電磁裝置以及駕駛員輔助裝置的制造方法
【專利說明】
[00011 相關申請的互相參引
[0002] 本申請是申請號為201180051227.3于2013年4月23日提交的名稱為"電磁裝置以 及駕駛員輔助裝置"的發明專利申請的分案申請。
技術領域
[0003] 本發明涉及一種電磁裝置，其具有磁性銜鐵和設置在磁性銜鐵的端面的銜鐵配對 件，其中磁性銜鐵和銜鐵配對件可相對于彼此位移并且在磁性銜鐵端面與銜鐵配對件端面 之間設有氣隙，電磁裝置的主磁路位于該氣隙上。
【背景技術】
[0004] 由現有技術已知上述形式的電磁裝置。它們例如可以是電磁閥的組成部分，或者 設計成電磁閥，其中電磁閥也可以用于駕駛員輔助裝置、尤其是ABS-、TCS_或ESP-裝置。電 磁裝置具有磁性銜鐵，它可以相對于銜鐵配對件位移。在此，通常僅磁性銜鐵可位移，而銜 鐵配對件位置固定地設置。銜鐵配對件例如可以設計成磁極鐵心。為了影響磁性銜鐵與銜 鐵配對件的相對位移，兩個元件共同作用。為此銜鐵配對件例如具有一個或多個線圈，而磁 性銜鐵由可磁化的材料或者磁性材料制成。銜鐵配對件位于磁性銜鐵的端面。磁性銜鐵與 銜鐵配對件通常相對于彼此設置成，它們與磁性銜鐵和銜鐵配對件相對于彼此的位移無關 地不能相互形成連接。在磁性銜鐵與銜鐵配對件之間或者在磁性銜鐵面對銜鐵配對件的端 面與銜鐵配對件面對磁性銜鐵的端面之間、即在磁性銜鐵端面與銜鐵配對件端面之間還存 在一間隙、所謂的氣隙或工作氣隙。氣隙的大小與磁性銜鐵相對于銜鐵配對件的位置有關。 因此氣隙的大小在磁性銜鐵和銜鐵配對件相對于彼此位移時改變。術語氣隙不意味著，在 磁性銜鐵端面與銜鐵配對件端面之間存在的間隙實際上以空氣充滿。而是它可以通過任意 的介質充滿并且僅僅用于使磁性銜鐵與銜鐵配對件間隔開。
[0005] 磁性銜鐵和銜鐵配對件一起形成調整裝置。通過氣隙的大小表征由這個調整裝置 產生的磁力，它實現磁性銜鐵與銜鐵配對件相對于彼此的位移。這意味著，磁力與氣隙的大 小有關，其中磁力在氣隙變小時非常劇烈地-一般成指數地-增大。這種在氣隙變小時的磁 力劇烈增大使持續的可調整性或者說電磁裝置的成比例性變差。
[0006] 已知，通過氣隙的加大至少部分地有助于磁力的這種劇烈增大。其原因在于，可通 過電磁裝置實現的、用于磁性銜鐵和銜鐵配對件的相對位移的調整力或磁力隨著/通過氣 隙的增大成指數地減小。磁力相對于氣隙大小的變化也隨著變大的氣隙變得更加平緩，但 是同時位于更低的水平。但是由于電磁裝置的相關零部件、尤其是至少一個線圈在幾何尺 寸上不可能加大，磁力的這種低水平是有問題的。尤其在對于無電流閉合的電磁閥使用電 磁裝置時也是這樣。在這里供使用的磁力必須足夠大，以克服起閉合作用的壓簧而打開電 磁閥。壓簧的強度一般設計成它在微小的預緊狀態就已經可以克服由電磁閥的工作介質或 由電磁閥上的壓差起作用的打開力。通過加大氣隙也需要非常剛性的壓簧，因為彈簧力和 磁力的梯度要通過磁性銜鐵和銜鐵配對件的距離相互協調。在此經常使彈簧力的梯度選擇 得比磁力的梯度更大。
[0007] 至少部分地避免磁力增加的另一可能性是實現所謂的浸入級（Tauchstufe)。在 此，只要磁性銜鐵與銜鐵配對件小于確定的距離，銜鐵配對件的區域就至少局部地接合到 磁性銜鐵的凹部中。但是在電磁裝置中實現這種浸入級是費事的，因為需要磁性銜鐵相對 于銜鐵配對件非常精確的導向，以避免在磁性銜鐵與銜鐵配對件之間-在浸入級的區域中 且尤其在徑向上-相互碰到或接觸。這種接觸可能導致明顯降低由磁性銜鐵和銜鐵配對件 構成的調整裝置的效率。例如可以通過磁性銜鐵在磁性銜鐵導向體中精確的匹配實現精確 的導向，該磁性銜鐵導向體例如由電磁裝置的外殼形成。但是另一方面，磁性銜鐵必須盡可 能地簡單、即不花費大力地位移。因此在制造電磁裝置時必須實現非常微小的誤差，從而一 方面實現浸入級，另一方面實現磁性銜鐵的順利位移。但是由此引起高的制造成本。
【發明內容】
[0008]與此相比，具有在權利要求1中所述特征的電磁裝置的優點是，在制造成本很小的 同時實現電磁裝置的有利磁力變化(與氣隙大小上或者磁性銜鐵與銜鐵配對件的間距相關 的磁力）。在此，有利的磁力變化尤其指的是磁力相對于氣隙大小增加的且連續的變化。這 些優點按照本發明實現，為此在氣隙中設置與磁性銜鐵端面和銜鐵配對件端面至少局部可 形成接觸的、由可磁化材料制成的盤，并且在磁性銜鐵與銜鐵配對件的至少一個相對位置 存在至少局部地在盤上延伸的分磁路，其中所述主磁路在磁性銜鐵和銜鐵配對件的至少一 個相對位置、優選在每個相對位置具有比在盤上延伸的分磁路更低的磁阻。即，既不象現有 技術那樣加大氣隙，也不設有帶來嚴格的誤差要求的浸入級。但是這些措施當然可以附加 地設置。在電磁裝置的軸向上看，所述盤位于磁性銜鐵與銜鐵配對件之間。換言之，在氣隙 中設置在磁性銜鐵與銜鐵配對件的至少一個位置與磁性銜鐵端面和/或銜鐵配對件端面至 少局部處于接觸的盤。
[0009]在此所述盤可以具有用于容納電磁裝置的彈簧元件和/或中間元件的中心的凹部 或者開孔，該彈簧元件和/或中間元件用于與銜鐵配對件建立支撐接觸并且在其背離銜鐵 配對件的一側上與彈簧元件有效連接。在此該彈簧元件可以用于形成彈簧力，它反作用于 利用電磁裝置產生的磁力。該彈簧元件通常形成的彈簧力使磁性銜鐵和銜鐵配對件被擠壓 相互遠離。所述盤優選由可良好磁化的材料、例如金屬制成，并且尤其用于傳遞在氣隙中存 在的磁流。如果不僅磁性銜鐵端面，而且銜鐵配對件端面都與盤接觸，則在這種情況下存在 分磁路，通過該分磁路改善電磁裝置的可調整性。但是在此所述盤優選能夠使一個盡可能 微小的力抵制磁性銜鐵與銜鐵配對件相對于彼此的位移。因此，所述盤以理想的方式可以 以微小的力花費在軸向上變形，并且在這個方向上也具有微小的剛性。所述盤尤其由易彎 曲的材料制成。但是盡管如此所述盤也應該是彈性的，使變形在變形力去掉時恢復，所述盤 也提供相應的復位力或者具有相應的彈性。
[0010]在此所述主磁路在磁性銜鐵和銜鐵配對件的至少一個相對位置、優選在每個相對 位置具有比在盤上或穿過盤延伸的分磁路更小的磁阻。電磁裝置的在磁性銜鐵與銜鐵配對 件之間的主磁路經過氣隙離開。主磁路附加地也可以至少局部和/或部分地在盤中存在。相 反地，在盤上延伸的分磁路只有當盤不僅與磁性銜鐵端面而且與銜鐵配對件端面接觸時才 (尤其以額定的強度）出現。至少在磁性銜鐵和銜鐵配對件的至少一個位置，主磁路具有比 分磁路更小的磁阻、即更小的磁性阻力。使得磁性銜鐵和銜鐵配對件相對于彼此位移的磁 力通過主磁路形成并且在存在分磁路時通過分磁路補充。如果因此盤不僅與磁性銜鐵端面 而且與銜鐵配對件端面接觸，則由主磁路和分磁路的磁力共同起作用。在此，由于更小的主 磁路磁阻、即更小的磁性阻力，由主磁路形成的磁力分量明顯大于由分磁路形成的分量。通 過這種方式實現與誤差無關的且持續或連續的磁力變化。在磁性銜鐵和銜鐵配對件的每個 相對位置都不存在盤與磁性銜鐵端面和銜鐵配對件端面之間的接觸時，這種情況也會出 現。具體而言，可以實現一種電磁裝置，在該電磁裝置中在不會對于磁力的變化產生負面影 響的情況下所述盤并非在每個位置都與兩個端面接觸。
[0011] 本發明的一改進方案規定，所述主磁路基本在軸向上出現，和/或所述分磁路至少 在盤的區域中基本在徑向上出現。因此，主磁路的磁場線沿軸向穿過氣隙，而分磁路磁場線 至少在其位于盤中的范圍內在徑向上延伸。
[0012] 本發明的一改進方案規定，所述磁性銜鐵端面和/或銜鐵配對件端面至少局部是 凹形、凸形、錐體形或錐臺形的。原則上磁性銜鐵端面和銜鐵配對件端面可以具有任意的形 狀。但是優選具有上述的形狀，同時相互反向地構造。磁性銜鐵端面也至少局部地形成與銜 鐵配對件端面的區域的配對件，或者反之。例如，磁性銜鐵端面平行于銜鐵配對件端面延 伸，由此使其間的距離、即氣隙的大小，在每個點上-在徑向上看去-基本相同。
[0013] 本發明的一改進方案規定，所述磁性銜鐵端面和/或銜鐵配對件端面為了減小主 磁路的磁阻具有至少一個面向另一端面的凸起。在凸起的區域中，磁性銜鐵端面或銜鐵配 對件端面可以與其本來的形狀不同，由此它們的形狀不再是凹形、凸形、錐形或錐臺形或類 似形狀。借助于關系式
[0014]
[0015] 確定磁阻，其中1是長度，在這種情況下是磁性銜鐵端面與銜鐵配對件端面之間的 距離，A是相應的橫截面，μ〇是磁場常數，μ r是磁導率。通過至少局部地減小銜鐵配對件端面 與磁性銜鐵端面之間的（最大)距離能夠減小主磁路的磁阻。為此設有至少一個凸起，它從 磁性銜鐵端面或銜鐵配對件端面開始面向相應的另一端面突出。通過這種方式至少局部地 減小磁性銜鐵端面與銜鐵配對件端面之間的距離并由此減小磁阻。
[0016] 本發明的一改進方案規定，所述凸起居中地設置和/或具有圓形的橫截面。特別優 選地，所述凸起在中心、即中間地設置在磁性銜鐵端面或銜鐵配