DE4134730C2 - Elektromagnetisches Federbein - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Federbein für eine Fahrzeug-Aufhängungseinheit gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die JP-OS 2-37016, welche die Priorität der US-Anmeldung Nr. 200,025 vom 27. Mai 1988 beansprucht, zeigt ein elektroma­ gnetisches Federbein. Dieses vorbekannte elektromagnetische Feder­ bein umfaßt eine magnetische Einrichtung, welche durch eine Wicklungsanordnung umgeben ist. Die magnetische Einrichtung umfaßt einen Stab aus einem ferromagnetischen Material und einem Permanentmagneten, welcher an dem Stab befestigt ist. Die magnetische Einrichtung ist relativ zu der Wicklungsan­ ordnung in Abhängigkeit von der Bewegung einer Fahrzeugka­ rosserie relativ zu einer Radanordnung bewegbar. Dieses be­ kannte elektromagnetische Federbein weist ein potentielles Pro­ blem auf, welches darin liegt, daß die Stärke eines magne­ tischen Feldes schwierig auf einen ausreichend hohen Wert zu steigern ist. Wenn es beispielsweise erforderlich ist, einen maximalen Hub zu erhöhen, wird der magnetische Weg verlän­ gert, was zu einem erhöhten Widerstand des magnetischen We­ ges führt. Wenn es erforderlich ist, den wirksamen Quer­ schnittsbereich des magnetischen Weges zu erhöhen, wird ein Stab mit einem vergrößerten Durchmesser benötigt, was zu einer Vergrößerung der radialen Abmessungen des Federbeins führt.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit auf dieses grundsätzliche Problem, welches die bekannten elektromagne­ tischen Federbeine aufweisen.

Aus der DE-PS 9 03 303 ist ein insbesondere für Flugzeug­ landegestelle bestimmtes Federbein mit sich gegenüber­ liegenden Elektromagneten bekannt, die einerseits an einer äußeren Hülse und andererseits an einem inneren Stößel an­ geordnet sind. Beim Landen des Flugzeugs werden die Elektro­ magnete entsprechend den wechselnden Kräften geregelt. Der dabei auftretende relativ hohe Stromverbrauch fällt bei dem verhältnismäßig kurzzeitigen Landevorgang nicht ins Gewicht. Außerdem ist mit einer solchen Anordnung eine feinfühlige Regelung der Federungseigenschaften nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromagne­ tisches Federbein der genannten Art dahingehend zu verbes­ sern, daß es einen geringen Stromverbrauch aufweist, der einen langzeitigen Einsatz ermöglicht, und daß die Fede­ rungseigenschaften in weiten Grenzen feinfühlig regelbar sind.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1; die Unteransprüche zeigen vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung.

Hiernach besteht das erfindungsgemäße elektromagnetische Federbein aus einer Kombination von Permanentmagneten und Elektromagneten, wobei die Elektromagnete auf einem rohr­ förmigen Wicklungsträger angeordnet sind, der in einem ring­ zylindrischen Hohlraum verschiebbar ist, durch welchen sich die Magnetfelder der Permanentmagnete erstrecken.

Erfindungsgemäß umfaßt eine elektromagnetisches Federbein eine Wicklungsanordnung sowie eine magnetische Einrichtung, wel­ che relativ zu der Wicklungsanordnung längs einer vorbe­ stimmten Achse bewegbar ist, wobei die magnetische Einrich­ tung einen Magnetkreis umfaßt.

Gemäß einem Merkmal des elektromagnetischen Federbeins umfaßt die Wicklungsanordnung mehrere Wicklungen, welche längs ei­ ner vorbestimmten Achse angeordnet sind, wobei der Magnet­ kreis zwei magnetische Felder erzeugt, welche in einem Ab­ stand längs der vorgegebenen Achse beabstandet sind.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung umfaßt die magne­ tische Einrichtung des elektromagnetischen Federbeins mehrere derartige magnetische Kreise, welche gleichwinklig nach­ einander angeordnet sind.

Gemäß einem weiteren Merkmal des elektromagnetischen Federbeins umfaßt die Magneteinrichtung eine zweiwandige Lagerstruktur mit einer äußeren Röhre aus einem ferromagnetischen Material und einem inneren Stab aus einem ferromagnetischen Material mehrere erste Paare von gegenüberliegenden Permanentmagne­ ten, wobei jedes der ersten Paare jeweils an der äußeren Röhre und an dem inneren Stab angebracht sind, mehrere, in ihrer Anzahl zu den mehreren ersten Paaren korrespondierende zweite Paare von gegenüberliegenden Permanentmagneten, wobei jedes der zweiten Paare ebenfalls an der äußeren Röhre und dem inneren Stab angebracht sind.

Gemäß einem weiteren speziellen Merkmal des elektromagne­ tischen Federbeins weist die äußere Röhre innere Wandungsmittel auf, welche ein zylindrische Bohrung ausbilden, welche zy­ lindrische Endbohrungsbereiche umfaßt, sowie einen mittleren zylindrischen Bohrungsbereich reduzierten Durchmessers, wo­ bei die inneren Wandungsmittel Endwandungsbereiche umfassen, die jeweils die zylindrischen Endbohrungsbereiche definie­ ren, und Übergangswandbereiche, welche jeweils weg von den zylindrischen Endbohrungsabschnitten zu dem mittleren zylin­ drischen Bohrungsbereich reduzierten Durchmessers kegelför­ mig verjüngt sind, und wobei der innere Stab jeweils End­ bereiche reduzierten Durchmessers und Bereiche aufweist, welche sich in Richtung auf die Endbereiche reduzierten Durchmessers kegelförmig verjüngen.

Gemäß einem anderen Merkmal des elektromagnetischen Federbeins umfaßt die magnetische Einrichtung einen Permanentmagneten und eine Lagerstruktur mit einem Stab aus einem ferromagne­ tischen Material, wobei der Stab einen reduzierten Durch­ messerbereich aufweist, sowie Bereiche, welche in Richtung auf den reduzierten Durchmesserbereich kegelförmig verjüngt sind, und wobei der Permanentmagnet sich in Eingriff mit dem reduzierten Durchmesserbereich und den kegelförmigen Berei­ chen, welche in Richtung auf den reduzierten Durchmesser­ bereich verjüngt sind, befindet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen elektromagnetischen Federbeins,

Fig. 2 einen Längsschnitt längs einer Längsachse des Federbeins in Betriebsverbindung mit einer Steuerungsanordnung,

Fig. 3 eine Teil-Schnittansicht einer elektromagnetischen Einrichtung des Federbeins,

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV von Fig. 3,

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie V-V von Fig. 3,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Stellung der magnetischen Einrichtung relativ zu der Wicklungs­ anordnung,

Fig. 7 eine weitere Stellung der magnetischen Einrichtung relativ zu der Wicklungsanordnung,

Fig. 8 eine andere Stellung der magnetischen Einrichtung relativ zu der Wicklungsanordnung,

Fig. 9 eine alternative Ausgestaltung der magnetischen Ein­ richtung, in ähnlicher Darstellung wie Fig. 3, und

Fig. 10 eine vereinfachte, schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der magnetischen An­ ordnung dem erfindungsgemäßen elektromagnetischen des Federbeins.

Im folgenden wird auf die Figuren, insbesondere auf die Fig. 1 Bezug genommen, diese zeigt ein elektromagnetisches Federbein 10 mit einem Hubsensor 12. Das elektromagnetische Federbein 10 umfaßt eine Wicklungsanordnung 14 und eine magnetische Ein­ richtung 16, welche relativ zu der Wicklungsanordnung längs einer Längsachse 18 bewegbar ist. Bei Verwendung in einer Fahrzeug-Aufhängungseinheit (Radaufhängung o. ä.) ist das elektromagnetische Federbein 10 zwischen einer Radanordnung und einer Fahrzeugkarosserie betriebsverbunden, wobei die Wick­ lungsanordnung 14 mit der korrespondierenden Radanordnung verbunden ist, während die magnetische Einrichtung 16 mit der Kraftfahrzeugkarosserie in Verbindung steht. Alternativ dazu kann die Wicklungsanordnung 14 mit der Fahrzeugkaros­ serie verbunden sein, während die magnetische Einrichtung 16 mit der zugeordneten Radanordnung verbunden ist.

Wie in Fig. 2 gezeigt, umfaßt die Wicklungsanordnung 14 eine Mehrzahl von Wicklungen (bei diesem Ausführungsbeispiel sechs Stück), 20, 22, 24, 26, 28 und 30, welche längs der Längsachse 18 angeordnet sind, sowie einen Wicklungsträger 32, welcher diese Wicklungen trägt.

Die magnetische Einrichtung 16 umfaßt eine zweiwandige La­ gerstruktur 34 mit einer äußeren Röhre 36 aus einem ferro­ magnetischen Material und einem inneren Stab 38 aus einem ferromagnetischen Material. Wie sich aus der nachfolgenden Beschreibung ergibt, umfaßt die magnetische Einrichtung 16 vier gleich-winkelmäßig beabstandete magnetische Kreise, welche jeweils zwei magnetische Felder erzeugen, welche in einem Abstand H längs der Längsachse 18 beabstandet sind.

Wie sich am besten aus den Fig. 3 und 4 ergibt, sind vier erste Paare von gegenüberliegenden Permanentmagneten 40 und 42, 44 und 46, 48 und 50 sowie 52 und 54 vorgesehen. Die Permanentmagnete dieser Paare sind jeweils an dem inneren Stab 38 und der äußeren Röhre 36 angebracht. Im einzelnen sind die Permanentmagneten 40, 44, 48 und 52 an dem inneren Stab 38 angebracht, während die Permanentmagneten 42, 46, 50 und 54 an der äußeren Röhre 36 gelagert sind. Wie am besten aus den Fig. 3 und 5 ersichtlich ist, sind vier zweite Paare von gegenüberliegenden Permanentmagneten 56 und 58, 60 und 62, 64 und 66 sowie 68 und 70 in axial fluchtender Ausrich­ tung zu der Längsachse 18 angeordnet und ein einem Abstand H längs der Längsachse 18 jeweils von den ersten Paaren von Permanentmagneten 40 und 42, 44 und 46, 48 und 50 sowie 52 und 54 beabstandet. Die Permanentmagneten jedes dieser zweiten Paare sind jeweils an dem inneren Stab 38 und der äußeren Röhre 36 befestigt. Im einzelnen sind die Magneten 56, 60, 64 und 68 an dem inneren Stab 38 angebracht, während die Magneten 58, 62, 66 und 70 an der äußeren Röhre 36 ange­ bracht sind.

Es ergibt sich somit, daß das Paar von Magneten 40 und 42 mit dem zu diesem ausgerichteten Paar von Magneten 56 und 58, der äußeren Röhre 36 und dem inneren Stab 38 zusammen­ wirkt, um einen ersten Magnetkreis zu bilden. Das Paar von Magneten 44 und 46 wirkt mit dem zugeordneten Paar von Ma­ gneten 60 und 62, der äußeren Röhre 36 und dem inneren Stab 38 zusammen, um einen zweiten Magnetkreis zu bilden. Das Paar von Magneten 48 und 50 wirkt mit den zugeordneten Ma­ gneten 64 und 66, der äußeren Röhre 36 und dem inneren Stab 38 zusammen, um einen dritten Magnetkreis zu bilden. Das Paar von Magneten 52 und 54 wirkt mit dem zugeordneten Paar von Magneten 68 und 70, der äußeren Röhre 36 und dem inneren Stab 38 zusammen, um einen vierten Magnetkreis zu bilden.

Wie in Fig. 3 dargestellt, wird ein radial nach innen ge­ richtetes magnetisches Feld B₁, wie durch die magnetischen Feldlinien dargestellt, zwischen jedem der ersten Paare von Magneten erzeugt, während ein radial nach außen gerichtetes Magnetfeld B₂, wie durch die magnetischen Feldlinien ge­ zeigt, zwischen jeden der Paare von zweiten Magneten erzeugt wird.

Wie in Fig. 2 dargestellt, weist die magnetische Einrichtung 16 eine Staubabdeckung 74 auf, welche fest mit der äußeren Röhre 36 gekoppelt ist. Die Staubabdeckung 74 umfaßt einen Zylinder 76 mit einer zylindrischen Innenwandung 78, welche eine zylindrische Bohrung 80 definiert. Ein Endverschluß 82 ist fest mit dem Zylinder 76 verbunden, um die zylindrische Bohrung 80 zu schließen. Die Staubabdeckung 74 umfaßt einen nach innen vorstehenden Träger 84, welcher fest mit dem Endverschluß 82 verbunden ist. Der nach innen vorstehende Träger 84 ist fest mit dem inneren Stab 38 an dessen einem Ende verbunden. Der Wicklungsträger 32 umfaßt eine Hülse 86, um welche die Wicklungen 20, 22, 24, 26, 28 und 30 gewickelt sind. Die Hülse 86 erstreckt sich durch einen ringförmigen Raum zwischen der äußeren Röhre 36 und dem inneren Stab 38, so daß sie sich durch die Magnetfelder B₁ und B₂ erstreckt. Jede der Wicklungen 20, 22, 24, 26, 28 und 30 weist eine axiale Abmessung auf, welche geringer ist als der Abstand H.

Um eine glatte Bewegung der magnetischen Einrichtung 16 relativ zu der Wicklungsanordnung 14 in Richtung der Längs­ achse zu ermöglichen, umfaßt die magnetische Einrichtung 16 ein Lagerelement 88, welches fest an dem inneren Stab 38 angebracht ist und sich in Eingriff mit der Hülse 86 befin­ det, während der Wicklungsträger 32 ein Lagerelement 90 um­ faßt, welches sich in Eingriff mit der inneren zylindrischen Wandung 78 des Zylinders 76 der Staubabdeckung 74 befindet. Bevorzugterweise ist ein ringförmiges Abstandselement 92 mit dem inneren Stab 38 gekoppelt und zwischen den Magnete 40, 44, 48 und 52 und den Magneten 56, 60, 64 und 68 angeordnet. Dieses ringförmige Abstandselement 92 umfaßt ein Lagerele­ ment 94, welches sich in Eingriff mit der Hülse 86 des Wick­ lungsträgers 32 befindet.

Der sich nach innen erstreckende Träger 84 weist einen ein­ stückig ausgebildeten Bolzen 96 auf, während der Wicklungs­ träger einen einstückig ausgebildeten Bolzen 98 umfaßt. Wie in Fig. 1 gezeigt, befinden sich zwei Arme 100, 102 in Ver­ bindung mit den Bolzen 96 und 98. Mit diesen Armen 100 und 102 ist der Hubsensor 12 mit der magnetischen Einrichtung 16 und der Wicklungsanordnung 14 betriebsverbunden.

Durch die Steuerung einer Steuereinheit 110 ist jede der Wicklungen 20, 22, 24, 26, 28 und 30 über einen variablen Widerstand in einer Stoßdämpfungs-Betriebsart kurzgeschlos­ sen. In dieser Stoßdämpfungs-Betriebsart induziert die ma­ gnetische Einrichtung 16 relativ zu der Wicklungsanordnung 14 einen elektrischen Strom in den Wicklungen, welcher durch die magnetischen Felder B₁ und B₂ fließt, wobei der elek­ trische Strom in Wärme umgewandelt wird, wenn er durch den variablen Widerstand fließt. Dies führt zu dem Ergebnis, daß eine Dämpfungskraft erzeugt wird.

Unter der Steuerung der Steuereinheit 110 wird jede der Wicklungen 20, 22, 24, 26, 28 und 30 nach vorne oder rück­ wärts gerichtet in einer Fahrzeugkarosserie-Höhensteuerungs-Be­ triebsart vorgespannt. Während der nach vorne gerichteten Vorspannung fließt ein elektrischer Strom in einer Richtung durch die Wicklung, während in der entgegengesetzten Vor­ spannung ein elektrischer Strom die Wicklung in der entge­ gengesetzten Richtung durchfließt.

Nachfolgend wird anhand der Fig. 6, 7 und 8 die grundsätz­ liche Steuerungsweise der Zuführung von elektrischen Strom zu der Wicklungsanordnung 14 kurz erläutert.

Die Fig. 6 zeigt eine verlängerte oder ausgestreckte Stel­ lung der magnetischen Einrichtung 16 relativ zu der Wick­ lungsanordnung 14. In dieser Stellung sind zwei Wicklungen 20 und 22, welche in dem magnetischen Feld B₁ angeordnet sind (Gruppe I) und zwei Wicklungen 26 und 28, welche in dem magnetischen Feld B₂ (Gruppe II) angeordnet sind, in unter­ schiedliche Richtungen vorgespannt und damit energiebeauf­ schlagt. Eine Zuführung von elektrischem Strom zu den ande­ ren Wicklungen 24 und 30, welche nicht in den magnetischen Feldern B₁ und B₂ angeordnet sind, ist unterbrochen.

Die Fig. 7 zeigt eine neutrale Position der magnetischen Einrichtung 16 relativ zu der Wicklungsanordnung 14. In die­ ser Stellung sind drei Wicklungen 20, 22 und 24 in dem mag­ netischen Feld B₁ angeordnet, während die anderen drei Wick­ lungen 26, 28 und 30 in dem magnetischen Feld B₂ angeordnet sind. Somit werden die Wicklungen 20, 22 und 24 (Gruppe I) und die Wicklungen 26, 28 und 30 (Gruppe 11) in unter­ schiedliche Richtungen vorgespannt und somit mit Energie be­ aufschlagt.

Die Fig. 8 zeigt eine zurückgezogene Stellung der magneti­ schen Einrichtung 16 relativ zu der Wicklungsanordnung 14. In dieser Stellung sind zwei Wicklungen 20 und 24 in dem magne­ tischen Feld B₁ angeordnet, während die zwei Wicklungen 28 und 30 in dem magnetischen Feld B₂ angeordnet sind. Somit werden die Wicklungen 22 und 24 (Gruppe I) und die Wicklun­ gen 28 und 30 (Gruppe II) in entgegengesetzte Wicklungen vorgespannt und somit mit Energie beaufschlagt. Eine Zu­ führung von elektrischem Strom zu den anderen Wicklungen 20 und 26 ist dabei unterbrochen.

Eine Umschaltung unter diesen drei Anordnung erfolgt unter der Steuerung der Steuereinheit 110. Die Steuereinheit 110 ist mit dem Hubsensor 12 verbunden, sowie mit einem Be­ schleunigungssensor 112 und einem Lastsensor 114. Der Hub­ sensor 12 ermittelt einen Hub oder eine Versetzung einer Be­ wegung der magnetischen Einrichtung 16 relativ zu der Wick­ lungsanordnung 14 und erzeugt ein hubanzeigendes Signal, welches den ermittelten Hub wiedergibt. Der Beschleunigungs­ sensor 112 ermittelt eine vertikale Beschleunigung einer Be­ wegung der magnetischen Einrichtung 16 relativ zu der Wick­ lungsanordnung 114 und erzeugt ein eine Beschleunigung an­ zeigendes Signal, welches die festgestellte Beschleunigung wiedergibt. Dieses eine Beschleunigung anzeigende Signal wird in der Steuereinheit 110 verwendet, um eine Vertikal­ geschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie abzuleiten. Der Last­ sensor 114 ermittelt eine Belastung, welcher die magnetische Einrichtung 16 und die Wicklungsanordnung 14 längs der Längsachse 18 ausgesetzt sind und erzeugt ein eine Belastung anzeigendes Signal, welches die ermittelte Belastung wie­ dergibt. Die Signale des Hubsensors 12, des Beschleunigungs­ sensors 112 und des Lastsensors 114 werden der Steuereinheit 110 zugeführt.

Die Steuereinheit 110 ist so ausgebildet, daß sie das elek­ tromagnetische Federbein 10 in Abhängigkeit von einem huban­ zeigenden Signal des Hubsensors in der Fahrzeugkarosserie-Hö­ hensteuerungs-Betriebsart steuert, und das elektromagne­ tische Federbein 10 in Abhängigkeit von einem eine Beschleu­ nigung anzeigende Signal und einem eine Belastung anzei­ genden Signal von dem Beschleunigungssensor 112 und dem Lastsensor 114 in einer Stoßdämpfungs-Betriebsart steuert.

In der Stoßdämpfungs-Betriebsart wird der variable Wider­ stand in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Steuerlogik eingestellt, welche auf dem Beschleunigungssignal und dem Belastungssignal basiert. Als Ergebnis kann die Dämpfungs­ kraft in Abhängigkeit von der Vertikalgeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie und der Belastung variiert werden. Es ist zu erwähnen, daß in dieser Stoßdämpfungs-Betriebsart kein elektrischer Stromverbrauch erfolgt.

In der Fahrzeug-Höhensteuerungsbetriebsart sind Größe und Richtung einer Kraft, welche in dem elektromagnetischen Federbein 10 erzeugt werden, durch Vorwahl der Richtung und der Größe des elektrischen Stro­ mes, welcher der Wicklungsanordnung 14 zugeführt wird, va­ riabel. Wenn die Steuerung der Kraft so ist, daß eine Ver­ änderung in dem Bodenabstand der Fahrzeugkarosserie jeweils ausgeglichen wird, wird eine Bodenfreiheit der Fahrzeug­ karosserie beibehalten. Wenn die Steuerkraft so ist, daß die Übertragung einer Eingangskraft von der Straßenoberfläche auf die Fahrzeugkarosserie jeweils ausgeglichen wird, wird die Höhe der Fahrzeugkarosserie beibehalten.

Es ist jetzt verständlich, daß das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel eines elektromagnetischen Federbeins eine ausreichend große Kraft erzeugt, unabhängig von der Länge des Hubes der magnetischen Einrichtung relativ zu der Wick­ lungsanordnung, da die Länge des magnetischen Weges in jedem der Magnetkreise unverändert belassen wird, auch wenn eine Zunahme des Hubes erforderlich ist.

Beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ist es nicht er­ forderlich, ständig elektrischen Strom allen Wicklungen der Wicklungsanordnung zuzufügen, um die Kraft zu erzeugen, wo­ durch sich eine Reduzierung des elektrischen Energiever­ brauchs ergibt.

Obwohl bei dem Ausführungsbeispiel Permanentmagneten ver­ wendet wurden, können diese erfindungsgemäß auch durch Elek­ tromagneten ersetzt werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Wicklungszahl der Wick­ lungen 20, 22, 24, 26, 28 und 30 die gleiche. Falls ge­ wünscht, können die Wicklungen auch unterschiedliche Wick­ lungszahlen aufweisen. In diesem Falle ist es möglich, die Kraft, welche durch das elektromagnetische Federbein aufge­ bracht wird, in Abhängigkeit von der Stellung des Federbeins variieren.

Bei Verwendung einer größeren Anzahl von Wicklungen mit ver­ ringerten axialen Abmessungen ist es möglich, den Abstand H zu verringern. Mit einem derartig reduzierten Abstand kön­ nen, da der Widerstand in dem magnetischen Weg abnimmt, Ma­ gneten mit einem vergrößerten Bereich verwendet werden. Dies führt zu einer Erhöhung der durch elektromagnetische Federbein erzeugten Kraft.

Die Fig. 9 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer magnetischen Einrichtung 116, welches so ausgebildet ist, daß ein wirksamer Querschnittsbereich eines magnetischen Weges durch eine äußere Röhre 36 aus einem ferromagnetischen Material vergrößert wird und ein wirksamer Querschnittsbe­ reich eines magnetischen Weges durch einen inneren Stab 38 aus einem ferromagnetischen Material vergrößert wird. Die äußere Röhre 36 und der innere Stab 38 wirken miteinander zusammen, um eine doppelwandige Lagerstruktur 34 zu bilden. Durch die vergrößerten Querschnittsbereiche der magnetischen Wege weist der Magnetkreis einen verminderten Widerstand auf, wodurch magnetische Felder mit einer erhöhten Stärke erzeugt werden.

Wie in Fig. 9 dargestellt, weist die äußere Röhre 36 eine innere Wandung 120 auf, welche eine zylindrische Bohrung 122 bildet. Die zylindrische Bohrung 122 umfaßt zwei zylindri­ sche Endbohrungsabschnitte 124 und 126 und einen mittleren zylindrischen Bohrungsbereich 128 reduzierten Durchmessers. Die innere Wandung 120 der äußeren Röhre 36 umfaßt zwei End­ wandungsbereiche 130 und 132, welche jeweils die zylindri­ schen Endbohrungsabschnitte 124 und 126 bilden. Die innere Wandung 120 umfaßt weiterhin zwei Übertragungswandbereiche 134 und 136. Die Übertragungswandbereiche 134 verändern sich kegelförmig von dem zylindrischen Endbohrungsbereich 124 in Richtung auf den mittleren Zylinderbohrungsbereich 128 re­ duzierten Durchmessers. Der andere Übertragungswandbereich 126 verjüngt sich kegelförmig weg von dem anderen zylindri­ schen Endbohrungsbereiche 126 in Richtung auf den mittleren Zylinderbohrungsbereiche 128 mit reduziertem Durchmesser. Der innere Stab 38 weist Endbereiche 138 und 140 mit reduziertem Durchmesser auf, sowie Bereiche 142 und 144, welche sich je­ weils in Richtung auf die Endbereiche 148 und 140 mit redu­ ziertem Durchmesser kegelförmig verjüngen.

Ähnlich dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel sind vier erste Paare von gegenüberliegenden Permanentmagneten 40 und 42, 44 und 46, 48 und 50 sowie 52 und 54 zwischen der äu­ ßeren Röhre 36 und dem inneren Stab 38 angeordnet, sowie vier zweite Paare von gegenüberliegenden Permanentmagneten 56 und 58, 60 und 62, 64 und 666 sowie 68 und 70, welche zwischen der äußeren Röhre 36 und dem inneren Stab 38 an­ geordnet sind. Gemäß der Darstellung der Fig. 9 umfaßt jedes der ersten Paare einen Magnet 40 oder 48, welcher sich in Eingriff mit dem einen reduzierten Durchmesser aufweisenden Endbereich 138 des inneren Stabes 38 und des benachbarten verjüngten Bereiches 142 befindet, während der andere Magnet 42 oder 50 sich mit dem Endwandungsbereich 130 und dem be­ nachbarten Übergangswandbereiche 134 in Eingriff befindet. Jedes der zweiten Paare weist einen Magneten 56 oder 64 auf, welcher sich in Eingriff mit dem Endbereiche 140, welcher einen reduzierten Durchmesser aufweist, des inneren Stabes 38 und dem benachbarten verjüngten Bereich 144 befindet, während der andere Magnet 58 oder 60 sich mit dem Endwan­ dungsbereiche 132 und dem benachbarten Übergangswandbereiche 136 in Eingriff befindet.

Durch die oben beschriebene Ausgestaltung der magnetischen Einrichtung ist ein ausreichend großer Querschnittsbereich eines magnetischen Weges vorgesehen, ohne daß sich eine Zu­ nahme des äußeren Durchmessers des inneren Stabes und der äußeren Röhre ergibt, wodurch das Auftreten einer magneti­ schen Sättigung verhindert wird.

Die Fig. 10 zeigt in einer schematischen Darstellung, wie die Merkmale des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels in einer magnetischen Einrichtung der Bauart verwendet werden, welche bei einer elektromagnetischen Strebe verwendet wird, welche in der JP-OS 2-37016 beschrieben ist, welche die Priorität des US-Anmeldung Nr. 200,025 vom 27. Mai 1988 be­ ansprucht.

Wie in Fig. 10 gezeigt, weist eine magnetische Einrichtung 150 einen Permanentmagneten 152 auf, sowie eine Lagerstruk­ tur in Form eines Stabs 154 aus einem ferromagnetischen Ma­ terial. Der Stab 154 weist einen Bereiche 156 mit reduzier­ tem Durchmesser auf, sowie Bereiche 158 und 160, welche sich kegelförmig in Richtung auf den Durchmesser reduzierten Be­ reiche 156 verjüngen. Der Permanentmagnet 152 befindet sich in Eingriff mit dem Bereich 156 reduzierten Durchmessers und den kegelförmig verjüngten Bereichen 158 und 160.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbei­ spiele beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann im Rahmen der Erfindung vielfältige Abwandlungs- und Modifi­ kationsmöglichkeiten.

Claims (11)

1. Elektromagnetisches Federbein, mit
einer Spulenanordnung (14) und
einer zu der Spulenanordnung (14) auf einer vorgegebenen Längsachse (18) bewegbaren magnetischen Einrichtung (16),
dadurch gekennzeichnet, daß
die magnetische Einrichtung (16) als doppelwandiges Lagerteil mit einem äußeren Rohr (36) aus ferromag­ netischem Material und einem inneren Stab (38) aus ferromagnetischem Material ausgebildet ist, und die Spulenanordnung (14) einen Wicklungsträger (32) auf­ weist, der mehrere Wicklungen (20, 22, 24, 26, 28) trägt und längs der vorgegebenen Achse (18) verschiebbar zwischen dem äußeren Rohr (36) und dem inneren Stab (38) angeordnet ist,
mehrere erste Paare von gegenüberliegenden Permanentmag­ neten (40 und 42, 44 und 46, 48 und 50, 52 und 54) an dem inneren Stab (38) und dem äußeren Rohr (36) ange­ bracht und zum Bilden eines nach innen gerichteten magnetischen Feldes (B1) zwischen dem äußeren Rohr (36) und dem inneren Stab (38) im Winkelabstand hinterein­ ander angeordnet sind, während eine entsprechende Anzahl von zweiten Paaren gegenüberliegender Permanentmagnete (56 und 58, 60 und 62, 64 und 66, 68 und 70) an dem inneren Stab (38) und dem äußeren Rohr (36) angebracht und zum Bilden eines nach außen gerichteten magnetischen Feldes (B2) zwischen dem äußeren Rohr (36) und dem inneren Stab (38) im Winkelabstand hintereinander angeordnet sind, und daß
die ersten und die zweiten Paare von Permanentmagneten axial ausgerichtet und in einem gegenseitigen Abstand (H) auf der vorgegebenen Längsachse (18) angeordnet sind, wobei jede der Wicklungen (20, 22, 24, 26, 28) eine geringere axiale Abmessung als der gegenseitige Abstand (H) der Magnete aufweist.

2. Elektromagnetisches Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Paare von Permanentmag­ neten (40 und 42, 44 und 46, 48 und 50, 52 und 54) mit dem jeweils ausgerichteten Paar der zweiten Paare von Permanentmagneten (56 und 58, 60 und 62, 64 und 66, 68 und 70), dem äußeren Rohr (36) und dem inneren Stab (38) zur Ausbildung eines Magnetkreises zusammenwirken.

3. Elektromagnetisches Federbein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklungsträger (32) von einer Hülse (86) gebildet wird, um welche die Wicklungen (20, 22, 26, 28, 30) gewickelt sind, wobei die Hülse (84) sich durch das Magnetfeld erstreckt, welches durch jedes der ersten Paare von Permanentmagneten (40 und 42, 44 und 46, 48 und 50, 52 und 54) gebildet wird, und durch das magnetische Feld, welches durch jedes der zweiten Paare von Permanentmagneten (56 und 58, 60 und 62, 64 und 66, 68 und 70) gebildet wird.

4. Elektromagnetisches Federbein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Einrichtung (16) eine Staubabdeckung (74) aufweist, welche fest mit dem inneren Rohr (36) gekoppelt ist, wobei die Staubabdeckung (74) einen Zylinder (76) mit einer zylindrischen Innenwandung (78), welche eine zylindrische Bohrung (80) definiert, aufweist, sowie einen Endverschluß (82), welcher fest mit dem Zylinder (76) gekoppelt ist, um die zylindrische Bohrung (80) zu schließen, und einen nach innen sich erstreckenden Träger (84), welcher fest mit dem Endverschluß (82) verbunden ist und an seinem einen Ende fest mit dem inneren Stab (38) gekoppelt ist.

5. Elektromagnetisches Federbein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Ein­ richtung (16) ein ringförmiges Abstandselement (92) auf­ weist, welches mit dem Stab (38) gekoppelt ist und zwi­ schen den ersten Paaren von Permanentmagneten (40 und 42, 44 und 46, 48 und 50, 52 und 54) und den zweiten Paaren von Permanentmagneten (56 und 58, 60 und 62, 64 und 66, 68 und 70) angeordnet ist.

6. Elektromagnetisches Federbein nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Einrichtung (16) ein Lagerelement (88) enthält, welches fest an dem inneren Stab (38) an dessen gegenüberlie­ gendem Ende befestigt ist und sich in Eingriff mit der Hülse (86) des Wicklungsträgers (32) befindet, wobei der Wicklungsträger (32) ein Lagerelement (90) aufweist, welches sich in Eingriff mit der zylindrischen Innenwan­ dung (78) des Zylinders (76) der Staubabdeckung (74) befindet.

7. Elektromagnetisches Federbein nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Ab­ standselement (92) ein Lagerelement (94) aufweist, welches sich in Eingriff mit der Hülse (86) des Wick­ lungsträgers (32) befindet.

8. Elektromagnetisches Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Einrichtung (116) einen Permanentmagneten sowie eine Lagerstruktur be­ sitzt, welche einen Stab (38) aus ferromagnetischem Ma­ terial aufweist, wobei der Stab (38) einen Bereich mit reduziertem Durchmesser sowie Bereiche, welche sich zu dem Bereich reduzierten Durchmessers hin kegelförmig verjüngen, aufweist, wobei der Permanentmagnet sich in Eingriff mit dem Bereich reduzierten Durchmessers und den Bereichen, welche sich in Richtung auf den Bereich mit reduziertem Durchmesser hin verjüngen, befindet.

9. Elektromagnetisches Federbein nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Röhre (36) innere Wandungsmittel (120) enthält, welche eine zylindrische Bohrung (122) bilden, welche zylindrische Endbohrungs­ bereiche (124 und 126) und einen mittleren Zylinder­ bohrungsbereich (128) mit reduziertem Durchmesser auf­ weist, wobei die inneren Wandungsmittel (120) Endwan­ dungsbereiche (130, 132) besitzen, die jeweils die zylindrischen Endbohrungsbereiche (124, 126) definieren, sowie Übergangswandbereiche (134, 136), welche jeweils kegelförmig weg von den zylindrischen Endbohrungsbe­ reichen (124, 126) in Richtung auf den mittleren zylin­ drischen Bohrungsbereich mit reduziertem Durchmesser ausgebildet sind, wobei der innere Stab (38) Endbereiche (138, 140) mit reduziertem Durchmesser aufweist, sowie Bereiche (142, 144), welche sich jeweils kegelförmig zu den Endbereichen (138, 140) reduzierten Durchmessers hin erstrecken. (Fig. 9).

10. Elektromagnetisches Federbein nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Paar der mehreren ersten Paare von gegenüberliegenden Permanentmagneten (40 und 42, 44 und 46, 48 und 50, 52 und 54) einen Magneten aufweist, welcher sich mit einem der einen reduzierten Durchmesser aufweisenden Endbereiche (138, 140) des inneren Stabs (38) und dem benachbarten Bereich (142, 144), welcher sich in Richtung auf den einen Endbereich (138, 140) reduzierten Durchmessers hin verjüngt, in Eingriff be­ findet und wobei der andere Magnet sich mit einem der Endwandungsbereiche (130, 132) und einem der benach­ barten Übertragungswandbereiche (134, 136) in Eingriff befindet.

11. Elektromagnetisches Federbein nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Paar der mehreren zweiten Paare von gegenüberliegenden Permanentmagneten (56 und 58, 60 und 62, 64 und 66, 68 und 70) einen Magneten enthält, welcher sich mit dem anderen Endbereich (138, 140) reduzierten Durchmessers des inneren Stabes (38) und dem benachbarten, in Richtung auf den anderen Endbereich (138, 140) reduzierten Durchmessers kegel­ förmig verjüngt ausgebildeten Bereich in Eingriff be­ findet, und daß sich der andere Magnet mit dem anderen der Endwandungsbereiche (130, 132) und dem benachbarten Übertragungswandbereich (134, 136) in Eingriff befindet.