und einer Reduzierung von Streuverlusten.

DE 10 2011 003 169 AI beschreibt ein Magnetventil mit einer zylinderförmig gewickelten Magnetspule und einem zweiteiligen Joch. Ein erster Teil des zweiteiligen Jochs umfasst eine hohlzylinderförmige, die Magnetspule umschließende Seitenwand, eine im Bereich eines ersten Magnetpols der Magnetspule angeordnete Stirnwand und einen mittig an der Stirnwand angeordneten, in das Innere der Magnetspule hineinragenden Magnetkern. Der zweite Teil des Jochs umfasst eine Stirnwand, die im Bereich des zweiten Magnetpols des Magnetventils angeordnet ist, sowie einen auf der Stirnwand mittig angeordneten, in das Innere der Magnetspule hineinragenden Magnetanker. Der zweite Jochteil ist gemeinsam mit dem Magnetanker beweglich zum ersten Jochteil vorgesehen. Nachteilig an dieser Jochanordnung ist, dass das Joch aus zwei unterschiedlichen Teilen aufgebaut ist, was einen hohen Aufwand in der Fertigung der Jochteile und bei dem Zusammenbau des Magnetventils verursacht. Ferner ist nachteilig, dass die Jochanordnung nicht nur zwischen Magnetkern und Magnetanker, sondern auch im Bereich zwischen der Seitenwand des ersten Jochteils und der Stirnwand des zweiten Jochteils eine in der Größe veränderliche Öffnung aufweist, was magnetische Streufelder verursacht, die zu einem Leistungsverlust führen.

DE 199 47 144 AI beschreibt ein Gaswechselventil für Brennkraftmaschinen, das als Magnetventil ausgebildet ist. Das Magnetventil weist zwei jeweils zylinderförmig gewickelte Magnetspulen sowie ein aus einer Vielzahl von Jochteilen zusammengefügtes Joch auf. Das Joch umfasst zwei äußere, ringförmige Seitenwandelemente, wobei jedes Seiten wandelement jeweils eine der Magnetspulen radial umschließt, sowie zwei innere, ringförmige Seitenwandelemente, wobei jeweils der elektrische Leiter einer der Magnetspulen auf einem der inneren, ringförmigen Seitenwandelemente aufgewickelt ist. Ferner umfasst das Joch zwei kreisringförmige Stirnabschnitte, die sich jeweils zwischen dem inneren Seiten wandelement und dem äußeren Seitenwandelement erstrecken und entweder einstückig mit dem inneren Seitenwandelement oder als separate Jochteile ausgebildet sind. Weiter ist in einem Bereich axial zwischen den beiden äußeren Seitenwandelementen ein weiteres, äußeres Seitenwandelement angeordnet, das eine Kammer für einen axial bewegbaren Magnetanker radial umschließt. Nachteilig an dieser Anordnung ist, dass das Joch durch die Vielzahl verschiedener Jochteile einen komplexen und in der Herstellung teuren Aufbau aufweist. Ferner ist nachteilig, dass durch die Vielzahl an Übergängen zwischen den Jochteilen Leistungsverluste durch magnetische Streufelder entstehen.

DE 42 01 448 C2 beschreibt eine gattungsgemäße elektromagnetische Vorrichtung, die vorliegend als Tauchanker-Magnetanordnung ausgebildet ist. Die Vorrichtung umfasst eine zylinderförmig gewickelte Magnetspule sowie ein Joch mit einem ersten Jochelement und einem zweiten Jochelement, die jeweils einen ersten Stirnabschnitt aufweisen, der in der Jochanordnung im Bereich eines ersten Magnetpols der Magnetspule angeordnet ist. Die Jochelemente umfassen ferner jeweils eine Seitenwand in Form einer zylinderförmigen Halbschale, wobei die beiden Seitenwände in der Jochanordnung gemeinsam ein hohlzylinderförmiges Gehäuse bilden und die Magnetspule radial umschließen. Die ersten Stirnabschnitte der Jochelemente haben jeweils die Form eines Kreisringsegments, wobei die ersten Stirnabschnitte gemeinsam eine kreisringförmige Stirnwand des Jochs ausbilden und gemeinsam eine Öffnung für einen zylinderförmigen Magnetkern bzw. Magnetanker begrenzen. Dabei stoßen einander zugewandte Ränder der ersten Stirnabschnitte aneinander, so dass die ersten Stirnabschnitte in einer bezüglich der magnetischen Achse senkrechten Richtung und entlang einer kleinen, durch die Dicke der Stirnabschnitt begrenzten Fläche aneinander anliegen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine elektromagnetische Vorrichtung anzugeben, die eine mit niedrigen Kosten herstellbare Jochanordnung aufweist und die einen hohen magnetischen Fluss in einem magnetischen Kreis mit geringen magnetischen Streuflüssen ermöglicht. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung, ein Jochelement für eine solche elektromagnetische Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen elektromagnetischen Vorrichtung anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektromagnetische Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Jochelement mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst.

Eine erfindungsgemäße elektromagnetische Vorrichtung, insbesondere elektromagnetische Stellvorrichtung und/oder Magnetventil, umfasst wenigstens eine Magnetspule, und wenigstens ein erstes Jochelement und wenigstens ein zweites Jochelement, wobei das erste Jochelement und das zweite Jochelement jeweils wenigstens einen ersten Stirnabschnitt aufweisen, wobei das erste Jochelement und das zweite Jochelement gemeinsam in einer Jochanordnung anordenbar sind, wobei die Magnetspule in einem stromdurchflossenen Zustand zwei magnetische Pole aufweist, die eine die magnetischen Pole verbindende magnetische Achse definieren, wobei in der Jochanordnung die ersten Stirnabschnitte des ersten Jochelements und des zweiten Jochelements gemeinsam in einem Bereich eines ersten Pols der zwei magnetischen Pole anordenbar sind, und wobei die ersten Stirnabschnitte in der Jochanordnung entlang einer zu der magnetischen Achse parallelen Richtung einander zumindest bereichsweise überlappend angeordnet sind.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das erste Jochelement und das zweite Jochelement jeweils wenigstens einen zweiten Stirnabschnitt aufweisen, wobei in der Jochanordnung die zweiten Stirnabschnitte des ersten Jochelements und des zweiten Jochelements gemeinsam in einem Bereich eines zweiten Pols der zwei magnetischen Pole angeordnet sind. Dabei ist vorteilhaft, dass die zweiten Stirnabschnitte in der Jochanordnung bezüglich der zu der magnetischen Achse parallelen Richtung einander zumindest bereichsweise überlappend angeordnet sind.

Bevorzugt ist, dass die ersten Stirnabschnitte und/oder die zweiten Stirnabschnitte in der Jochanordnung von der magnetischen Achse durchsetzt sind und/oder die magnetische Achse zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig gemeinsam umschließen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das erste Jochelement und das zweite Jochelement in der Jochanordnung gemeinsam zumindest die Magnetspule zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, umschließen.

Besonders bevorzugt sind das erste Jochelement und das zweite Jochelement zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig, identisch und/oder zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig, zueinander symmetrisch, insbesondere spiegelsymmetrisch, ausgebildet.

Vorteilhaft kann dabei vorgesehen sein, dass das erste Jochelement und/oder das zweite Jochelement wenigstens eine Positioniereinrichtung, insbesondere in Form einer Erhebung und/oder einer Vertiefung, aufweist, wobei die Positioniereinrichtung besonders bevorzugt eine Erhebung auf einer ersten Fläche des ersten und/oder zweiten Stirnabschnitts und/oder eine Vertiefung auf einer zweiten Fläche, insbesondere einer der ersten Fläche gegenüberliegenden Fläche, des ersten und/oder zweiten Stirnabschnitts umfasst, und/oder die Erhebung und die Vertiefung zueinander komplementäre Querschnitte aufweisen und/oder gemeinsam in Form einer Sicke ausgebildet sind.

Dabei ist zweckmäßig, dass eine erste Positioniereinrichtung des ersten Jochelements angeordnet ist, um in der Jochanordnung mit einer ersten Positioniereinrichtung des zweiten Jochelements zusammenzuwirken, insbesondere durch ein vorzugsweise formschlüssiges Eingreifen einer Erhebung und/oder Vertiefung des ersten Jochelements in eine Vertiefung und/oder Erhebung des zweiten Jochelements. Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass eine erste Positioniereinrichtung und/oder zweite Positioniereinrichtung des ersten Jochelements und/oder des zweiten Jochelements ausgebildet ist, um mit einem weiteren Teil der magnetischen Vorrichtung, insbesondere einem Gehäuseteil, zusammenzuwirken, um eine Positionierung und/oder Befestigung des ersten und/oder zweiten Jochelements relativ zu dem weiteren Teil der magnetischen Vorrichtung zu erleichtern und/oder zu ermöglichen, insbesondere durch ein vorzugsweise formschlüssiges Eingreifen einer Erhebung und/oder Vertiefung des ersten und/oder zweiten Jochelements in eine zu der Erhebung und/oder Vertiefung komplementäre Form des weiteren Teils der magnetischen Vorrichtung.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung in vorgesehen, dass das erste Jochelement und das zweite Jochelement in der Jochanordnung gemeinsam zumindest abschnittsweise einen Aufnahmebereich, insbesondere eine Aufnahmeöffnung, für einen Magnetkern und/oder Magnetanker begrenzen.

Dabei kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der überlappende Bereich der ersten Stirnabschnitte des ersten Jochelements und des zweiten Jochelements in der Jochanordnung wenigstens einen Abschnitt des Aufnahmebereichs, insbesondere der Aufnahmeöffnung, begrenzen.

Ein erfindungsgemäßes Jochelement für eine erfindungsgemäße elektromagnetische Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß eines der Ansprüche 1 bis 10 umfasst wenigstens einen ersten Stirnabschnitt und wenigstens einen zweiten Stirnabschnitt.

Das Jochelement ist dabei vorzugsweise so gestaltet, dass eine dem zweiten Stirnabschnitt zugewandte Seitenfläche des ersten Stirnabschnitts und eine von dem zweiten Stirnabschnitt abgewandte Seitenfläche des ersten Stirnabschnitts parallel zueinander angeordnet sind.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass auf einer dem zweiten Stirnabschnitt zugewandten Seitenfläche des ersten Stirnabschnitts und einer von dem zweiten Stirnabschnitt abgewandten Seitenfläche des ersten Stirnabschnitts zueinander komplementäre Positioniereinrichtungen, insbesondere umfassend wenigstens eine Erhebung und/oder Vertiefung, angeordnet sind.

Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass auf einer dem zweiten Stirnabschnitt zugewandten Seitenfläche des ersten Stirnabschnitts und einer von dem ersten Stirnabschnitt abgewandten Seitenfläche des zweiten Stirnabschnitts zueinander komplementäre Positioniereinrichtungen, insbesondere umfassend wenigstens eine Erhebung und/oder Vertiefung, angeordnet sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer elektromagnetischen Vorrichtung umfasst die Schritte: Bereitstellen eines ersten Jochelements, eines zweiten Jochelements und einer Positionierhilfevorrichtung, Positionieren des ersten Jochelements relativ zu der Positionierhilfevorrichtung durch Zusammenwirken einer ersten Positioniereinrichtung des ersten Jochelements mit der Positionierhilfevorrichtung, insbesondere durch ein in Eingriff bringen der ersten Positioniereinrichtung mit einem komplementär zu der ersten Positioniereinrichtung ausgebildeten Oberflächenabschnitt der Positionierhilfevorrichtung, und Positionieren des zweiten Jochelements relativ zu dem ersten Jochelement durch Zusammenwirken einer ersten Positioniereinrichtung des zweiten Jochelements mit einer zweiten Positioniereinrichtung des ersten Jochelements.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner den Schritt Umspritzen von zumindest Abschnitten des ersten Jochelements und des zweiten Jochelements mit einem Material, insbesondere einem thermoplastischen Material, vorzugsweise umfassend einen Kunststoff, wobei vorzugsweise eine nicht in Eingriff mit dem zweiten Jochelement stehende Positioniereinrichtung des ersten Jochelements und/oder eine nicht mit dem ersten Jochelement in Eingriff stehende Positioniereinrichtung des zweiten Jochelements mit dem Material in Eingriff gebracht wird.

Die Erfindung beruht somit auf der überraschenden Erkenntnis, dass durch die überlappende Anordnung des ersten Stirnabschnitts des ersten Jochelements und des ersten Stirnabschnitts des zweiten Jochelements entlang einer zu der magnetischen Achse parallelen Richtung eine verbesserte, mit wenig Streufeldern einhergehende, magnetische Leitung möglich ist. Insbesondere wenn das erste Jochelement und/oder das zweite Jochelement jeweils ohne ein zu magnetischen Verlusten, insbesondere Streuverlusten, führendes Spaltmaß an weitere Teile der Jochanordnung, beispielsweise einen Magnetkern und/oder Magnetanker, anschließen, ergibt sich hierdurch ein besonders verlustarmer Magnetfluss. Durch den überlappenden Bereich der ersten Stirnabschnitte wird dabei effektiv ein gemeinsamer Stirnbereich der Jochanordnung mit einer der Summe der Dicken der ersten Stirnabschnitte entsprechenden Materialdicke geformt, der ein entsprechend verbessertes magnetisches Verhalten aufweist. Insbesondere ist eine von den ersten Stirnabschnitten überlappte Fläche dabei vorteilhaft größer als eine bei einer herkömmlichen Jochanordnung vorliegende Stoßfläche der ersten Stirnabschnitte der Jochelemente. Hierbei überlappen in der herkömmlichen Jochanordnung die ersten Stirnflächen des ersten Jochelements und des zweiten Jochelements nicht, sondern stoßen in einer bezüglich der magnetischen Achse senkrechten Richtung unmittelbar aneinander. Die vergleichsweise größere Fläche des überlappenden Bereichs führt zu geringeren magnetischen Verlusten im magnetischen Kreis. Ferner bietet die erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil, dass zwei zumindest abschnittsweise und vorzugsweise vollständig identische bzw. zueinander symmetrische Jochelemente zur Ausbildung der Jochanordnung verwendet werden können, wobei das erste Jochelement bezüglich des zweiten Jochelements in Richtung der magnetischen Achse um eine Dicke des Stirnabschnitts versetzt angeordnet ist. Da somit nur ein einziger Bautyp eines Jochelements benötigt wird, um die zueinander identischen ersten und zweiten Jochelemente bereitzustellen, können Herstellungskosten für die Jochelemente reduziert und ein weniger komplexes Verfahren zur Herstellung der Jochanordnung verwendet werden.

Vorteilhaft weist das erste Jochelement und das zweite Jochelement jeweils wenigstens einen zweiten Stirnabschnitt auf, wobei in der Jochanordnung die zweiten Stirnabschnitte gemeinsam in einem Bereich des zweiten Pols der zwei magnetischen Pole der Magnetspule angeordnet sind. Dies führt gleichfalls zu einem verbesserten magnetischen Verhalten durch die Ausbildung eines zweiten Stirnbereichs mit einer Materialdicke, die der Summe der Dicken der zweiten Stirnabschnitte entspricht.

Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der erst Stirnabschnitt und der zweite Stirnabschnitt jedes Jochelements durch ein oder mehrere Seitenwandabschnitte verbunden und insgesamt einstückig ausgebildet sind. Somit kann die Jochanordnung durch Verwendung zweier idealerweise identischer Jochelemente hergestellt werden. Es versteht sich, dass alternativ hierzu eine mehrteilige Ausbildung des ersten Jochelements und/oder des zweiten Jochelements verwendet werden kann, insbesondere in der Form, dass jedes Jochelement aus zwei Jochbauteilen ausgebildet ist, wobei jedes Jochbauteil einen Stirnabschnitt und ein Seitenwandelement aufweisen, und wobei zwei Jochbauteile im Bereich der Seitenwandelemente miteinander verbunden werden, um ein Jochelement mit zwei Stirnabschnitten auszubilden.

Vorzugsweise ist dann, wenn die Stirnabschnitte des ersten Jochelements und des zweiten Jochelements gemeinsam zumindest abschnittsweise eine Öffnung für einen Magnetkern oder Magnetanker umschreiben, vorgesehen, dass die magnetische Achse die Öffnung durchsetzt. In einer alternativen Ausgestaltung, in der insbesondere ein Magnetkern und/oder Magnetanker in Richtung der magnetischen Achse an die Stirnabschnitte angrenzen kann, ist vorzugsweise die magnetische Achse in dem überlappenden Bereich des ersten Stirnabschnitts und des zweiten Stirnabschnitts angeordnet und durchsetzt den überlappenden Bereich. Die Anordnung der Stirnabschnitte zu der magnetischen Achse ist dabei vorzugsweise punktsymmetrisch, spiegelsymmetrisch und/oder rotationssymmetrisch, wodurch insbesondere eine gleichmäßige, störungsarme Magnetfeldübertragung sichergestellt ist. Eine symmetrische Anordnung des ersten Jochelements und des zweiten Jochelements, insbesondere eine punktsymmetrische, spiegelsymmetrische und/oder rotationssymmetrische Anordnung der Stirnabschnitte, führt zudem vorteilhaft zu einer Reduzierung von bezüglich der Magnetachse radial wirkenden Kräften, die in Form von Störkräften auf insbesondere parallel zu der Magnetachse bewegbare Elemente, beispielsweise auf einen Magnetanker, einwirken können.

Besonders bevorzugt weist wenigstens eine Seitenfläche eines Stirnabschnitts eine Positioniereinrichtung auf, die bei der Positionierung des Jochelements in der Jochanordnung unterstützen kann. Besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass der Stirnabschnitt jedes Jochelements auf einer ersten Seitenfläche eine Positioniereinrichtung, beispielsweise in Form wenigstens einer Erhebung und/oder Vertiefung, aufweist, während auf der anderen, gegenüberliegenden Seitenfläche des Stirnabschnitts eine hierzu komplementäre Positioniereinrichtung, insbesondere in Form einer Vertiefung und/oder Erhebung, angeordnet ist. Somit können identisch ausgebildete Jochelemente vereinfacht zur Ausbildung der Jochanordnung verwendet werden, da die Positioniereinrichtung des ersten Jochelements mit der Positioniereinrichtung des zweiten Jochelements zusammenwirkt, vorzugsweise durch formschlüssiges Ineinandergreifen. Zweckmäßig ist dazu vorgesehen, dass die Positioniereinrichtung in Form einer Sicke ausgebildet ist, d.h. der Stirnabschnitt auf zwei gegenüberliegenden Flächen einander entsprechende Erhebungen und/oder Vertiefungen derart aufweist, dass die Materialdicke des Stirnabschnitts insbesondere im Bereich der Positioniereinrichtung wenigstens abschnittsweise, vorzugsweise überwiegend, konstant ist. Derartige Sicken können durch Verformen eines ebenen Bereichs, beispielsweise durch Pressen oder Prägen, ausgebildet werden. Insbesondere bei symmetrisch ausgebildeten Jochelementen kann eine Anordnung der Positioniereinrichtung derart vorgesehen sein, dass die Jochanordnung durch Rotation des zweiten Jochelements im Vergleich zum ersten Jochelement um die magnetische Achse, vorzugsweise um einen Winkel von 180°, und/oder durch Rotation des zweiten Jochelements im Vergleich zum ersten Jochelement um eine zur magnetischen Achse senkrechte Drehachse, vorzugsweise um einen Winkel von 180°, und/oder eine Kombination daraus, sowie gegebenenfalls durch Verschiebung der Jochelemente um wenigstens eine Translationsrichtung, ausgebildet wird.

Ferner kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Positioniereinrichtung für ein Zusammenwirken mit einem weiteren Teil der magnetischen Vorrichtung, insbesondere einem Gehäuseteil der magnetischen Vorrichtung, ausgebildet ist, um eine Positionierung des Jochelements und/oder der Jochanordnung relativ zu dem weiteren Teil der magnetischen Vorrichtung zu erleichtern und/oder zu ermöglichen. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass wenigstens eine Oberfläche des weiteren Teils der magnetischen Vorrichtung eine zu der Positioniereinrichtung komplementäre Form, insbesondere in Form einer Vertiefung und/oder Erhebung, aufweist.

Weiter kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Positioniereinrichtung für ein nur zeitweises Zusammenwirken mit einer Positionierhilfevorrichtung, insbesondere zur Herstellung der Jochanordnung, ausgebildet ist. Die Positionierhilfevorrichtung kann insbesondere dazu vorgesehen sein, das erste Jochelement und/oder das zweite Jochelement und/oder weitere Teile der elektromagnetischen Vorrichtung insbesondere bei einer Herstellung der Jochanordnung zu führen, abzustützen und/oder zu halten. Zweckmäßig weist dazu die Positionierhilfevorrichtung wenigstens eine Oberfläche mit einer zu der Positioniereinrichtung komplementären Form auf, vorzugsweise in Form wenigstens einer Vertiefung und/oder Erhebung. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, ein zumindest abschnittsweise an die Jochanordnung angrenzendes Element durch Umspritzen von zumindest einem Bereich der Jochanordnung und/oder Anspritzen an den zumindest einen Bereich und/oder durch Spritzgießen auszubilden, wobei das angrenzende Element zweckmäßig wenigstens ein thermoplastisches Material, insbesondere ein thermoplastisches Kunststoffmaterial, umfasst. Besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Positioniereinrichtung zumindest abschnittsweise mit dem Material des angrenzenden Elements zusammenwirkt, insbesondere durch eine formschlüssige Verbindung zwischen der Positioniereinrichtung und dem angrenzenden Element. Besonders vorteilhaft wirkt das angrenzende Element jeweils mit wenigstens einer Positioniereinrichtung jeweils des ersten Jochelements und des zweiten Jochelements zusammen. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das erste Jochelement und das zweite Jochelement jeweils eine erste Positioniereinrichtung und eine zweite Positioniereinrichtung aufweisen, wobei die ersten Positioniereinrichtungen für eine Positionierung der Jochelemente zueinander miteinander zusammenwirken, und wobei die zweiten Positioniereinrichtungen der Jochelemente jeweils mit dem angrenzenden Element zusammenwirken, insbesondere indem das angrenzende Element die Jochelemente gemeinsam zumindest bereichsweise umgreift, um so vorteilhaft eine dauerhafte, mechanisch belastbare Verbindung der Jochelemente sicherzustellen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer elektromagnetischen Vorrichtung beruht somit auf der überraschenden Erkenntnis, dass eine besonders einfache Positionierung des ersten Jochelements und des zweiten Jochelements zur Ausbildung der Jochanordnung dadurch erreichbar ist, dass die Jochelemente vorzugsweise jeweils wenigstens zwei zueinander komplementär geformte Positioniereinrichtungen aufweisen, so dass einerseits das erste Jochelement relativ zu einer Positionierhilfevorrichtung durch Zusammenwirken einer ersten Positioniereinrichtung des ersten Jochelements mit der Positionierhilfevorrichtung angeordnet und andererseits das zweite Jochelement relativ zu dem ersten Jochelement durch Zusammenwirken einer ersten Positioniereinrichtung des zweite Jochelements mit einer zweiten Positioniereinrichtung des ersten Jochelements angeordnet werden kann. Als besonders vorteilhaft erweist sich dabei, dass das erste Jochelement und das zweite Jochelement identisch, zumindest aber symmetrisch zueinander ausgebildet sein können, so dass für eine vereinfachte Herstellung der elektromagnetischen Vorrichtung eine Unterscheidung zwischen unterschiedlichen Bauteilen für das erste und zweite Jochelement entfallen kann. Weiter erweist sich als vorteilhaft, dass bei einem anschließenden Umspritzen oder Umgießen des ersten Jochelements und des zweiten Jochelements mit einem Material noch nicht oder nicht mehr mit einem weiteren Element zusammenwirkende Positioniereinrichtungen des ersten und/oder zweiten Jochelements, insbesondere die erste Positioniereinrichtung des ersten Jochelements und/oder eine zweite Positioniereinrichtung des zweiten Jochelements, mit dem Material zusammenwirken können, insbesondere durch ein formschlüssiges Ineinandergreifen, um eine dauerhafte, mechanisch belastbare Verbindung von erstem Jochelement und zweitem Jochelement in der Jochanordnung auszubilden. Besonders bevorzugt kann es sich bei dem Material für das Umspritzen oder Umgießen um ein thermoplastisches Material, vorzugsweise umfassend einen Kunststoff, handeln.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Vorrichtung.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ansicht der elektromagnetischen Vorrichtung aus Fig. 1.

Eine erfindungsgemäße elektromagnetische Vorrichtung 1, die vorliegend als Stellelement ausgebildet ist, ist in Fig. 1 gezeigt. Dort ist insbesondere eine Jochanordnung zu erkennen, die ein erstes Jochelement 2 und ein zweites Jochelement 4 umfasst. Ferner ist ein Magnetkern 6 und ein zu dem Magnetkern 6 axial beweglicher Magnetanker 8 dargestellt. Eine zylindrisch gewickelte Magnetspule, die den Magnetkern 6 und den Magnetanker 8 umgibt und von dem ersten Jochelement 2 und dem zweiten Jochelement 4 umschlossen wird, ist zur besseren Übersicht nicht dargestellt. Ebenfalls sind ein an den Magnetanker 8 anschließendes Stellglied sowie ein auf den Magnetanker 8 einwirkender mechanischer Kraftspeicher in Form einer Feder in Fig. 1 und Fig. 2 nicht dargestellt.

In der elektromagnetischen Vorrichtung 1 füllt die nicht dargestellte Magnetspule den Bauraum, der zwischen einerseits dem Magnetkern 6 und dem Magnetanker 8 und andererseits den Jochelementen 2, 4 vorgesehenen ist, aus. Durch Beaufschlagen der Magnetspule mit einem elektrischen Strom, insbesondere einem zeitlich veränderlichen elektrischen Strom, wird ein insbesondere zeitlich veränderliches Magnetfeld erzeugt, das zwei Magnetpole aufweist, deren Verbindungslinie eine magnetische Achse A definiert. Wie man insbesondere in Fig. 1 erkennt, werden der Magnetkern 6 und der Magnetanker 8 axial von der magnetischen Achse A durchsetzt. Die Feldlinien des Magnetfeldes erstrecken sich in dem von der Magnetspule umschlossenen Bereich, also im Bereich des Magnetkerns 6 und Magnetankers 8, in einer Richtung parallel zu der magnetischen Achse A. Zumindest eine Anzahl von Feldlinien verläuft außerhalb der Magnetspule durch die Jochelemente 2, 4, wie nachstehend noch näher beschrieben wird.

Das Joch ist vorliegend aus den beiden zueinander identisch ausgebildeten Jochelementen 2, 4 ausgebildet. Das erste Jochelement 2 ist dabei als Biegeteil aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet und weist im Allgemeinen eine zumindest abschnittsweise konstante Wandstärke auf. Insbesondere umfasst das erste Jochelement 2 einen Seitenwandabschnitt 21, der vorliegend gekrümmt ausgebildet ist und im Wesentlichen der Formung eines Zylinderflächensegments entspricht. Der Seitenwandabschnitt 21 umschließt dabei einen Bereich der zylinderförmigen Magnetspule. An den Seitenwandabschnitt 21 schließt sich an einem ersten Ende ein erster Stirnabschnitt 22 und an dem gegenüberliegenden, zweiten Ende ein zweiter Stirnabschnitt 23 an. Der erste Stirnabschnitt 22 und der zweite Stirnabschnitt 23 verlaufen jeweils in etwa in einem Winkel von 90° zu dem Seitenwandabschnitt 21 und erstrecken sich flächig in eine Richtung hinzu der magnetischen Achse A. Die Stirnabschnitte 22, 23 übergreifen somit jeweils zumindest einen Teil eines Stirnbereichs der Magnetspule. Der erste Stirnabschnitt 22 weist dabei eine in Richtung weg von dem Seitenwandabschnitt 21 geöffnete Ausnehmung auf, so dass der erste Seitenwandabschnitt 22 insgesamt in einer Draufsicht in Richtung der magnetischen Achse A zwei gabelförmige Segmente aufweist. Ebenso ist auch der zweite Stirnabschnitt 23 mit einer sich in Richtung weg von dem Seitenwandabschnitt 21 öffnenden Ausnehmung versehen, so dass auch der zweite Stirnabschnitt 23 zwei gabelförmig angeordnete Stirnsegmente umfasst. In der Ausnehmung des ersten Stirnabschnitts 22 ist ein erstes Ende des Magnetkerns 6 aufgenommen.

Das zweite Jochelement 4 weist, wie insbesondere in Fig. 1 gut erkennbar, ebenfalls einen Seitenwandabschnitt 41, einen ersten Stirnabschnitt 42 und einen zweiten Stirnabschnitt 43 auf, die identisch zu denen des ersten Jochelements 2 geformt sind. Das zweite Jochelement 4 ist im Vergleich zum ersten Jochelement 2 um die magnetische Achse A um einen Winkel von 180° gedreht und um die Wandstärke des Jochelements 2 in axialer Richtung versetzt angeordnet, so dass eine Außenseite des ersten Stirnabschnitts 22 des ersten Jochelements 2 an einer Innenseite des ersten Stirnabschnitts 42 des zweiten Jochelements 4 anliegt. Ebenso liegen auch die zweiten Stirnabschnitte des ersten Jochelements 2 und des zweiten Jochelements 4 aneinander an.

Zur vereinfachten Positionierung der Stirnabschnitte 22, 42 aneinander weist der erste Stirnabschnitt 22 an seiner nach außen weisenden Seitenfläche eine erste Positioniereinrichtung 24 in Form einer Erhebung auf. Gegenüberliegend weist der erste Stirnabschnitt eine zweite Positioniereinrichtung 25 in Form einer an die Form der Erhebung 24 angepassten Vertiefung 25 auf. Wie man erkennt, greift die erste Positioniereinrichtung 24 des ersten Stirnabschnitts 22 des ersten Jochelements 2 in eine als Vertiefung ausgebildete zweite Positioniereinrichtung 45 des ersten Stirnabschnitts 42 des zweiten Jochelements 4 ein. Die Positioniereinrichtungen 24, 44, 25, 45 sind dabei jeweils auf den Oberflächen beider Segmente der Stirnabschnitte 22, 42, 23, 43 vorgesehen.

Die Erfindung funktioniert nun wie folgt: zur Ausbildung des Jochs für eine elektromagnetische Vorrichtung, insbesondere ein Magnetventil, wird eine Jochanordnung aus dem ersten Jochelement 2 im zweiten Jochelement 4 gebildet, in dem diese um 180° zueinander gedreht und axial versetzt angeordnet und unter Zuhilfenahme der Positioniereinrichtungen 24, 44, 25, 45 aneinander anliegend festgelegt werden. Dabei wird in einem ersten Schritt der erste Stirnabschnitt 42 des zweiten Jochelements 4 in Anlage zu einer Positionierhilfevorrichtung (nicht dargestellt) gebracht, wobei die erste Positioniereinrichtung 44 dann, wenn sich das zweite Jochelement 4 in einer zur Ausbildung der Jochanordnung vorgesehenen Position und Orientierung befindet, in eine zu der ersten Positioniereinrichtung 44 komplementär geformte Vertiefung der Positionierhilfevorrichtung eingreift. Anschließend wird in einem zweiten Schritt der zweite Stirnabschnitt 22 des ersten Jochelements 2 in Anlage zu dem ersten Stirnabschnitt 42 des zweiten Jochelements 4 gebracht, wobei dann, wenn sich das erste Jochelement 2 in einer zur Ausbildung der Jochanordnung vorgesehenen Position und Orientierung befindet, die erste Positioniereinrichtung 24 des ersten Jochelements 2 in die zweite Positioniereinrichtung 45 des zweiten Jochelements 4 eingreift. Gleichzeitig befindet sich dann der zweite Stirnabschnitt 23 des ersten Jochelements 2 in Anlage zu dem zweiten Stirnabschnitt 43 des zweiten Jochelements 4, und eine in Richtung des zweiten Stirnabschnitts 23 des ersten Jochelements 2 gewandte erste Positioniereinrichtung des zweiten Stirnabschnitts 43 des zweiten Jochelements 2 greift in eine korrespondierende zweite Positioniereinrichtung des zweiten Stirnabschnitts 23 des ersten Jochelements 2 ein. Zur dauerhaften Fixierung der Position und Orientierung des ersten Jochelements 2 und des zweiten Jochelements 4 kann vorgesehen sein, dass die Jochelemente 2, 4 zumindest bereichsweise, insbesondere im Bereich der ersten Stirnabschnitte 22, 42 und/oder der zweiten Stirnabschnitte 23, 43, mit einem spritz- oder fließfähigen Material (nicht dargestellt) umspritzt und/oder umgössen werden, das nach dem Spritz- oder Gießvorgang erstarrt. Eine sichere Fixierung der Jochanordnung kann dabei insbesondere durch ein Zusammenwirken des Materials mit den jeweils nicht miteinander in Eingriff befindlichen Positioniereinrichtungen, also beispielsweise der ersten Positioniereinrichtung 44 auf dem ersten Stirnabschnitt 42 des zweiten Jochelements 4 und der zweiten Positioniereinrichtung 25 auf dem ersten Stirnabschnitt 22 des ersten Jochelements 2, erfolgen. Es versteht sich, dass durch das umspritzte oder umgossene Material zugleich ein weiteres Element der elektromagnetischen Vorrichtung 1, beispielsweise ein Gehäuseteil (nicht dargestellt) ausgebildet werden kann.

Der erste Stirnabschnitt 22 des ersten Jochelements 2 und der erste Stirnabschnitt 42 des zweiten Jochelements 4 umschreiben in der Jochanordnung gemeinsam jeweils abschnittsweise eine Öffnung, die die magnetische Achse A umschließt, und in der ein erstes Ende des Magnetkerns 6 aufgenommen wird. Entsprechend umschließen der zweite Stirnabschnitt 23 des ersten Jochelements 2 und der zweite Stirnabschnitt 43 des zweiten Jochelements 4 gemeinsam jeweils abschnittsweise eine Aufnahmeöffnung für den beweglich vorgesehenen Magnetanker 8. Durch Beaufschlagen der Magnetspule mit einem zeitlich veränderlichen elektrischen Strom wird nun ein zeitlich veränderliches Magnetfeld erzeugt, das in axialer Richtung A den Magnetkern 6 und Magnetanker 8 durchsetzt und an den jeweiligen Enden des Magnetkerns 6 bzw. Magnetankers 8 seitlich in die Stirnabschnitte 22, 42, 23, 43 des ersten Jochelements 2 bzw. des zweiten Jochelements 4 eintritt. Dabei ist vorteilhaft durch den überlappenden Bereich der Stirnabschnitte 22, 42 bzw. 23, 43 ein Stirnbereich mit einer gegenüber der Materialdicke der Stirnabschnitte 22, 42, 23, 43 verdoppelten Material dicke vorgesehen, so dass magnetische Verluste zumindest vermindert werden. Die magnetischen Feldlinien verlaufen weiter durch die Seitenwandabschnitte 21, 41. Somit entsteht ein geschlossener Magnetkreis, der insbesondere durch Überlappung der Stirnabschnitte 22, 42 bzw. 23, 43 eine gute magnetische Leitung ermöglicht. Ferner ist durch die identische Form des ersten Jochelements 2 und des zweiten Jochelements 4 eine kostengünstige Herstellung der Jochelemente mittels nur eines Bautyps möglich. Bei der Herstellung der elektromagnetischen Vorrichtung 1 erweist sich zudem als vorteilhaft, dass ein einfacher Zusammenbau unter Hilfe der Positioniereinrichtungen 24, 25, 44, 45 erfolgen kann.

Bezugszeichenliste elektromagnetische Vorrichtung erstes Jochelement zweites Jochelement Magnetkern

Magnetanker

, 41 Seitenwandabschnitt

, 42 erster Stirnabschnitt

, 43 zweiter Stirnabschnitt

, 44 erste Positioniereinrichtung, 45 zweite Positioniereinrichtung magnetische Achse