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Patent Searching and Data


Title:
ELECTROMAGNETIC ACTUATOR WITH FIBRE ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/001490
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electromagnetic actuator (10), comprising: a coil unit (20) which has a winding (22) which can be energised selectively; an armature space (26) which is penetrated by a central longitudinal axis (Z); and an armature unit (30) which has an armature (32) which is displaceable in the armature space (26) by means of a winding energy supply. A fibre element (100) is arranged in the armature space (26) and has a sliding surface (102) with which the armature (32) is in sliding contact when it is displaced or which is in sliding contact with an armature inner wall (34) when the armature (32) is displaced. The fibre element (100) comprises a first thread system (104) having threads (106) extending in parallel with one another, and a second thread system (108) having threads (110) extending in parallel with one another, wherein the threads (106, 110) of the two thread systems (104, 108) enclose a thread system angle (W1) with one another, wherein the threads (106, 110) of one of the two thread systems (104, 108) extend in parallel with the central longitudinal axis (Z) and/or the direction of movement of the armature (32) and/or the threads (106, 110) of at least one of the two thread systems (104, 108) extend helically with respect to the central longitudinal axis (Z).

Inventors:
WASSERMANN RALPH (DE)
SCHERER EUGEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/067453
Publication Date:
January 26, 2023
Filing Date:
June 24, 2022
Export Citation:
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Assignee:
SVM SCHULTZ VERWALTUNGS GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
H01F7/129; F01L9/21; F16K31/06; H01F7/16; H01F7/08
Foreign References:
DE102019219059A12021-06-10
DE102006055796A12008-05-29
DE102018217424A12020-04-16
DE102019132098A12020-02-13
EP2027366B12009-10-14
Attorney, Agent or Firm:
PATENTANWÄLTEOLBRICHT, BUCHHOLD, KEULERTZ PARTNERSCHAFT MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Elektromagnetischer Aktuator (10), umfassend eine Spuleneinheit (20), welche eine wahlweise bestrombare Wicklung (22) aufweist, einen von einer Zentrallängsachse (Z) durchgriffenen Ankerraum (26) und eine Ankereinheit (30), welche einen Anker (32) auf weist, welcher mittels einer Wicklungsbestromung in dem Ankerraum (26) verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Ankerraum (26) ein Faserelement (100) angeordnet ist und eine Gleitfläche (102) umfasst, an welcher der Anker (32) bei seiner Verstellung gleitend anliegt oder welche an einer Ankerrauminnenwand (34) bei der Verstellung des Ankers (32) gleitend anliegt, wobei das Faserelement (100) ein erstes Fadensystem (104) mit zueinander parallel verlaufenden Fäden (106) und ein zweites Fadensystem (108) mit zueinander parallel verlaufenden Fäden (110) umfasst, wobei die Fäden (106, 110) der beiden Fadensysteme (104, 108) einen Fadensystemwinkel (W1) miteinander einschließen, wobei die Fäden (106, 110) eines der beiden Fadensysteme (104, 108) pa rallel zur Zentrallängsachse (Z) und/oder zur Bewegungsrichtung des Ankers (32) verlau fen und/oder die Fäden (106, 110) zumindest eines der beiden Fadensysteme (104, 108) schraubenlinienförmig zur Zentrallängsachse (Z) verlaufen.

2. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden (106, 110) zumindest eines der beider Fa densysteme (104, 108) längsschnittlich betrachtet mit der Zentrallängsachse (Z) einen Verkippungswinkel (W2a, W2b) einschließen, der im Bereich zwischen 0° und 90° liegt, vorzugsweise liegt der Verkippungswinkel (W2a, W2b) zumindest eines Fadensystems (104, 108) im Bereich zwischen 40° und 50°, bevorzugt zwischen 40° und 45°, weiter be vorzugt beträgt er 45°.

3. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserelement (100) ein Gewebe oder ein Gelege ist.

4. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden (106, 110) des Faserelements (100) Glasfa sern, Kohlenstofffasern und/oder Aramidfasern sind.

5. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserelement (100) zumindest ankerseitig oder zu mindest ankerrauminnenwandseitig eine Beschichtung umfasst, vorzugsweise eine PTFE-Beschichtung, welche die Gleitfläche (102) ausbildet.

6. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einander gegenüberliegenden Umfangsrän dern (112) des Faserelements (100) ein durchgehender Längsspalt (114) ausgebildet ist.

7. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserelement (100) schwimmend im Ankerraum (26) angeordnet ist. 8. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Faserelement (100) zumindest zu einer seiner beiden axialen Endbereiche über seinen entsprechenden Stirnrand (116) schwimmend abstützt. 9. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Faserelement (100) über die ganze Länge ei nes Stellwegs (S) des Ankers (32) oder den ganzen Drehwinkel des Ankers (32) er streckt. 10. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (32) zumindest eine Längsbohrung (118) umfasst.

Description:
Elektromagnetischer Aktuator mit Faserelement

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Aktuator gemäß dem Oberbegriff von An spruch 1.

Ein elektromagnetischer Aktuator ist üblicherweise aus diversen Bauteilen zusammengefügt und kann vielfältig Einsatz finden. Solche Aktuatoren dienen beispielsweise zum Schalten von Ventilen. Ein aus der Praxis bekannter elektromagnetischer Aktuator umfasst eine Spulenein heit, welche eine wahlweise bestrombare Wicklung aufweist. Der Aktuator umfasst zudem einen Ankerraum, welcher von einer Zentrallängsachse durchgriffen sein kann. Der Aktuator umfasst des Weiteren eine Ankereinheit, welche einen Anker aufweist. Der Anker ist verstellbar gelagert und mittels Bestromung der Wicklung in dem Ankerraum entlang einer Bewegungslängsachse und/oder entlang eines Drehwinkels verstellbar. Die Bewegungslängsachse ist üblicherweise zumindest parallel zur Zentrallängsachse ausgerichtet. Die Reibung zwischen dem Anker und der Ankerrauminnenwand oder derjenigen Fläche, ent lang welcher der Anker bei seiner Verstellung gleitet, beeinflusst jedoch während der Verstel lung des Ankers die Leistungsfähigkeit und sein Ansprechverhalten auf die Wicklungsbestro- mung in negativer Weise. Zu nennen ist beispielsweise eine große Hysterese, die insbesondere im Anwendungskontext eines Ventils nachteilig ist. Gerade dort ist üblicherweise eine kleine Hysterese gewünscht, um ein gutes Verhältnis zwischen dem elektrischen Strom für die Wick- lungsbestromung und der daraus resultierenden Kraft am Anker zu erhalten.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines elektromagnetischen Aktuators, der die Probleme des Standes der Technik überwindet.

Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben. Aus gestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 10.

Erfindungsgemäß wird daher ein elektromagnetischer Aktuator vorgeschlagen, umfassend eine Spuleneinheit, welche eine wahlweise bestrombare Wicklung aufweist, einen von einer Zentral längsachse durchgriffenen Ankerraum und eine Ankereinheit, welche einen Anker aufweist, wel cher mittels einer Wicklungsbestromung in dem Ankerraum verstellbar ist, wobei im Ankerraum ein Faserelement angeordnet ist und eine Gleitfläche umfasst, an welcher der Anker bei seiner Verstellung gleitend anliegt oder welche an einer Ankerrauminnenwand bei der Verstellung des Ankers gleitend anliegt, wobei das Faserelement ein erstes Fadensystem mit zueinander paral lel verlaufenden Fäden und ein zweites Fadensystem mit zueinander parallel verlaufenden Fä den umfasst, wobei die Fäden der beiden Fadensysteme einen Fadensystemwinkel miteinander einschließen, wobei die Fäden eines der beiden Fadensysteme parallel zur Zentrallängsachse und/oder zur Bewegungsrichtung des Ankers verlaufen und/oder die Fäden zumindest eines der beiden Fadensysteme schraubenlinienförmig zur Zentrallängsachse verlaufen.

Es hat sich gezeigt, dass der Einsatz eines Faserelements, welches ein Textil sein kann, die oben genannten Probleme des Standes der Technik in überraschend einfacherWeise überwin det. Im Ankerraum ist nunmehr ein Faserelement zwischen dem Anker und der Ankerraumin nenwand angeordnet, um die dort bislang entstehende hohe Reibung erheblich zu reduzieren. Auf der Gleitfläche gleitet relativ dazu eine gleitende Fläche, welche die Außenumfangsfläche des Ankers oder die Innenumfangsfläche der Ankerrauminnenwand sein kann. Zumindest ei nige der Fäden sind nun so zu der gleitenden Fläche ausgerichtet, dass eine Reibung möglichst reduziert ist. Beim schraubenlinienförmigen Verlauf erfolgt eine diagonale Zerlegung der Kraft vektoren für die Reibwiderstände beim Übergleiten der schraubenlinienförmig angeordneten Fä den. Diese Anordnung führt zudem zu einem weiteren Vorteil. Eventuell in den Ankerraum eingetra gene Schmutzkörper, welche am Faserelement anhaften können, können durch die Bewegung der gleitenden Fläche leicht vom Faserelement abgeschoben werden. Dadurch, dass das Fa serelement schraubenlinienförmig verlaufende Fäden aufweist, können Schmutzkörper entlang dieser Fadenverläufe zu den Stirnrändern des Faserelements geschoben werden, wo sie vom Faserelement abfallen oder weggeschwemmt werden können. Hingegen können quer zur Zentrallängsachse und/oder Bewegungsrichtung des Ankers verlaufende Fäden an der Gleitflä che ein Entfernen von Schmutzkörpern erschweren oder verhindern, da diese dort verklemmen können.

Diejenigen Fäden eines der beiden Fadensysteme, welche parallel zur Zentrallängsachse ver laufen und/oder diejenigen Fäden eines der beiden Fadensysteme, welche schraubenlinienför mig zur Zentrallängsachse verlaufen, können zumindest abschnittsweise die Gleitfläche ausbil den oder umfassen und/oder zumindest abschnittsweise an der der gleitenden Fläche zuge wandten Warenseite des Faserelements angeordnet sein.

Die einzelnen Fasern weisen somit eine erfindungsgemäße Ausrichtung bezüglich der Zentral längsachse und/oder Bewegungsrichtung des Ankers auf. Die Erfindung reduziert eine Reibung somit durch eine Faserelementausrichtung.

Dadurch ist ein Ansprechverhalten des Ankers auf eine Wicklungsbestromung erheblich verbes sert. Gerade in einem Kleinststrombereich kommt die Erfindung besonders zum Tragen.

Durch die faserelementbedingte Reibungsreduzierung ist nämlich auch eine Hysterese erheb lich verkleinert, so dass eine Verstellbewegung des Ankers gezielt durchführbar ist. Zudem lässt sich eine Magnetkraftstreuung durch das Faserelement erheblich reduzieren.

Diese Vorteile realisieren sich unabhängig davon, ob nun das Faserelement relativ zur Anker rauminnenwand ruht und die Gleitfläche ankerseitig am Faserelement ausgebildet ist oder, ob das Faserelement relativ zum Anker ruht und die Gleitfläche ankerrauminnenwandseitig am Fa serelement ausgebildet ist.

Diese Vorteile realisieren sich ebenfalls unabhängig davon, ob der Aktuator als Linearaktuator, bei welchem der Anker eine lineare Bewegung ausführt, oder als Drehaktuator ausgebildet ist, bei welchem der Anker eine rotatorische Bewegung ausführt.

Unter einem Fadensystem soll eine Gruppe gleichartig positionierter Fäden verstanden werden, beispielsweise Kette und Schuss, welche dabei jeweils ein Fadensystem bilden. Gemäß einer denkbaren Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aktuators kann der Fadensys temwinkel zwischen 10° und 90° liegen, vorzugsweise 90° betragen. Der Fadensystemwinkel kann der kleinere von zwei Nebenwinkeln sein, welche sich zu 180° ergänzen. Dadurch lässt sich ein Faserelement ausbilden, bei welchem die Fasern beider Fasersysteme schraubenlini enförmig bezüglich der Zentrallängsachse verlaufen können. Dadurch ist eine Reibung erheb lich reduziert. Sinnvoll ist jedoch grundsätzlich das möglichst parallele Ausrichten von Fäden zur Zentrallängsachse und/oder der Bewegungsrichtung des Ankers zumindest an der der glei tenden Fläche zugewandten Warenseite, um eine Reibung möglichst zu reduzieren.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aktuators können die Fäden zumindest eines der beider Fadensysteme längsschnittlich betrachtet mit der Zentrallängsachse einen Ver kippungswinkel einschließen, der im Bereich zwischen 0° und 90° liegt, vorzugsweise liegt der Verkippungswinkel zumindest eines Fadensystems im Bereich zwischen 40° und 50°, bevorzugt zwischen 40° und 45°, weiter bevorzugt beträgt er 45°. Der Verkippungswinkel kann der klei nere von zwei Nebenwinkeln sein, welche sich zu 180° ergänzen. Sobald eines der Fadensys teme bezüglich der Zentrallängsachse und/oder der Bewegungsrichtung des Ankers verkippt ist und somit nicht mehr parallel dazu verläuft, beginnt in gleichem Maße die diagonale Zerlegung der Kraftvektoren für die Reibwiderstände. Wenn beide Fadensysteme bezüglich der Zentrallän gsachse und/oder der Bewegungsrichtung des Ankers verkippt sind, insbesondere bei zwischen 40° und 45°, liegt eine vorteilhafte Kraftvektorzerlegung vor. Auch hier ist jedoch grundsätzlich das möglichst parallele Ausrichten von Fäden zur Zentrallängsachse und/oder der Bewegungs richtung des Ankers zumindest an der der gleitenden Fläche zugewandten Warenseite vorteil haft, um eine Reibung möglichst zu reduzieren.

Gemäß einer denkbaren Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aktuators kann der Verkip pungswinkel für die Fäden beider Fadensysteme identisch sein. Dadurch lässt sich eine gleich mäßige und/oder gleichförmige Bewegung des Ankers erzielen. Gerade bei einer linearen An kerbewegung führt dies dazu, dass der Anker nicht zur Rotation um die Zentrallängsachse an geregt wird.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aktuators kann das Faserelement ein Ge webe oder ein Gelege sein. Das Faserelement kann ein textiles Flachgebilde sein. Ein Gewebe oder Gelege ist ein textiles Flachgebilde. Bei dem Gewebe können die zumindest zwei Faden systeme die Gleitfläche ausbilden oder umfassen. Bei dem Gelege kann lediglich nur eines der Fadensysteme die Gleitfläche ausbilden oder umfassen. Bei dem Gelege kann jedes Fadensys tem eine Fadenlage bilden, wobei die Fadenlagen zueinander verkippt verlaufen können. Ver glichen mit Geweben können Gelege bessere mechanische Eigenschaften aufweisen, da die Fäden der einzelnen Fadensysteme in gestreckter Form vorliegen und damit keine bei Gewe ben eventuell zusätzliche Strukturdehnung vorliegt und die Ausrichtung der Fäden speziell für den jeweiligen Anwendungsfall definiert werden kann. Es ist beispielsweise vorteilhaft, dass die jenigen Fäden des Fadensystems, welche die Gleitfläche umfassen oder ausbilden, parallel zur Zentrallängsachse verlaufen (beispielsweise bei einem Linearaktuator) oder kreisförmig um die Zentrallängsachse herum verlaufen (beispielsweise bei einem Drehaktuator). Dadurch kann in besonders vorteilhafter weise ein Riblet-Effekt erzielt werden, der die Reibung erheblich redu ziert. Bei dem Gelege sind auch mehr als zwei Fadensysteme denkbar. Bei dem Gelege kön nen benachbarte Fadenlagen jeweils einen Fadensystemwinkel einschließen, welcher 45° be tragen kann.

Gemäß einer denkbaren Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aktuators kann das Faserele ment eine Leinwandbindung, eine Panamabindung, eine Ripsbindung, eine Körperbindung oder eine Atlasbindung umfassen. Die Leinwandbindung weist eine enge Verkreuzung von Kette und Schuss auf, was zu einem welligen Faserverlauf oder Fadenverlauf führt. Durch die gleichmä ßige Verkreuzung beider Fadensysteme entstehen zwei identische Warenseiten, wodurch der Einbau des Faserelements vereinfacht ist. Hingegen weist eine Atlasbindung zwei unterschiedli che Warenseiten auf, welche sich die Erfindung zu Nutze machen kann. Bei einer Atlasbindung kann auf einer Warenseite der Anteil des einen Fadensystems größer sein als der Anteil eines anderen Fadensystems, wobei dieses Verhältnis auf der anderen Warenseite genau vertauscht sein kann. Beispielsweise können auf einer Warenseite 80 % der Kettfäden und nur 20 % der Schussfäden liegen, wohingegen auf der anderen Warenseite 80 % der Schussfäden und nur 20 % der Kettfäden liegen. Somit kann diejenige Warenseite des Faserelements die Gleitfläche umfassen oder ausbilden, welche einen größeren Anteil an Fäden parallel zur Zentrallängs achse (beispielsweise bei einem Linearaktuator) oder kreisförmig um die Zentrallängsachse herum (beispielsweise bei einem Drehaktuator) aufweist.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aktuators können die Fäden des Faserele ments Glasfasern, Kohlenstofffasern und/oder Aramidfasern sein. Grundsätzlich ist von Vorteil, wenn das Faserelement eine ausreichende Strukturfestigkeit aufweist. Hierzu eignen sich ins besondere Glasfasern. Vorteilhaft sind zudem Fasern, deren Oberflächengeometrie auch noch bei einer eventuellen Beschichtung wirkt, um mittels Fadenbergen und Fadentälern zwischen benachbarten Fasern die Anlagefläche und Adhäsion zu reduzieren. Die Oberflächengeometrie der Beschichtung kann somit der Oberflächengeometrie der dem Anker zugewandten Seite des Faserelements folgen. Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aktuators kann das Faserelement zumin dest ankerseitig oder zumindest ankerrauminnenwandseitig eine Beschichtung umfassen, vor zugsweise eine Polytetraflourethylen (PTFE)-Beschichtung, welche die Gleitfläche ausbildet.

Die Erfindung kann eine Reibung somit zusätzlich zur Faserelementausrichtung und/oder -geo- metrie auch über eine reibungsmindernde Schicht reduzieren. PTFE weist eine sehr geringe Adhäsion auf, so dass die gleitende Fläche kaum dort anklebt. Eine solche Gleitfläche ermög licht einen leichtgängigen Lauf der gleitenden Fläche. Durch die Verringerung des mechani schen Reibwiderstands wird die Hysterese und werden die Schaltzeiten weiter vorteilhaft redu ziert.

Gemäß einer denkbaren Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aktuators kann zumindest ei nes der Fadensysteme, die Gleitfläche umfassen oder zumindest Abschnitte der PTFE-Be- schichtung tragen, welche dann die Gleitfläche ausbildet.

Gemäß einer denkbaren Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aktuators kann das Faserele ment zumindest abschnittsweise zylindrisch ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Faserele ment über seine ganze Längserstreckung zylindrisch, also mit gleichbleibendem Durchmesser ausgebildet. Dadurch können nachteilige Durchmesseränderungen vermieden werden. Der Zy linder kann ein umfangsseitig geschlossen oder in Längsrichtung geschlitzter Zylinder sein.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aktuators kann zwischen einander gegen überliegenden Umfangsrändern des Faserelements ein durchgehender Längsspalt ausgebildet sein. Der Längsspalt kann sich von dem einen Stirnrand des Faserelements zum anderen Stirn rand des Faserelements erstrecken. Dadurch, dass die beiden Umfangsränder nicht aneinan derstoßen müssen, können größere Maßtoleranzen und großzügigere Montageverfahren ver wendet werden. Zudem müssen die Faserelemente nicht passgenau aus- und/oder zugeschnit ten werden. Der Längsspalt kann bezüglich der Zentrallängsachse eine Winkelweite im Bereich von 1° bis 10° aufweisen, bevorzugt im Bereich von 2° bis 5°. Der Längsspalt kann parallel zur Zentrallängsachse oder schraubenlinienförmig dazu verlaufen. Der Längsspalt kann parallel zu Fäden eines der Fadensysteme verlaufen.

Gemäß einer denkbaren Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aktuators kann zumindest ei ner der Umfangsränder entweder parallel zu den Fäden eines der Fadensysteme verlaufen o- der mit den Fäden zumindest eines der Fadensysteme einen Umfangsrandwinkel einschließen, wobei vorzugsweise zumindest einer der Umfangsrandwinkel zwischen 0° und 90°, vorzugs weise zwischen 40° und 45° beträgt. Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aktuators kann das Faserelement schwim mend im Ankerraum angeordnet sein. Bei dieser Ausführung kann das Faserelement die Gleit schicht ankerseitig aufweisen, wobei sich der Anker dann relativ zum Faserelement bewegen kann. Durch eine schwimmende Lagerung wird eine Montage erheblich erleichtert, da das Fa serelement lediglich in den Ankerraum eingeführt und platziert werden muss. Das Faserelement kann eine Vorspannung aufweisen. Diese kann beim Rollen eines ebenen Faserelements zu einem zumindest abschnittsweise zylindrischen Faserelement eingebracht werden kann. Das Faserelement hat dann die Tendenz zum ebenen Abrollen. Diese Vorspannung führt zu einem selbstständigen Anlegen des Faserelements an die Ankerrauminnenwand.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aktuators kann sich das Faserelement zu mindest zu einer seiner beiden axialen Endbereiche über seinen entsprechenden Stirnrand schwimmend abstützen. Vorzugsweise stützt es sich an seinen beiden Stirnrändern schwim mend ab. Der Ankerraum kann in seinen Stirnseiten von angrenzenden Bauteile verschlossen oder begrenzt sein. Das können beispielsweise Ventilteile, das Kernelement oder eine Hubbe grenzung sein, so dass ein axiales Verschieben des Faserelements sicher verhindert ist.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aktuators kann sich das Faserelement über die ganze Länge eines Stellwegs des Ankers oder den ganzen Drehwinkel des Ankers er strecken. Denkbar ist alternativ oder zusätzlich, dass sich das Faserelement über die axiale Länge des Ankers erstreckt. Mit Vorteil ist das Faserelement daher nur so groß wie nötig.

Gemäß einer denkbaren Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aktuators kann die Gleitfläche ausschließlich von dem Faserelement oder der Beschichtung umfasst oder ausgebildet sein. Somit liegt die gleitende Fläche lediglich an der Gleitfläche an. Der Einfluss von reibungsstar ken Oberflächen ist daher ausgeschlossen.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aktuators kann der Anker zumindest eine Längsbohrung umfassen. Diese dient dem Leiten von Druck- oder einem Medium zum Druck oder Medienausgleich zu beiden Stirnseiten des Ankers bei dessen Verstellung, insbesondere bei linearer Bewegung. Die zumindest eine Längsbohrung führt zudem in vorteilhafter Weise dazu, dass eventuell per Medium in den Ankerraum eingetragene Schmutzkörper von dem Spalt zwischen Außenumfangsfläche des Ankers und Innenumfangsfläche der Ankerraumin nenwand und somit vom Faserelement ferngehalten werden. Die Schmutzkörper können daher nicht am Faserelement anhaften, wo sie die Reibung in unerwünschter Weise erhöhen könnten.

Gemäß einer denkbaren Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aktuators kann der Ankerraum zumindest abschnittsweise von einem Kernelement und/oder einem Jochelement begrenzt sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Ankerraum zumindest abschnittsweise von einem Ankerfüh rungsrohr begrenzt sein. Die Begrenzung kann umfangs- und/oder stirnseitig sein.

Gemäß einer denkbaren Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aktuators kann zwischen Kern element und Jochelement ein Verbindungselement angeordnet sein, welches vorzugsweise Kernelement und Jochelement miteinander verbindet und/oder den Ankerraum zumindest ab schnittsweise begrenzt. Zusätzlich oder alternativ kann das Verbindungselement eine benach barte Innenumfangsfläche der Ankerrauminnenwand eben weiterführen. Dadurch kann eine ins gesamt zylindrische Innenumfangsfläche der Ankerrauminnenwand ohne Durchmesserände rung realisiert werden, welche ein bestmögliches Anliegen des Faserelements ermöglicht.

Gemäß einer denkbaren Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aktuators kann das Verbin dungselement aus einem nicht-magnetischen Material gebildet sein. Dadurch kann der magne tische Feldverlauf in gewünschter Weise umgelenkt werden, beispielsweise in den Ankerraum hinein, wo er auf den Anker wirkt.

Gemäß einer denkbaren Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aktuators kann das Faserele ment ein Abschnitt eines Schlauchgewebes oder ein Abschnitt eines ebenen flächenförmigen Textils sein. Der Vorteil des Schlauchgewebes ist die umfangsseitige Abwesenheit einer Naht, einer Stoßstelle und/oder von Umfangsrändern.

Gemäß einer denkbaren Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aktuators kann das Faserele ment am Anker befestigt sein und sich mit diesem bewegen. Somit muss das Faserelement le diglich die axiale Länge des Ankers abdecken und kann klein ausgebildet sein.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Aktuator;

Fig. 2 einen Anker mit Faserelement gemäß erster Ausführung;

Fig. 3 ein ebenes Faserelement nach Fig. 2;

Fig. 4 einen Anker mit Faserelement gemäß zweiter Ausführung;

Fig. 5 ein ebenes Faserelement nach Fig. 4 und Fig. 6 eine Detailansicht des Bereichs VI nach Fig. 1. In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher, sofern nicht zweckmäßig, nicht erneut beschrie ben. Bereits beschriebene Merkmale werden zur Vermeidung von Wiederholungen nicht erneut beschrieben und sind auf alle Elemente mit gleichen oder einander entsprechenden Bezugszei chen anwendbar, sofern nicht explizit ausgeschlossen. Die in der gesamten Beschreibung ent haltenen Offenbarungen sind sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragbar. Auch sind die in der Beschreibung gewählten La geangaben, wie z. B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie darge stellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu über tragen. Weiterhin können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeig ten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfin derische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.

Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen elektromagnetischen Aktuator 10 als Linearaktuator in einer Längsschnittansicht. Der Aktuator 10 weist in einem Aktuatorgehäuse 12 eine Spulenein heit 20 mit einer Wicklung 22 und einem Spulenträger 24 auf. Der Spulenträger 24 trägt die wahlweise bestrombare Wicklung 22. Die Spuleneinheit 20 ist mit elektrischen Kontakten mit einer entsprechenden elektrischen Stromversorgung verbindbar. Die Wicklung 22 ist auf den Spulenträger 24 aufgewickelt, wobei der Spulenträger 24 im wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Zentrallängsachse Z vorgesehen ist.

Der Aktuator 10 umfasst des Weiteren ein Kernelement 60, welches mit einem Rohrabschnitt 62 in den vom Spulenträger 24 gebildeten Raum eingreift. Zwischen Aktuatorgehäuse 12 und Kernelement 60 ist eine im wesentlichen ringscheibenförmige Gehäuseplatte 14 angeordnet, welche stirnseitig des Aktuators 10 den magnetischen Feldverlauf in des Kernelement 60 führt. Von der in Längsrichtung gesehen anderen Seite greift ein Jochelement 80 mit einem Konusab schnitt 82 in den vom Spulenträger 24 gebildeten Raum ein. Das Jochelement 80 stößt außen umfangsseitig an das Aktuatorgehäuse 12 an und führt den magnetischen Feldverlauf in die Wicklung 22. Im vom Spulenträger 24 gebildeten Raum sind der Rohrabschnitt 62 und der Ko nusabschnitt 82 über ein Verbindungselement 70 aus nicht-magnetischen Material verbunden.

Das Kernelement 60, das Verbindungselement 70 und das Jochelement 80 begrenzen einen Ankerraum 26 umfangsseitig. Das Kernelement 60, das Verbindungselement 70 und das Jochelement 80 bilden eine umfangsseitige Ankerrauminnenwand 34 des zylindrischen Anker raums 26. Das Verbindungselement 70 führt die in Längsrichtung beidseits benachbarten In nenumfangsflächen der Ankerrauminnenwand 34 eben weiter. Der Ankerraum 26 ist zudem zu seiner einen Stirnseite vom Kernelement 60 begrenzt und zu seiner gegenüberliegenden Stirn seite von einem nicht dargestellten Element begrenzt. Der Ankerraum 26 ist zentral von der Zentrallängsachse Z durchgriffen. Im Ankerraum 26 ist ein Anker 32 einer Ankereinheit 30 mit tels der Wicklungsbestromung entlang einer Bewegungslängsachse B über einen Stellweg S verstellbar angeordnet. Die Bewegungslängsachse B verläuft hier parallel zur Zentrallängs achse Z. Nicht dargestellt ist für einen stromlosen Zustand der Wicklung 22 ein Rückstellmittel für den Anker 32, beispielsweise eine Schraubenfeder. Der Anker 32 weist einen zylindrischen Grundkörper auf, welcher in Längsrichtung zwei durchgehende Durchgangsbohrungen 118 auf weist. Diese dienen dem Druck- und Medienausgleich zu beiden Stirnseiten des Ankers 32. Der Anker 32 weist einen Außendurchmesser auf, welcher kleiner ist als der Durchmesser des An kerraums 26, so dass dazwischen ein hohlzylinderförmiger Spalt 40 ausbildet ist.

Neben dem Anker 32 ist im Ankerraum 26 ein Faserelement 100 angeordnet. Das Faserele ment 100 ist ein textiles Flachgebilde und weist die Form eines längsgeschlitzten Zylinders auf. Das Faserelement 100 erstreckt über die ganze Länge des Stellwegs S. Das Faserelement 100 ist schwimmend im Ankerraum 26 gelagert, wobei es sich über seine beiden Stirnränder 116 schwimmend abstützt. Das Faserelement 100 liegt über seine Außenumfangsseite 46 an der Ankerrauminnenwand 34 an und ruht somit relativ zur Ankerrauminnenwand 34. An der der An kerrauminnenwand 34 gegenüberliegenden Innenumfangsseite 48 weist das Faserelement 100 eine PTFE-Beschichtung 42 auf, welche eine ankerseitige Gleitfläche 102 ausgebildet. An der Gleitfläche 102 liegt der Anker 32 bei seiner Verstellung gleitend an. Die an der Gleitfläche 102 anliegende Außenumfangsfläche des Ankers 32 ist als gleitende Fläche 44 bezeichenbar.

Figur 2 zeigt den Anker 32 mit umfangsseitigem Faserelement 100 in Alleinstellung nach Fig. 1. Schematisch sind von dem Faserelement 100 zwei Fadensysteme 104 und 108 mit Fäden 106 und 110 dargestellt. Das Faserelement 100 ist über seine ganze Längserstreckung zylindrisch ausgebildet sein und weist die Form eines in Längsrichtung geschlitzten Zylinders auf. Zwi schen einander gegenüberliegenden Umfangsrändern 112 des Faserelements 100 ist ein durchgehender Längsspalt 114 ausgebildet. Der Längsspalt 114 erstreckt sich von dem einen Stirnrand 116 des Faserelements 100 durchgehen und parallel zur Zentrallängsachse Z zum anderen Stirnrand 116 des Faserelements 100.

Figur 3 zeigt die ankerseitige Innenumfangsseite des Faserelements 100. Das schematische Faserelement 100 umfasst ein erstes Fadensystem 104 mit zueinander parallel verlaufenden Fäden 106 und ein zweites Fadensystem 108 mit zueinander parallel verlaufenden Fäden 110. Zur Veranschaulichung sind einzelne Fäden 106, 110 fett dargestellt. Die Fäden 106, 110 der beiden Fadensysteme 104, 108 schließen einen Fadensystemwinkel W1 miteinander ein, wel cher 90° beträgt. Erkennbar ist, dass die Fäden 110 parallel zur Zentrallängsachse Z und zur Bewegungsrichtung bzw. Bewegungslängsachse B des Ankers 32 verlaufen. Hingegen verlau fen die Fäden 106 rechtwinklig zur Zentrallängsachse Z und zur Bewegungsrichtung bzw. Be wegungslängsachse B des Ankers 32.

Das Faserelement 100 weist in den Figuren eine Leinwand oder Panamabindung auf. Eine Zu sammenschau der Figuren 2 und 3 verdeutlicht, dass die Umfangsränder 112 parallel zu den Fäden 110 des Fadensystems 108 verlaufen.

Die Figuren 4 und 5 ähneln den Figuren 2 und 3. Um Wiederholungen zu vermeiden sollen nun lediglich die Unterschiede beschrieben werden.

Grundsätzlich weisen die Fadensysteme 104, 108 einen um 45° bezüglich der Zentrallängs achse Z verkippten Verlauf auf. Das führt dazu, dass die Fäden 106, 110 beider Fadensysteme 104, 108 schraubenlinienförmig zur Zentrallängsachse Z verlaufen.

Die Fäden 106, 110 beider Fadensysteme 104, 108 schließen längsschnittlich betrachtet mit der Zentrallängsachse Z jeweils einen Verkippungswinkel W2a, W2b ein, welcher 45° beträgt. Die Fäden 106, 110 beider Fadensysteme 104, 108 schließen längsschnittlich betrachtet mit zu mindest mit einem Umfangsrand 112 jeweils einen Umfangsrandwinkel W3a, W3b ein, welcher 45° beträgt.

Figur 4 zeigt eine Detailansicht von Figur 1. Vom Faserelement 100 sind die beiden Fadensys teme 104, 108 mit Fäden 106, 110 gezeigt. Ebenfalls ist die Beschichtung 42 ankerseitig er sichtlich. Beide Fadensysteme 104, 108 umfassen die Gleitschicht. Die Beschichtung 42 wird von beiden Fadensystemen 104, 108 getragen. Sie ist derart ausgebildet, dass die Oberflä chengeometrie auf der dem Anker 32 zugewandten Seite des Faserelements 100 wirkt, um mit tels Fadenbergen 36 und Fadentälern 38 zwischen benachbarten Fasern 106, 108 die Anlage fläche und Adhäsion zu reduzieren. Die Oberflächengeometrie der Beschichtung 42 folgt somit der Oberflächengeometrie der dem Anker 32 zugewandten Seite des Faserelements 100.

Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den ver schiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von den in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen vorrichtungsgemäß offenbarte Merkmale auch als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein. Ebenso sollen verfahrensgemäß offenbarte Merkmale als vorrichtungsgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein.

Bezugszeichen liste elektromagnetischer Aktuator B Bewegungslängsachse

Aktuatorgehäuse S Stellweg

Gehäuseplatte W1 Fadensystemwinkel

Spuleneinheit W2a Verkippungswinkel

Wicklung W2b Verkippungswinkel

Spulenträger W3a Umfangsrandwinkel

Ankerraum W3b Umfangsrandwinkel

Ankereinheit Z Zentrallängsachse

Anker

Ankerrauminnenwand

Fadenberg

Fadental

Spalt

Beschichtung gleitende Fläche

Außenumfangsseite

Innenumfangsseite

Kernelement

Rohrabschnitt

Verbindungselement

Jochelement

Konusabschnitt

Faserelement

Gleitfläche erstes Fadensystem

Faden zweites Fadensystem Faden

Umfangsrand Längsspalt Stirn rand Längsbohrung