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Patent Searching and Data


Title:
LIFTING MAGNET ARRANGEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/028236
Kind Code:
A1
Abstract:
A lifting magnet arrangement comprises an exciter coil for generating a magnetic field and an armature which can be drawn along a lifting direction by the magnetic field of the exciter coil. The armature has at least one first armature section and one second armature section which are movable separately from each other, wherein, in an unexcited starting state of the lifting magnet arrangement, the first armature section is arranged at a smaller effective proximity from the exciter coil than the second armature section, wherein the second armature section is coupled to the first armature section via at least one carry-along means in such a manner that, during movement of the first armature section along the lifting direction, the first armature section carries along the second armature section.

Inventors:
RAHM MANFRED (AT)
STEINWENDER HERBERT (AT)
Application Number:
PCT/EP2011/003860
Publication Date:
March 08, 2012
Filing Date:
August 01, 2011
Export Citation:
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Assignee:
MAGNA POWERTRAIN AG & CO KG (AT)
RAHM MANFRED (AT)
STEINWENDER HERBERT (AT)
International Classes:
F16D27/14
Foreign References:
DE1708561U1955-10-13
GB1450867A1976-09-29
US4649458A1987-03-10
DE3700699C11988-09-29
DE1287384B1969-01-16
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
MANITZ, FINSTERWALD & PARTNER GBR (DE)
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Claims:
Pate ntansprüche

Hubmagnetanordnung, insbesondere zur Betätigung einer Drehmomentübertragungseinrichtung (41 , 61) in einem Kraftfahrzeug, mit einer Erregerspule (1 1) zur Erzeugung eines Magnetfelds und einem durch das Magnetfeld der Erregerspule (11) entlang einer Hubrichtung (H) anziehbaren Anker (13),

dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass

der Anker (13) zumindest einen ersten Ankerabschnitt (13a) und einen zweiten Ankerabschnitt (13b) aufweist, die getrennt voneinander beweglich sind, wobei in einem unerregten Ausgangszustand der Hubmagnetanordnung der erste Ankerabschnitt (13a) in einer geringeren Wirknähe zu der Erregerspule (1 1) angeordnet ist als der zweite Ankerabschnitt (13b), wobei der zweite Ankerabschnitt (13b) über wenigstens eine Mitnehmereinrichtung (17, 17', 25) derart mit dem ersten Ankerabschnitt (13a) gekoppelt ist, dass bei einer Bewegung des ersten Ankerabschnitts (13a) entlang der Hubrichtung (H) der erste Ankerabschnitt (13a) den zweiten Ankerabschnitt (13b) mitnimmt.

2. Hubmagnetanordnung nach Anspruch 1 ,

dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass

die Mitnehmereinrichtung (17, 17', 25) dazu ausgebildet ist, eine weitere Bewegung des zweiten Ankerabschnitts (13b) entlang der Hubrichtung (H) zu gestatten, wenn eine Bewegung des ersten Ankerabschnitts (13a) entlang der Hubrichtung (H) durch einen An- schlag gestoppt worden ist. Hubmagnetanordnung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Mitnehmereinrichtung (17) unmittelbar zwischen dem ersten Ankerabschnitt und dem zweiten Ankerabschnitt wirksam ist oder dass die Mitnehmereinrichtung (17', 25) zwischen dem ersten Ankerabschnitt (13a) und einem mit dem zweiten Ankerabschnitt (13b) verbundenen Bauteil (15), insbesondere einem beweglichen Stellelement, wirksam ist.

Hubmagnetanordnung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Mitnehmereinrichtung wenigstens eine Hintergreifung (17, 17') und/ oder eine Mitnehmerfeder (25) aufweist.

Hubmagnetanordnung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Anker (13) zumindest einen dritten Ankerabschnitt (13c) aufweist, der über wenigstens eine Mitnehmereinrichtung mit dem zweiten Ankerabschnitt (13b) gekoppelt ist.

Hubmagnetanordnung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

in dem unerregten Ausgangszustand der Hubmagnetanordnung die jeweilige Wirknähe der Ankerabschnitte (13a, 13b, 13c) zu der Erregerspule (11) von dem ersten Ankerabschnitt (13a) bis zu dem dritten Ankerabschnitt (13c) schrittweise zunimmt. Hubmagnetanordnung nach Anspruch 5 oder 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

die jeweilige Wirknähe der Ankerabschnitte (13a, 13b, 13c) zu der Erregerspule (11) in gleichen Schritten zunimmt.

Hubmagnetanordnung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Anker (13) scheibenförmig oder ringförmig ausgebildet ist und in mehrere Sektoren, Segmente oder Einzelringe unterteilt ist, welche die Ankerabschnitte (13a, 13b, 13c) bilden.

Hubmagnetanordnung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Mitnehmereinrichtung (17, 17') auf Zug wirksam ist und insbesondere bügelartig ausgeführt ist.

Hubmagnetanordnung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine Federeinrichtung (23) vorgesehen ist, welche den ersten Ankerabschnitt (13a) gegenüber dem zweiten Ankerabschnitt (13b) oder gegenüber einem Stellelement (15) in Hubrichtung (H) vorspannt.

11. Hubmagnetanordnung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine Federeinrichtung (23) vorgesehen ist, welche den zweiten An- kerabschnitt (13b) gegenüber einem Stellelement (15) in Hubrichtung (H) vorspannt.

12. Hubmagnetanordnung nach zumindest einem der vorstehenden

Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der zweite Ankerabschnitt (13b) oder ein dem zweiten Ankerabschnitt nachgeordneter Ankerabschnitt (13c) starr oder über eine weitere Mitnehmereinrichtung (19) mit einem dem Anker (13) zugeordneten Stellelement (15) gekoppelt ist.

13. Hubmagnetanordnung nach zumindest einem der vorstehenden

Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Hubmagnetanordnung zur Betätigung einer Drehmomentüber- tragungseinrichtung in einem Kraftfahrzeug ausgebildet ist, insbesondere zur Betätigung einer Reibungskupplung, einer Klauenkupplung (61) oder einer Bremse (41).

Description:
HUBMAGNETANORDNUNG Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hubmagnetanordnung, insbesondere zur Betätigung einer Drehmomentübertragungseinrichtung in einem Kraftfahrzeug, mit einer Erregerspule zur Erzeugung eines Magnetfelds und einem durch das Magnetfeld der Erregerspule entlang einer Hubrichtung anziehbaren Anker.

Solche Hubmagnetanordnungen können beispielsweise dazu eingesetzt werden, Reibungskupplungen, Klauenkupplungen oder Bremsen von Kraftfahrzeugen zu betätigen. Der bewegliche Anker kann zu diesem Zweck mit einem Stellelement der entsprechenden Vorrichtung gekoppelt sein. Zur Verstärkung der Magnetkraft kann die Erregerspule um ein Joch oder einen Kern aus magnetisierbarem Material gewickelt sein. Zwischen dem Anker und der Erregerspule bzw. einer vorderen Anschlagfläche des Jochs besteht im Allgemeinen ein Luftspalt, durch den auch der maximale Verstellhub gegeben ist.

Die magnetische Flussdichte ist im Zentrum der Erregerspule am größten und fällt mit zunehmender Entfernung von der Erregerspule stark ab. D.h. die auf den Anker ausgeübte magnetische Kraft steigt beim Anziehen des Ankers mit geringer werdendem Luftspalt steil an. Dies ist insofern problematisch, als die Anziehungskraft bei großem Luftspalt, also zu Beginn der Hubbewegung, zu schwach für einen zuverlässigen Betrieb sein kann. Kurz vor Erreichen des Endanschlags steigt die Anziehungskraft stark an und erreicht wesentlich höhere Werte als eigentlich erforderlich wären. Grundsätzlich bestünde hier die Möglichkeit, den maximalen Ab- stand zwischen der Erregerspule und dem Anker zu verringern und so die Anziehungskraft allgemein zu erhöhen. Jedoch ist bei vielen Anwendungen der Verstellhub fest vorgegeben. Z.b. muss der Verstellhub für die Betätigung einer Klauenkupplung mindestens so groß sein wie die Höhe der Klauen. Die Hubmagnetanordnung muss bei derartigen Anwendungen daher ausreichend dimensioniert sein, um auch zu Beginn der Hubbewegung, also bei maximal großem Luftspalt, eine ausreichende Anziehungskraft für den Anker bereitzustellen. Dies ist jedoch mit einem hohen Aufwand und dementsprechenden Kosten verbunden. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hubmagnetanordnung anzugeben, welche die vorstehend genannten Nachteile vermeidet.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Hubmagnetanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Erfindungsgemäß weist der Anker zumindest einen ersten Ankerabschnitt und einen zweiten Ankerabschnitt auf, die getrennt voneinander beweglich sind, wobei in einem unerregten Ausgangszustand der Hubmagnetanordnung der erste Ankerabschnitt in einer geringeren Wirknähe zu der Erre- gerspule angeordnet ist als der zweite Ankerabschnitt, wobei der zweite Ankerabschnitt über wenigstens eine Mitnehmereinrichtung derart mit dem ersten Ankerabschnitt gekoppelt ist, dass bei einer Bewegung des ersten Ankerabschnitts entlang der Hubrichtung der erste Ankerabschnitt den zweiten Ankerabschnitt mitnimmt.

Der Anker ist also mehrteilig ausgeführt und die einzelnen Teile sind z.B. in unterschiedlicher Entfernung zur Erregerspule oder zu einer vorderen Anschlagfläche eines Jochs angeordnet. Die einzelnen Teile sind relativ zueinander beweglich, jedoch nicht voneinander unabhängig, da die Mit- nehmereinrichtung beispielsweise den zweiten Ankerabschnitt in Hubrich- tung mitzieht, wenn der erste Ankerabschnitt angezogen wird. Bei einer Aktivierung der Erregerspule wird aufgrund der steilen Kraft- Wirknähe- Kennlinie zunächst nur der erste Ankerabschnitt angezogen, da er die geringste Wirknähe zu der Erregerspule aufweist. Durch die Mitnehmer- einrichtung wird der zweite Ankerabschnitt jedoch mitgezogen, wodurch sich dessen Wirknähe zu der Erregerspule ebenfalls verringert. Sobald der erste Ankerabschnitt einen Anschlag an der Erregerspule oder an einem Joch erreicht hat, bleibt er stehen und trägt nicht mehr zur Hubbewegung bei. Allerdings ist nun der zweite Ankerabschnitt ausreichend nahe an der Erregerspule, dass auch er angezogen wird. Der zweite Ankerabschnitt kann sich weiter auf die Erregerspule zu bewegen und so die benötigte Stellbewegung der Hubmagnetanordnung fortführen.

Durch die Unterteilung des Ankers und das Vorsehen einer Mitnehmer- einrichtung ist es somit möglich, eine gleichmäßigere Ankerkraft über die Hubstrecke zu erreichen als bei Verwendung eines einteiligen Ankers. Durch die Größe und Form der Ankerabschnitte sowie den Unterschied der Wirknähe kann die Kennlinie der Hubmagnetanordnung in weiten Bereichen an die jeweilige Anwendung angepasst werden. Wenn der erste Ankerabschnitt den Anschlag am Ende der Hubstrecke erreicht hat, trägt er vorteilhafterweise nur in geringem Maße zum elektrischen Leistungsverbrauch bei, da zwar die magnetische Flussdichte relativ hoch ist, jedoch kein Luftspalt vorhanden ist. Die Erfindung kann nicht nur in jenen Fällen von Nutzen sein, wo von vornherein ein großer Hubweg zu überwinden ist, wie beispielsweise bei Klauenkupplungen, sondern sie ist vorteilhaft auch einsetzbar in Fällen, wo der Hubweg sich innerhalb der Gebrauchsdauer ändert, beispielsweise durch Verschleiß von Kupplungsscheiben. Herkömmliche Magnetaktuie- rungen können in solchen Fällen oftmals nicht verwendet werden, da eine solche Änderung des Hubwegs zum völligen Verlust der Funktion führen kann.

Die Mitnehmereinrichtung kann direkt an dem ersten Ankerabschnitt vorgesehen sein. Sie kann dazu ausgebildet sein, den zweiten Ankerabschnitt direkt mitzunehmen. Alternativ kann die Mitnehmereinrichtung den zweiten Ankerabschnitt auch indirekt, beispielsweise über ein dem Anker zugeordnetes Stellelement, mitnehmen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Mitnehmereinrichtung dazu ausgebildet, eine weitere Bewegung des zweiten Ankerabschnitts entlang der Hubrichtung zu gestatten, wenn eine Bewegung des ersten Ankerabschnitts entlang der Hubrichtung durch einen Anschlag gestoppt worden ist. Die Mitnehmereinrichtung gibt also den zweiten An- kerabschnitt beim Anschlagen des ersten Ankerabschnitts für eine Bewegung in Hubrichtung frei, so dass sich der zweite Ankerabschnitt weiter auf die Erregerspule zu bewegt, obwohl der erste Ankerabschnitt stillsteht. Auf diese Weise wird der Verstellhub gewissermaßen auf die beiden Ankerabschnitte aufgeteilt.

Die Mitnehmereinrichtung kann unmittelbar zwischen dem ersten Ankerabschnitt und dem zweiten Ankerabschnitt wirksam sein oder zwischen dem ersten Ankerabschnitt und einem mit dem zweiten Ankerabschnitt verbundenen Bauteil, insbesondere einem beweglichen Stellelement. Es kann also z.B. eine Mitnehmereinrichtung des ersten Ankerabschnitts am zweiten Ankerabschnitt angreifen und eine Mitnehmereinrichtung des zweiten Ankerabschnitts kann an einem Stellelement angreifen. Alternativ kann auch der zweite Ankerabschnitt einstückig mit dem Stellelement ausgebildet sein, sodass lediglich am ersten Ankerabschnitt eine Mitneh- mereinrichtung vorzusehen ist. Der erste Ankerabschnitt könnte auch gleichzeitig am zweiten Ankerabschnitt und an einem Stellelement angreifen.

Vorzugsweise weist die Mitnehmereinrichtung wenigstens eine Hintergrei- fung und /oder eine Mitnehmerfeder auf. Die Mitnehmereinrichtung kann somit über einfache und kostengünstige mechanische Elemente realisiert werden.

Der Anker kann weiterhin zumindest einen dritten Ankerabschnitt auf- weisen, der über wenigstens eine Mitnehmereinrichtung mit dem zweiten Ankerabschnitt gekoppelt ist. Auch mehr als drei Ankerabschnitte könnten vorgesehen sein, wenn die Anwendung dies erfordern sollte. Die mehreren Ankerabschnitte können also eine mechanische Kette von einem ersten bis zu einem letzten Ankerabschnitt bilden, wobei jeder Ankerab- schnitt über einen Mitnehmer mit einem vorangehenden und/ oder einem nachfolgenden Ankerabschnitt gekoppelt ist. Der letzte Ankerabschnitt bewirkt jeweils die Stellbewegung der Hubmagnetanordnung, d.h. er ist z.B. mit einem Stellelement gekoppelt oder bildet selbst ein Stellelement. In dem unerregten Ausgangszustand der Hubmagnetanordnung kann die jeweilige Wirknähe der Ankerabschnitte zu der Erregerspule von dem ersten Ankerabschnitt bis zu dem dritten Ankerabschnitt schrittweise zunehmen. Das Anziehen der Ankerabschnitte erfolgt somit stufenweise, wobei z.B. jeweils ein mitgenommener Ankerabschnitt beim Anschlagen des vorhergehenden Ankerabschnitts in eine ausreichende Wirknähe zu der Erregerspule gelangt, um selbst angezogen zu werden. Durch das stufenweise Anziehen kann eine besonders gleichmäßige Anziehungskraft über die Hubstrecke bereitgestellt werden. Bevorzugt nimmt die jeweilige Wirknähe der Ankerabschnitte zu der Erregerspule in gleichen Schritten zu. Dies ermöglicht einen besonders gleichmäßigen Verlauf der Ankerkraft während der Hubbewegung. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Anker scheibenförmig oder ringförmig ausgebildet und in mehrere Sektoren, Segmente oder Einzelringe unterteilt, welche die Ankerabschnitte bilden. Hierdurch kann auf besonders einfache Weise ein mehrteiliger Anker realisiert werden.

Vorzugsweise ist die Mitnehmereinrichtung auf Zug wirksam und insbesondere bügelartig ausgeführt. Beispielsweise kann ein Mitnehmerbügel direkt am ersten Ankerabschnitt vorgesehen sein, welcher den zweiten Ankerabschnitt teilweise hintergreift. Dies ermöglicht eine besonders einfache Konstruktion.

Es kann ferner eine Federeinrichtung vorgesehen sein, welche zumindest den ersten Ankerabschnitt gegenüber einem dem Anker zugeordneten Stellelement oder gegenüber dem zweiten Ankerabschnitt in Hubrichtung vorspannt. Eine derartige Vorspannfeder sorgt dafür, dass sich der erste Ankerabschnitt immer in der korrekten Ausgangsposition und insbesondere ausreichend nahe an der Erregerspule befindet, damit die Hubbewegung in Gang kommen kann. Auch für den zweiten Ankerabschnitt kann eine entsprechende Federeinrichtung vorgesehen sein. Gemäß einer Ausgestaltung ist für jeden Ankerabschnitt eine Federeinrichtung vorgesehen, um den Ankerabschnitt in Hubrichtung vorzuspannen. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass sich alle Ankerabschnitte stets in der korrekten Ausgangsposition befinden. Weiterhin kann eine separate Federeinrichtung vorgesehen sein, welche ein dem Anker zugeordnetes Stellelement entgegen der Hubrichtung vorspannt. Eine derartige Federeinrichtung sorgt z.B. dafür, dass die der Hubmagnetanordnung zugeordnete Klauenkupplung stets geschlossen (oder stets geöffnet) ist, sofern die Erregerspule nicht aktiviert ist. Hierdurch kann insbesondere auf eine zweite, in entgegengesetzter Richtung wirkende Hubmagnetanordnung verzichtet werden.

Eine erfindungsgemäße Hubmagnetanordnung kann zur Bewerkstelligung vielfältiger Stellbewegungen eingesetzt werden, bevorzugt ist sie jedoch zur Betätigung einer Drehmomentübertragungseinrichtung in einem Kraftfahrzeug ausgebildet, insbesondere zur Betätigung einer Reibungskupplung, einer Klauenkupplung oder einer Bremse. Wie vorstehend erwähnt können der zweite Ankerabschnitt oder ein dem zweiten Ankerabschnitt nachgeordneter Ankerabschnitt starr oder über eine weitere Mitnehmereinrichtung mit einem dem Anker zugeordneten Stellelement der Drehmomentübertragungseinrichtung gekoppelt sein. Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine vereinfachte Darstellung einer Hubmagnetan-

Ordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2 ist eine Darstellung einer Hubmagnetanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. ist eine Darstellung einer Hubmagnetanordnung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. ist eine Darstellung einer Hubmagnetanordnung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. zeigt eine beispielhafte Kraft- Wirknähe-Kennlinie für eine Hubmagnetanordnung gemäß dem Stand der Technik. zeigt eine beispielhafte Kraft- Wirknähe-Kennlinie für eine erfindungsgemäße Hubmagnetanordnung. zeigt eine beispielhafte Kraft- Wirknähe-Kennlinie für eine alternativ gestaltete erfindungsgemäße Hubmagnetanordnung. zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hubmagnetanordnung, welche drei Ankerabschnitte aufweist. zeigt eine erfindungsgemäße Hubmagnetanordnung, welche zur Betätigung einer Bremse ausgebildet ist. zeigt eine erfindungsgemäße Hubmagnetanordnung, die zur Betätigung einer Klauenkupplung ausgebildet ist.

Gemäß Fig. 1 umfasst eine Hubmagnetanordnung eine lediglich schematisch dargestellte Erregerspule 11 und einen in einer Hubrichtung H an- ziehbaren Anker 13. Der Anker 13 ist in einen ersten Ankerabschnitt 13a und in einen zweiten Ankerabschnitt 13b unterteilt. Eine zum Anschlagen an die Erregerspule 1 1 ausgebildete vordere Anschlagfläche 14a des ersten Ankerabschnitts 13a ist in dem in Fig. 1 dargestellten unerregten Ausgangszustand der Hubmagnetanordnung in einem Abstand D 1 zu der Erregerspule 1 1 angeordnet. Die entsprechende vordere Anschlagfläche 14b des zweiten Ankerabschnitts 13b ist in einem im Vergleich zum Abstand D 1 größeren Abschnitt D2 zu der Erregerspule 1 1 angeordnet. Die beiden Ankerabschnitte 13a, 13b sind zur Vereinfachung in Fig. 1 hinter- einander dargestellt, sie sind jedoch zweckmäßigerweise seitlich zueinander versetzt, so dass der zweite Ankerabschnitt 13b nicht durch den ersten Ankerabschnitt 13a abgeschirmt ist.

Ein an dem ersten Ankerabschnitt 13a vorgesehener Mitnehmerbügel 17 hintergreift den zweiten Ankerabschnitt 13b, so dass bei einer Aktivierung der Erregerspule 1 1 der erste Ankerabschnitt 13a in Hubrichtung H angezogen wird und dabei den zweiten Ankerabschnitt 13b mitzieht. In ähnlicher Weise ist an dem zweiten Ankerabschnitt 13b ein Mitnehmerbügel 19 vorgesehen, welcher ein Stellelement 15 hintergreift und dieses bei einer Bewegung in Hubrichtung H ebenfalls mitzieht. Weiterhin ist die Hubmagnetanordnung derart dimensioniert, dass bei einem Anschlagen des ersten Ankerabschnitts 13a an der Erregerspule 11 der zweite Ankerabschnitt 13b ausreichend nahe an der Erregerspule 1 1 ist, um durch deren magnetische Kraft seinerseits in Hubrichtung H gezogen zu werden. Dabei nimmt der zweite Ankerabschnitt 13b über den Mitnehmerbügel 19 das Stellelement 15 mit, so dass dieses weiterbewegt wird, obwohl der erste Ankerabschnitt 13a bereits stillsteht. Das Stellelement 15 kann zur Betätigung einer Stelleinrichtung, beispielsweise zur Betätigung einer Drehmomentübertragungsanordnung in einem Kraftfahrzeug, ausgebildet sein. Die Abstände D l und D2 können in geeigneter Weise an die jeweilige An- Wendung und insbesondere an einen gewünschten Verlauf der magnetischen Kraft angepasst werden.

Wie in Fig. 2 beispielhaft dargestellt ist, kann der Mitnehmerbügel 17' des ersten Ankerabschnitts 13a auch sowohl den Mitnehmerbügel 19 des zweiten Ankerabschnitts 13b als auch das Stellelement 15 hintergreifen. D.h. der Mitnehmerbügel 17' des ersten Ankerabschnitts 13a nimmt das Stellelement 15 und gleichzeitig den zweiten Ankerabschnitt 13b mit. Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der zweite Ankerabschnitt und das Stellelement zu einem gemeinsamen einstückigen Bauteil 21 vereinigt sind. Der Mitnehmerbügel 17' des ersten Ankerabschnitts 13a hintergreift dieses einstückige Bauteil 21, um so bei einer Bewegung in Hubrichtung H wiederum sowohl den zweiten Ankerab- schnitt als auch das Stellelement mitzunehmen. Nach einem Anschlag des ersten Ankerabschnitts 13a an der Erregerspule 11 wird der zweite Ankerabschnitt 13b durch die magnetische Kraft der Erregerspule 1 1 angezogen und das Bauteil 21 bewegt sich trotz Stillstand des ersten Ankerabschnitts 13a weiter in Hubrichtung H, bis es ebenfalls einen Anschlag erreicht hat.

Fig. 4 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Mitnehmerbügel 17' des ersten Ankerabschnitts 13a ebenfalls an dem Stellelement 15 angreift und bei welcher anstelle des Mitnehmer- bügels 19 des zweiten Ankerabschnitts 13b eine Mitnehmerfeder 25 vorgesehen ist, welche den zweiten Ankerabschnitt 13b gegenüber dem Stellelement 15 in Hubrichtung H vorspannt und so als Mitnehmereinrichtung wirkt. Zusätzlich ist in Fig. 4 auch eine Vorspannfeder 23 vorgesehen, welche den ersten Ankerabschnitt 13a gegenüber dem Stellelement 15 in Hubrichtung H vorspannt. Diese Vorspannfeder 23 sorgt dafür, dass sich der erste Ankerabschnitt 13a bei nicht aktivierter Erregerspule 1 1 stets in der korrekten Ausgangsposition, also insbesondere im unmittelbaren Wirkungsbereich der Erregerspule 11 , befindet. Die Vorspannfeder 23 ist im Vergleich zu einer Federeinrichtung, die das Stellelement 15 entgegen der Hubrichtung H vorspannt (nicht dargestellt), relativ schwach. Eine derartige Vorspannfeder 23 kann auch für den ersten Ankerabschnitt 13a und/ oder den zweiten Ankerabschnitt 13b gemäß den Fig. 1 bis 3 vorgesehen sein. Beispielsweise können bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 eine erste Vorspannfeder 23 zwischen dem ersten Ankerabschnitt 13a und dem zweiten Ankerabschnitt 13b und eine zweite Vorspannfeder 23 zwischen dem zweiten Ankerabschnitt 13b und dem Stellelement 15 vorgese- hen sein.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Hubmagnetanordnung ist in Fig. 5 die Kennlinie einer Hubmagnetanordnung gemäß dem Stand der Technik dargestellt. In dem gezeigten Diagramm ist die auf den Anker 13 wirkende Zugkraft F gegenüber dessen Abstand D von der Erregerspule 11 aufgetragen. Oberhalb der Kurve ist zur Verdeutlichung eine entsprechende beispielhafte Hubmagnetanordnung vereinfacht dargestellt. Anhand des Diagramms ist zu erkennen, dass aufgrund des progressiven Verlaufs der Kennlinie die Zugkraft F bei fast verschwin- dendem Luftspalt sehr viel höher ist als bei der Ausgangsentfernung DO. Dieser steile, stark ungleichmäßige Verlauf der Kennlinie kann durch eine erfindungsgemäße Hubmagnetanordnung mit zwei separaten Ankerabschnitten 13a, 13b vergleichmäßigt werden, wie in Fig. 6 verdeutlicht ist. Bei einem Anziehen des ersten Ankerabschnitts 13a verläuft die Kennlinie zunächst analog zu der Kennlinie eines herkömmlichen Hubmagneten gemäß Fig. 5. Bei dem Punkt 31 schlägt der erste Ankerabschnitt 13a an der Erregerspule 11 oder an einer entsprechenden Anschlagfläche des zugehörigen Jochs an. Infolgedessen sinkt die Zugkraft F abrupt auf einen niedrigeren Wert ab. Bei dem anschließenden Anziehen des zweiten An- kerabschnitts 13b steigt die Zugkraft F wieder in der üblichen Weise steil an, bis etwa das Niveau des Anschlagpunkts 31 des ersten Ankerabschnitts 13a erreicht ist. Über die gesamte Hubstrecke S gesehen ist die Variation der Zugkraft geringer als bei der Anordnung gemäß Fig. 5. In Fig. 7 ist die Kennlinie einer erfindungsgemäßen Hubmagnetanordnung dargestellt, welche insgesamt drei separate Ankerabschnitte 13a, 13b, 13c umfasst. Wie aus einem Vergleich der Kennlinien gemäß Fig. 5, 6 und 7 hervorgeht, verläuft die Zugkraft F über die Hubstrecke S umso gleichmäßiger, je mehr separate Ankerabschnitte vorliegen. Die erreichbare maxi- male Zugkraft Fmax nimmt dabei mit der Anzahl der Ankerabschnitte ab. Unabhängig von der Anzahl der Ankerabschnitte ist die bei der Hubbewegung verrichtete Arbeit, also die Fläche unter der Kennlinie, bei gleicher Größe der Erreger spule 1 1 und gleicher elektrischer Leistung gleich.

Durch eine geeignete Wahl der Abstände der einzelnen Ankerabschnitte von der Erregerspule 11 und der Querschnittsfläche je Ankerabschnitt kann das Profil einer gestuften oder gezahnten Kennlinie wunschgemäß eingestellt werden.

Fig. 8 verdeutlicht die Hubbewegung dreier Ankerabschnitte 13a, 13b, 13c bei einer magnetischen Durchflutung. Zunächst wird nur der Ankerabschnitt 13a angezogen, welcher den kleinsten Luftspalt aufweist. Durch die axiale Mitnahme werden bei einer Bewegung dieses Ankerabschnitts 13a in Hubrichtung H der zweite Ankerabschnitt 13b, der dritte Ankerabschnitt 13c und gegebenenfalls alle weiteren Ankerabschnitte ebenfalls axial mitgenommen. Nach einem Anschlag des ersten Ankerabschnitts 13a an der Erregerspule 1 1 wird dieser in der Anschlagslage gehalten, wobei jedoch aufgrund des fehlenden Luftspalts nur relativ wenig elektrische Leistung verbraucht wird. Der zweite - mitgenommene - Ankerabschnitt 13b weist durch die axiale Mitnahme inzwischen einen verringer- ten Luftspalt auf und übernimmt in einem zweiten Schritt gewissermaßen die Hubbewegung. Der erste Ankerabschnitt 13a verliert dabei seine Zugkraft, weshalb die Maximalkraft eines Hubmagneten mit einteiligem Anker nicht erreicht werden kann. Insgesamt ermöglicht die Erfindung einen Gewinn an Zugkraft bei großem Luftspalt auf Kosten eines Verlusts an Zugkraft bei kleinem Luftspalt. Dieser Verlust an maximaler Zugkraft ist jedoch bei üblichen Anwendungen nicht von Bedeutung, da kurz vor Ende der Hubbewegung ohnehin mehr Zugkraft als erforderlich zur Verfügung steht. Fig. 9 zeigt ein Anwendungsbeispiel, bei welchem eine erfindungsgemäße Hubmagnetanordnung zur Betätigung einer Bremse 41 ausgeführt ist. Die Bremse 41 wirkt zwischen einer zu bremsenden Welle 42 und einem beliebigen gehäusefesten Bauteil 43. Eine mit der Welle 42 verbundene Bremsscheibe 45 kann zum Bremsen mit nicht rotierenden Bremsplatten 47 in einen Reibungseingriff gebracht werden. Die Bremse 41 ist mittels einer Spiralfeder 49 in Schließrichtung vorgespannt. Eine Erregerspule 11 ist in einem Joch 12 angeordnet und zieht bei einer Aktivierung über die Zuleitungen 51 einen Anker 13 an, um so die Bremse 41 zu öffnen. Der Anker 13 ist wie oben beschrieben in einen ersten Ankerabschnitt 13a und einen zweiten Ankerabschnitt 13b geteilt, welche wie in der rechten Teilfigur dargestellt sektorartig ausgebildet sind und einen jeweiligen Mitnehmerbügel 17 aufweisen. Die einzelnen Ankerabschnitte 13a, 13b sind mittels relativ schwacher Tellerfedern 53 in Hubrichtung H vorgespannt. Ohne Stromzufuhr zu der Erregerspule 11 bleibt die Bremse 41 geschlos- sen. Bei einer Stromzufuhr zu der Erregerspule 11 wird zunächst der erste Ankerabschnitt 13a und dann der zweite Ankerabschnitt 13b angezogen, wodurch die Bremse 41 geöffnet wird. Die Länge L der einzelnen Mitnehmerbügel 17 ist bei den verschiedenen Ankerabschnitten 13a, 13b unterschiedlich.

Fig. 10 zeigt ein Anwendungsbeispiel, bei welchem eine erfindungsgemäße Hubmagnetanordnung zur Betätigung einer Klauenkupplung 61 vorgesehen ist. Die Klauenkupplung 61 verbindet selektiv eine Eingangswelle 63 und eine Ausgangswelle 65 antriebswirksam miteinander. Die Hubmag- netanordnung ist dazu ausgebildet, eine Schiebemuffe 67 mit einer Stirnverzahnung 69 aus einem Eingriff mit einer an einem Element der Ausgangswelle 65 vorgesehenen Stirn Verzahnung 71 zu ziehen, um so die Klauenkupplung 61 zu lösen. Eine Tellerfeder 73, welche zwischen der Schiebemuffe 67 und der Hubmagnetanordnung angeordnet ist, spannt die Schiebemuffe 67 entgegen der Hubrichtung H vor und sorgt so dafür, dass bei fehlender Stromzufuhr zu der Erregerspule 1 1 die Klauenkupplung 61 geschlossen bleibt. Im Übrigen umfasst der Anker 13 der Hubmagnetanordnung wie bei der in Fig. 9 dargestellten Anordnung mehrere Ankerabschnitte 13a, 13b und ermöglicht so einen gleichmäßigen Verlauf der Zugkraft über die gesamte Hubstrecke S, welche hier durch die Höhe der Klauen der Stirnverzahnungen 69, 71 fest vorgegeben ist.

Bezugszeichenliste

1 1 Erregerspule

12 Joch

13 Anker

13a erster Ankerabschnitt

13b zweiter Ankerabschnitt

13c dritter Ankerabschnitt

14a vordere Anschlagfläche des ersten Ankerabschnitts

14b vordere Anschlagfläche des zweiten Ankerabschnitts

15 Stellelement

17, 17' Mitnehmerbügel des ersten Ankerabschnitts

19 Mitnehmerbügel des zweiten Ankerabschnitts

21 Einstückiges Bauteil

23 Vorspannfeder

25 Mitnehmerfeder

31 Anschlagpunkt

41 Bremse

42 zu bremsende Welle

43 gehäusefestes Bauteil

45 Bremsscheibe

47 Bremsplatten

49 Spiralfeder

51 Zuleitung

53 Tellerfeder

61 Klauenkupplung

63 Eingangswelle

65 Ausgangswelle

67 Schiebemuffe

69 Stirnverzahnung

71 Stirnverzahnung

73 Tellerfeder

F Zugkraft

Fmax maximale Zugkraft

D Abstand

H Hubrichtung

DO Ausgangsentfernung

Dl Abstand des ersten Ankerabschnitts

D2 Abstand des zweiten Ankerabschnitts

S Hubstrecke

L Länge