Elektromagnet und Verriegelungseinheit mit Elektromagnet

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten, insbesondere für eine Verriegelungseinrichtung, wobei der Elektromagnet eine Wicklungen von elektrischen Strom leitendem Draht tragende Spule und einen in einem Ankerraum beweglich gelagerten Anker aufweist und der Anker bei Strombeaufschlagung gegen die Kraft einer Rückstellfeder bewegbar ist und wobei der Elektromagnet zusätzlich zur mechanisch wirkenden Rückstellfeder eine magnetisch wirkende Rückstellvorrichtung aufweist sowie eine einen Elektromagneten aufweisende Verriegelungseinrichtung.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten beziehungsweise eine Verriegelungseinheit mit Elektromagnet, wobei der Elektromagnet eine Wicklung von elektrischen Strom leitendem Draht tragende Spule und einen in einem Ankerraum beweglich gelagerten Anker aufweist, wobei der Anker bei Strombeaufschlagung gegen die Kraft einer Rückstellfeder bewegbar ist.

[0002] Aus dem Stand der Technik ist die europäische Patentanmeldung 2 033 859 bekannt. Hier ist eine Verriegelungseinrichtung für eine Welle eines Lenksystemes eines Fahrzeuges mit einem Elektromagneten beschrieben, bei welchem ein Sperrelement, welches von Elektromagneten betätigt wird, derart beaufschlagt wird, dass die Welle formschlüssig lösbar an einem fahrzeugfesten Bauteil festlegbar ist. Es werden Energiespeicher zur automatischen Verriegelung der Welle bei einer Fehlfunktion des Lenksystemes vorgeschlagen, diese Energiespeicher sind als Schraubenfedern ausgebildet.

[0003] Die redundante Ausgestaltung mit (mindestens) zwei Energiespeichern bewirkt eine hohe Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit der gesamten Verriegelungseinrichtung beziehungsweise des Elektromagneten. Die Lösungen nach dem Stand der Technik bedingen eine entsprechende Bauform, da die vorgesehenen Rückstellfedern entsprechendes Bauvolumen beanspruchen und unter Umständen auch räumlich voneinander beabstandet angeordnet werden müssen, um sich nicht gegenseitig zu behindern. Dabei ist zu beachten, dass die gleichartige Ausgestaltung dieser Energiespeicher grundsätzlich die Gefahr in sich birgt, dass eine mechanische Überbelastung, die eine erste Feder zerstört hat, gegebenenfalls auch die zweite Feder zerstört. Eine solche Anordnung ist also in speziellen Stresssituationen nicht geeignet, ein ausreichend hohes Sicherheitsniveau zur Verfügung zu stellen, insbesondere dann, wenn die Überbelastung länger andauernd und gleichartig ist und deswegen eine erste Rückstellfeder bereits zerstört hat.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, den Stand der Technik zu verbessern.

[0005] Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass von einem Elektromagneten wie eingangs beschrieben ausgegangen wird, der insbesondere für eine Verriegelungsvorrichtung geeignet ist, wobei der Elektromagnet zusätzlich zur mechanisch wirkenden Rückstellfeder eine magnetisch wirkende Rückstellvorrichtung aufweist.

[0006] Die Erfindung schlägt weiterhin eine redundante Ausgestaltung der Rückstellmechanismen beziehungsweise Energiespeicher vor und kombiniert die mechanisch wirkende Rückstellfeder mit einer magnetisch wirkenden Rückstellvorrichtung. Durch die redundante Ausgestaltung (gegebenenfalls können natürlich auch mehrere magnetisch wirkende Rückstellvorrichtungen alleine oder auch mit einer mechanisch wirkenden Rückstellfeder kombiniert werden) wird ein höheres Zuverlässigkeitsniveau erreicht, da bei dem Ausfall einer Rückstellfeder noch die Rückstellvorrichtung vorhanden ist, beziehungsweise umgekehrt, die Rückstellfeder noch einsetzbar ist, falls in der magnetisch wirkenden Rückstellvorrichtung Fehlfunktionen auftreten sollten. Dass die Wirkmechanismen der beiden Rückstellanordnungen (Rückstellfeder bzw. Rückstellvorrichtung) grundlegend unterschiedlich sind - die eine funktioniert aufgrund der mechanisch wirkenden federnden Eigenschaft einer Rückstellfeder, die magnetisch wirkende Rückstellvorrichtung nutzt anziehende beziehungsweise abstoßende Magnetkräfte aus - führt im Überlastfall nicht zwingend zu einer hohen Beanspruchung oder Zerstörung beider Rückstellmechanismen. Eine hohe Schaltfrequenz belastet gegebenenfalls eine Rückstellfeder mechanisch erheblich, die magnetisch wirkende Rückstellvorrichtung wird hingegen kaum belastet! Hierdurch wird eine erhebliche Verbesserung in der Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Elektromagneten einerseits, aber auch der mit den Elektromagneten ausgestatteten Verriegelungseinrichtungen andererseits erreicht.

[0007] Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt darin, dass in geeigneter weise magnetische beziehungsweise magnetisierbare Materialien beziehungsweise Bauteile kombiniert werden. Dabei werden einerseits Permanentmagnete zusammen mit Permanentmagneten, andererseits aber auch Permanentmagnete zusammen mit ferro- oder ferrimagnetischen Materialien eingesetzt. Auch ist eine Kopplung von jeweils ferro- beziehungsweise ferrimagnetischen Materialien miteinander möglich.

[0008] Eine als günstig angesehene Ausführungsform des Elektromagneten sieht vor, dass die Wirkrichtung der Rückstellfeder und die Wirkrichtung der Rückstellvorrichtung nach Abschalten des durch die Spule fließenden elektrischen Stromes gleichgerichtet sind. Diese Ausführungsform führt zu einer Addition der Rückstellkräfte und verbessert somit wesentlich die Funktion der Rückstellvorrichtung. Zudem wird somit auch garantiert, dass bei Ausfall eines der beiden Systeme, beispielsweise Ausfall der mechanisch wirkenden Rückstellanordnung deren Funktion durch die magnetisch wirkende Rückstellanordnung übernommen werden kann. Diese Redundanz im System verbessert zusätzlich dessen Betriebssicherheit und reduziert die Ausfallwahrscheinlichkeit.

[0009] In einer als vorteilhaft angesehenen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Rückstellfeder und die Rückstellvorrichtung redundante Energiespeicher bilden oder darstellen, die in der mit Strom beaufschlagten Stellung des Elektromagneten mit Energie geladen werden. Nach Abschalten des Stroms bewirkt die Energiebeaufschlagung beziehungsweise die Freisetzung der Energie aus den Energiespeichern eine automatische Bewegung des Ankers und der gegebenenfalls vom Anker getragenen oder bewegten Elemente in eine zuvor definierte Rückstellposition.

[0010] In einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rückstellvorrichtung von einem am Elektromagneten bezüglich des bewegbaren Ankers feststehenden Rückstellelement und einem sich auf dem Anker mitbewegenden oder durch den Anker bewegten mit dem ersten Rückstellelement zusammenwirkenden zweiten Rückstellelement gebildet ist. Die Rückstellelemente sind dabei bevorzugt ferro-, ferri- oder permanentmagnetisch ausgebildet.

[0011] Möglich ist selbstverständlich auch eine Kombination von permanentmagnetischen Rückstellelementen mit aus ferro- oder ferrimagnetischen Materialien gebildeten Rückstellelementen. Wird eines der Rückstellelemnte beispielsweise durch einen Permanentmagneten zur Verfügung gestellt und das mit diesem zusammenwirkende Rückstellelement aus einem ferromagnetischen Material gebildet, so bewirkt die Anziehungskraft des Permanentmagneten eine Bewegung des ferromagnetischen Rückstellelementes. Gleiches gilt, wenn das feststehende Rückstellelement aus ferromagnetischem Material gebildet ist, während das bewegbare Rückstellelement als Permanentmagnet ausgebildet ist. Hierbei wird jeweils das mit dem entsprechenden Rückstellelement ausgerüstete Teil der Rückstellvorrichtung durch die Magnetkräfte bewegt.

[0012] In einer weiteren Variante wird die geschickte Anordnung der Polungen oder Rückstellelemente genutzt, um die Bewegung der Rückstellelemente zu gewährleisten. Die Bewegung wird hierbei aufgrund der Abstoßungs- beziehungsweise Anziehungskräfte der verwendeten Magneten und des damit gekoppelten Ankers beziehungsweise der daran angeordneten Elemente realisiert.

[0013] Als günstig wird angesehen, wenn erstes und zweites Rückstellelement in Gegenüberstellung beziehungsweise Opposition zueinander angeordnet sind. Um die Bewegung des Ankers in die Rückstellposition nach Abschalten des Elektromagneten zu bewirken, wird hierbei die Ausrichtung der Pole so gewählt, dass diese in erstem und zweitem Rückstellelement entweder die gleiche oder eine entgegengesetzte Ausrichtung aufweisen. Durch Beaufschlagung des Elektromagneten werden erstes und zweites Rückstellelement und damit auch die Pole relativ zueinander verschoben. Nach Abfallen des Elektromagneten ergibt sich die Bewegung des Ankers entweder durch die Abstoßungskräfte gleicher oder die Anziehungskraft verschiedener Pole.

[0014] Bezüglich der Anordnung der Rückstellelemente ergibt sich eine Vielzahl von Möglichkeiten. In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindest eines der Rückstellelemente, bevorzugt jedoch beide, im oder am Ankerraum beziehungsweise innerhalb der Spule angeordnet sind. Durch eine solche Anordnung wird ein leichtes Einbauen des Elektromagneten realisiert. Gleichzeitig ist es möglich, dass die eingesetzten magnetischen Rückstellelemente die gleichen Bauteile zur Führung ihrer Magnetfeldlinien nützen, die auch bei der Bestromung der Spule das Magnetfeld führen. Dabei ist zu beachten, dass unter Umständen die Magnetfeldlinien im bestromten und nichtbestromten Zustand gerade andersrum verlaufen.

[0015] Neben der Anordnung am oder im Ankerraum beziehungsweise innerhalb der Spule besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, dass die Rückstellelemente außerhalb der Spule beziehungsweise des Ankerraums vorgesehen sind. Die Rückstellelemente können hierbei beispielsweise in einem von dem Anker beziehungsweise einem vom Anker dort angeordneten Element durchlaufenen Raum vorgesehen werden. Während eines der Rückstellelemente ortsfest angeordnet ist, ist das andere Rückstellelement beweglich, insbesondere aufgrund der Bewegung des Ankers beweglich ausgebildet beziehungsweise angeordnet. Bei einer Bewegung des Ankers wird das erste Rückstellelement somit relativ zum zweiten Rückstellelement bewegt. Hierbei sind, insbesondere bei der Verwendung von Kombinationen aus Permanentmagneten und ferromagnetischen Materialien mehrere Positionierungsmöglichkeiten denkbar. Zum einen kann das permanentmagnetische Rückstellelement ortsfest ausgebildet werden und demgegenüber das aus dem ferromagnetischen Material gebildete Rückstellelement bewegbar ausgebildet sein. Gleichermaßen möglich und umfasst ist die Anordnung eines beweglichen permanentmagnetischen Rückstellelementes und demgegenüberstehend ein feststehendes, also ortsfest angeordnetes Rückstellelement aus einem ferromagnetischen Material.

[0016] In den vorgenannten Anordnungen der Rückstellelemente besteht zusätzlich in einer weiteren Variante die Möglichkeit, das zweite, auf der Ankerstange sitzende Rückstellelement an der Außenseite der Spule, insbesondere diese ringförmig umgebend anzuordnen. Die Polung (N - S) ist dabei zum Beispiel parallel (axial) zur Bewegungsrichtung des Ankers. Hierbei ist auch vorgesehen, dass eines der Rückstellelemente durch den Magnetkern selbst gebildet wird, während das zweite Rückstellelemente am Anker beziehungsweise an der Ankerstange vorgesehen ist und mit dem ersten, durch den Magnetkern gebildeten Rückstellelement in Wechselwirkung tritt. Hierbei kann vorgesehen werden, dass der Magnetkern aus einem weichmagnetischen beziehungsweise ferro- oder ferrimagnetischen Material gebildet ist.

[0017] Im abgefallenen Zustand des Elektromagneten beziehungsweise der Spule dominiert das magnetische System der magnetischen Rückstellvorrichtung den magnetischen Kreis, der zuvor, wenn der Elektromagnet eingeschaltet, also angezogen ist, von der Wirkung der mit Strom durchflossenen Spule komplett überlagert ist. Ein besonderer Vorzug besteht insofern darin, dass der Magnetkern so doppelt genutzt wird, nämlich zum Einen zur Führung der Magnetfeldlinien bei eingeschaltetem Spulenstrom wie auch zur Bildung des Rückstellelementes als Teil der magnetischwirkenden Rückstellvorrichtung.

[0018] Ist eine Anordnung des zweiten Rückstellelementes an der Außenseite der Spule vorgesehen, so kann dieses insbesondere ringförmig die Spule umgebend angeordnet werden. Alternativ kann die Anordnung magnetischer beziehungsweise magnetisierbarer Materialabschnitte oder von Ringsegmenten vorgesehen werden.

[0019] Alternativ hierzu besteht die Möglichkeit, beziehungsweise wird es als günstig angesehen, wenn das zweite Rückstellelement an der Innenseite der Spule, das heißt im Ankerraum, vorgesehen ist. Hierzu kann es zu einer Wechselwirkung mit dem ersten am Anker angeordneten Rückstellelement kommen. Durch die Verschiebung beziehungsweise Verlagerung der Rückstellelemente in die Spule beziehungsweise den Ankerraum kann das Aufbaumaß des Elektromagneten wesentlich reduziert werden, wobei jedoch die erfindungsgemäß vorgesehene Funktion vollumfänglich erhalten bleibt. Auch in der vorgenannten Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass das zweite Rückstellelement ringförmig ausgebildet ist und an der Innenseite der Spule im Ankerraum angeordnet ist. Das ringförmige Rückstellelement umschließt dabei den Anker, der das erste Rückstellelement trägt. Dieses ist aufgrund der Beweglichkeit des Ankers im Ankerraum ebenfalls bewegbar und relativ zum zweiten Rückstellelement positionierbar.

[0020] In einer als günstig angesehenen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Elektromagneten ist vorgesehen, dass der Anker eine aus dem Ankerraum herausstehende Ankerstange trägt beziehungsweise bewegt. Diese Ankerstange trägt günstiger Weise das erste Rückstellelement, während das zweite Rückstellelement in einem die herausstehende Ankerstange umgebenenden Raum oder Bereich ortsfest angeordnet ist. Durch Bewegung der Ankerstange vermittelt über den Anker wird dann eine Relativbewegung des ersten zum zweiten Rückstellelement erreicht, die dann eine Verschiebung der Ankerstange in die Rückstellposition ermöglicht, wenn der Elektromagnet umbestromt ist.

[0021] Der erfindungsgemäße Elektromagnet weist zur Führung des von der Spule bei Strombeaufschlagung erzeugten Magnetfeldes einen Magnetkern auf, der aus bevorzugt weichmagnetischem beziehungsweise ferro- oder ferrimagnetischem Material besteht. Dieser Magnetkern weist im Bereich des Ankerraumes eine Durchdringungsöffnung für den Anker beziehungsweise die Ankerstange auf. Als vorteilhaft wird in diesem Zusammenhang angesehen, wenn der Umgebungsrand der Durchdringungsöffnung das zweite Rückstellelement bildet, beziehungsweise dieses trägt. Hierbei kann auch die Eigenschaft des aus weichmagnetischen, das heißt aus ferromagnetischem Material bestehenden Magnetkernes ausgenutzt werden. Aufgrund ferromagnetischer Eigenschaften kommt es zu einer Wechselwirkung von zweitem Rückstellelement, gebildet aus dem Magnetkern und erstem Rückstellelement, beispielsweise gebildet aus einem am Anker beziehungsweise der Ankerstange angeordnetem Permanentmagnet, die dann die Rückstellung des Elektromagneten nach Ende der Strombeaufschlagung bewirkt.

[0022] Neben der Möglichkeit, dass der Umgebungsrand der Durchdringungsöffnung das zweite Rückstellelement bildet, kann selbstverständlich auch der Umgebungsrand der Durchdringungsöffnung das zweite Rückstellelement tragen, wie dies insbesondere in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist. Hierbei wird das zweite Rückstellelement, beispielsweise in Form eines Permanentmagneten oder dergleichen am Umgebungsrand eingesetzt. Das zweite Rückstellelement kann dabei in Form eines Ringmagneten beziehungsweise einer Anordnung eines oder mehrerer Magnetelemente beziehungsweise Segmente an der Durchdringungsöffnung beziehungsweise dem Umgebungsrand ausgebildet oder eingesetzt beziehungsweise angeordnet werden.

[0023] Die Erfindung umfasst gleichermaßen auch eine Verriegelungseinrichtung für das lösbare Festlegen eines ersten Bauteiles gegenüber einem zweiten Bauteil. Die beiden Bauteile sind dabei in einer Entriegelungsstellung der Verriegelungseinrichtung relativ zueinander bewegbar. Nach lösbarem Festlegen des ersten Bauteils gegenüber dem zweiten Bauteil ist diese Bewegbarkeit nicht mehr gegeben. Wenigstens ein Bauteil trägt dabei einen Elektromagneten wie vorstehend beschrieben. Dieser Elektromagnet ist im oder am ersten Bauteil angeordnet. Die Ankerstange beziehungsweise ein vom Anker oder der Ankerstange betätigtes Verriegelungselement, zum Beispiel eine Verriegelungsstange, ein Sperrelement wie beispielsweise eine Sperrklinke oder dergleichen wirkt in der Verriegelungsstellung mit dem zweiten Bauteil zusammen. Dieses Zusammenwirken erfolgt dabei insbesondere formschlüssig. Das heißt, dass ein Sperrelement oder ähnliches beispielsweise in eine entsprechende Aufnahme am zweiten Bauteil eingreift und hierdurch die Verriegelung bewirkt.

[0024] In einer als vorteilhaft angesehenen Ausführungsform der Verriegelungseinrichtung ist diese in einem Lenksystem eingesetzt. Die Erfindung umfasst somit die Verriegelungseinrichtung wie zuvor beschrieben für ein Lenksystem beziehungsweise ein Lenksystem, das mit einer derartigen Verriegelungseinrichtung ausgerüstet ist beziehungsweise in der Lage ist, mit diesem zusammenzuwirken. Das Lenksystem ist dabei bevorzugt als Lenksystem eines Fahrzeuges vorgesehen. Die Verriegelungseinrichtung ermöglicht es, eine bewegbare, insbesondere drehbare Welle des Lenksystems, die ein erstes Bauteil im Sinne der Erfindung darstellt, an dem Fahrzeug beziehungsweise einem mit dem Fahrzeug fest verbundenen zweiten Bauteil lösbar zu verbinden. Hierbei ist ein formschlüssiger Eingriff der Verriegelungseinrichtung beziehungsweise an Teilen der Verriegelungseinrichtung mit dem zweiten Bauteil vorgesehen. Durch diese Festlegung erfolgt automatisch eine Festlegung des ersten Bauteils am zweiten Bauteil. Die Festlegung kann dabei eine vollständige Sperrung der Bewegbarkeit des ersten Bauteils gegenüber dem zweiten Bauteil bewirken. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass durch den Eingriff der Verriegelungseinrichtung die Bewegbarkeit beziehungsweise der Bewegungsspielraum des ersten Bauteils gegenüber dem zweiten Bauteil des Lenksystems eingeschränkt, jedoch nicht vollständig verhindert wird. Hier kann beispielsweise die Lenkbewegung des Lenksystems eingeschränkt werden beziehungsweise durch Entriegelung der Verriegelungseinrichtung ein zusätzlicher Bewegungsraum des Lenksystems freigegeben werden.

[0025] In den Zeichnungen ist die Erfindung in Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1a, 1b

in einer seitlichen Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Elektromagneten im abgefallenen (stromlosen) Zustand (Fig. 1a) beziehungsweise in angezogener (strombeaufschlagter) Stellung (Fig. 1b)

Fig. 2 bis 11

bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Elektromagneten jeweils in seitlicher Schnittdarstellung

[0026] In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher, sofern nicht zweckmäßig, nicht erneut beschrieben.

[0027] Fig. 1a zeigt einen Elektromagneten 10 gemäß der Erfindung. Der Aufbau des Elektromagneten 10 ist allgemein bekannt. Ein jochartiger oder topfartiger Magnetkern 17 trägt die Spule 11, welche die Wicklungen von elektrischem Strom durchfließbaren Draht aufnimmt. Der Magnetkern umschließt zumindest teilweise, wie auch die Spule 11, den Ankerraum 13, in welchem ein Anker 12 längs oder axial bewegbar gelagert ist. Der Magnetkern 17 ist mehrteilig ausgebildet, für Montagezwecke wird der topfartige Grundkörper 17/1 durch ein Deckelteil 17/2 verschlossen. Der Deckelteil 17/2 trägt auch gleichzeitig die Durchdringungsöffnung 18, durch die in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel zumindest ein Teil des Ankers 12 heraussteht, wobei der Anker 12 an seinem der Spule abgewandten Seite die Ankerstange 16 trägt. Durch die Bewegung des Ankers 12 beziehungsweise der mit dem Anker 12 starr verbundenen Ankerstange 16 werden weitere Funktionen erreicht. Es ist natürlich auch möglich, dass der Anker 12 beziehungsweise die Ankerstange 16 auf ein, insbesondere mit dem Anker 12 oder der Ankerstange 16 nicht starr verbundenes ("fliegendes") Element weiter wirkt.

[0028] Der in Fig. 1a dargestellte Elektromagnet 10 ist im unbestromten Zustand gezeigt. Dies bedeutet, dass der Anker 12 aufgrund der der Rückstellfeder 40 innewohnenden Rückstellkraft in eine Verriegelungsposition nach links verschoben wurde. Die Rückstellfeder 40 befindet sich dabei am Ankerraumboden 13/1 und steht in den Ankerraumboden 13/1 ein. Der Luftspalt 13/2 wird bei Beaufschlagung der Spule 11 mit Strom vom Anker 12 überwunden und geschlossen bis die Ankerfläche 12/1 auf dem Ankerraumboden 13/1 oder auf der darauf angeordneten Scheibe 50 aufliegt beziehungsweise diese berührt.

[0029] Zusätzlich zu der Rückstellfeder 40 verfügt der Elektromagnet 10 beziehungsweise die den Elektromagneten 10 beinhaltende oder aufweisende Verriegelungseinrichtung 30 eine magnetisch wirkende weitere Rückstellvorrichtung 20. Diese Rückstellvorrichtung 20 ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1a außerhalb des Ankerraumes 13 des Elektromagneten 10 angeordnet. Die Rückstellvorrichtung 20 ist hier mit einem ersten Rückstellelement 21 und einem zweiten Rückstellelement 22 ausgebildet. Während das erste Rückstellelement 21 ortsfest in einem ersten Bauteil 31 der Verriegelungseinrichtung 30 angeordnet ist, befindet sich das zweite Rückstellelement 22 relativ zum ersten Rückstellelement 21 bewegbar an der Ankerstange 16 und kann, aufgrund der Bewegung des Ankers 12, relativ zum ersten Rückstellelement 21 verschoben werden. Die Ankerstange 16 ist ein Teil eines ersten Bauteils 31 einer Verriegelungseinrichtung 30. Das zweite Bauteil 32 ist in Fig. 1a ebenfalls dargestellt. Dieses weist eine Ausnehmung 34 auf, in die ein vorspringender Teil der Ankerstange 16 eingreifen und somit die Verriegelung bewirken kann.

[0030] Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1a ist das erste, feste Rückstellelement 21 aus einem ferromagnetischen Material gebildet. Das zweite, auf der Ankerstange sitzende Rückstellelement 22 wird durch einen Permanentmagneten gebildet. Das das erste Rückstellelement 21 bildende ferromagnetische Material kann, nachdem das Magnetfeld des Elektromagneten 10 abgeschlatet wird, mit dem zweiten Rückstellelement 22, das aus einem Permanentmagneten besteht beziehungsweise durch diesen gebildet wird, in Wechselwirkung treten. Das heißt, das ferromagnetische Material zieht den bewegbaren Permanentmagneten an und bewegt damit den Anker. Hierdurch wird die magnetisch wirkende Rückstellvorrichtung 20 betätigt und eine Verriegelung von erstem Bauteil 31 und zweitem Bauteil 32 durchgeführt. Ergänzt wird die Rückstell- beziehungsweise Verriegelungsbewegung der Rückstellvorrichtung 20 durch die Rückstellfeder 40, die ebenfalls eine gleichartige Bewegung des Ankers 12 und der daran sich anschließenden Ankerstange 16 in axialer Richtung 100 bewirkt. Die Rückstellfeder 40 ist im Ankerraumboden 13/1 beziehungsweise am Joch des Elektromagneten 10 eingestzt und stützt sich auf dem Anker 12 ab. Im Betrieb des Elektromagneten 10 wird die Rückstellfeder 40 vollständig in dem Ankerraumboden 13/1 eingeschoben und dadurch gespannt. Nach Abfallen des Ankers 12 führt die Entspannung der Rückstellfeder 40 zu einer Verschiebung des Ankers 12 in axialer Richtung 100 in eine Rückstell- oder Verriegelungsposition. Es werden somit insgesamt zwei Systeme, ein aufgrund der Rückstellfeder 40, mechanisch bewegbares und ein weiteres, aufgrund der magnetisch wirkenden Rückstellvorrichtung 20, magnetisch wirkendes System zur Verfügung gestellt.

[0031] Hieraus ergibt sich eine Redundanz beziehungsweise ein Synergieeffekt der beiden Systeme, die die ordnungsgemäße Verriegelung beziehungsweise Funktion der Rückstellvorrichtung 20 sichergestellt. Das Einsatzgebiet des in Fig. 1a dargestellten Elektromagneten 10 beschränkt sich nicht auf die Verwendung in einer Verriegelungseinrichtung 30. Denkbar ist der Einsatz in weiteren, als vorteilhaft und günstig angesehenen Vorrichtungen, bei denen eine Rückstellung beziehungsweise Verbringung von Elementen in eine Rückstellposition vorgesehen ist, sobald ein Abfallen des Ankers 12 vom Elektromagneten 10 stattfindet. Denkbar ist beispielsweise der Einsatz in Sicherheitssystemen, bei denen es aufgrund der mechanischen beziehungsweise magnetischen Rückstellung zu einem Abschalten von Systemen kommt, die notwendig ist, wenn beispielsweise ein Stromausfall oder dergleichen auftritt.

[0032] Die Rückstellelemente 21,22 sind außerhalb der Spule 11 beziehungsweise des Ankerraumes 13 angeordnet. Die Polung des zweiten Rückstellelementes 22 ist hierbei so angeordnet, dass der Südpol in axialer Richtung (bezogen auf die Bewegung 100) der dem Ankerraum 13 beziehungsweise der Spule 11 zugewandt ausgerichtet ist, während der Nordpol am von der Spule 11 beziehungsweise dem Ankerraum 13 abgewandten Ende des Permanentmagneten angeordnet ist. Es ist klar, dass die Anordnung der Pole alternativ natürlich auch anders herum sein kann, beide Varianten gehören zur Erfindung.

[0033] Im unbestromten Zustand des Elektromagneten 10 bildet sich zwischen dem Boden des Ankerraums 13 und dem Anker 12 bedingt durch die Verschiebung des Ankers 12 ein Zwischenraum beziehungsweise Luftspalt 13/2 aus. Am Boden des Ankerraums 13 ist zudem eine Scheibe 50 aus nicht magnetisierbarem Material vorgesehen. Diese verhindert, dass der Anker 12 im unbestromten Zustand aufgrund der Magnetisierung des Magnetkerns 17 in der in Fig. 1b dargestellten Position verbleibt, beispielsweise dann, wenn die Magnetisierung des Magnetkerns 17 beziehungsweise die hier aufgebrachte Magnetkraft größer ist als die Rückstellkraft von Rückstellfeder 40 und Rückstellvorrichtung 20. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn die Rückstellfeder 40 ausfällt und eine Rückstellbewegung nur noch durch die Funktion der magnetischen Rückstellvorrichtung 20 realisiert werden kann. Hätte hier ein vollständiges Anziehen und Verschieben des Ankers 12 am Magnetkern 17 stattgefunden, bestünde die Möglichkeit, dass eine Rückführung in die Rückstellposition allein aufgrund der magnetisch wirkenden Rückstellvorrichtung 20 nicht mehr möglich ist. Die Scheibe 50 kann auch als O-Ring oder dergleichen ausgebildet sein. Zusätzlich zu der Trennung kann über die Scheibe beziehungsweise den Ring auch eine Dämpfung der Ankerbewegung erreicht werden, insbesondere dann, wenn die Scheibe beziehungsweise der Ring elastisch, beispielsweise als Teller- oder Scheibenfeder oder aus einem elastischen Material ausgebildet ist. Die Scheibe 50 hat bevorzugt eine Dicke von 0,1 bis 0,5 mm, insbesondere bevorzugt zwischen 0,1 und 0,2 mm.

[0034] Fig. 1b zeigt den im Zusammenhang mit in Fig. 1a beschriebenen Elektromagneten 10 im bestromten Zustand. Hierbei wird der Anker 12 im Ankerraum 13 verschoben und die Rückstellfeder 40 gespannt. Gleichzeitig mit der Verschiebung des Ankers 12 erfolgt auch eine Verschiebung der Ankerstange 16 in axialer Richtung 101. Es kommt aufgrund der Bewegung des Ankers 12 zu einer Entriegelung der Verriegelungsvorrichtung 30, der Vorsprung beziehungsweise die Ankerstange 16 wird aus der Ausnehmung 34 im zweiten Bauteil 32 entnommen und gibt dieses frei. Durch die Verschiebung des Ankers 12 kommt es auch zu einer Verschiebung des an der Ankerstange 16 vorgesehenen zweiten Rückstellelementes 22 relativ zum ersten Rückstellelement 21. Hierdurch erhöht sich die Rückstellkraft.

[0035] Die auftretenden Rückstellkräfte sind damit geringer als die durch den Elektromagneten 10 aufgebrachte, eine Verschiebung des Ankers 12 bewirkende Magnetkraft. Erst nach dem Ende der Strombeaufschlagung des Elektromagneten 10 wird die Rückstellvorrichtung 20 in die Verriegelungsposition verbracht, wobei dies aufgrund der Rückstellkraft der Rückstellfeder 40 zusammen mit der Rückstellkraft des Permanentmagneten realisiert wird.

[0036] Fig. 2 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektromagneten 10. Hierbei entsprechen die Elemente des Elektromagneten 10 im Wesentlichen den im Zusammenhang mit den Fig. 1a und 1b beschriebenen Elementen. Im Unterschied zu den vorgenannten Abbildungen wird ein erstes Rückstellelement 21, das ortsfest in der Verriegelungseinrichtung 30 beziehungsweise der Rückstellvorrichtung 20 vorgesehen ist durch einen axial (alle axialen Angben beziehen sich auf die Wirkrichtung 100 der Rückstellfeder 40 beziehungsweise -Vorrichtung 20) polarisierten Permanentmagneten gebildet, während an der Ankerstange 16 ein zweites Rückstellelement 22 vorgesehen ist, das aus einem ferromagnetischen Material gebildet ist.

[0037] Es ergibt sich, dass das zweite Rückstellelement 22 beziehungsweise das dieses bildende ferromagnetische Material durch den Permanentmagneten, der das erste Rückstellelement 21 bildet, angezogen wird. Beim Anlegen eines Stroms am Elektromagneten 10 wird der Anker 12 beziehungsweise die Ankerstange 16 und damit das zweite Rückstellelement 22 relativ zum ersten Rückstellelement 21 verschoben. Aufgrund der ferromagnetischen Eigenschaften hat das zweite Rückstellelement 22, nach dem Ende der Strombeaufschlagung des Elektromagneten 10 die Tendenz in das Magnetfeld des Permanentmagneten hineinzuwandern, das heißt das zweite Rückstellelement 22 wird durch den Permanentmagneten angezogen und der Anker 12 somit in die Verriegelungsposition verbracht. Bei mit Strom beaufschlagtem Elektromagneten überwiegt die anliegende Magnetkraft die Anziehungskraft des Permanentmagneten, sodass eine Verschiebung des Ankers 12 möglich wird. Durch Abschalten des Stroms überwiegt die Magnetkraft des Permanentmagneten des Rückstellelements 21, sodass es zu einer Verschiebung des Ankers 12 in die Verriegelungsposition kommt. Dies wird unterstützt beziehungsweise ergänzt durch die Rückstellkraft der Rückstellfeder 40. Das gezeigte System beziehungsweise die vorgesehene Rückstellanordnungen sind so ausgelegt, dass diese sich bei Ausfall einer der Anordnungen ersetzen können und so die Funktionalität des gezeigten Elektromagneten 10 beziehungsweise der damit beaufschlagten Verriegelungseinrichtung 30 erhalten bleibt.

[0038] In Fig. 3 ist ein weiteres mögliches Konzept des erfindungsgemäßen Elektromagneten 10 verwirklicht. Hier werden erstes und zweites Rückstellelement 21,22 durch axial polarisierte Permanentmagnete gebildet. Fig. 3 zeigt den bestromten Zustand des Elektromagneten. Im unbestromten Zustand wäre die Polanordnung der beiden Rückstellelemente 21,22 so, dass die ungleichartigen Pole einander in radialer Richtung gesehen gegenüberliegen und somit anziehen. Diese Stellung ist energetisch bevorzugt und entspricht dem "Aus"-Zustand des durch die magnetische Rückstellvorrichtung realisierten Energiespeichers. Durch das Anlegen eines Stroms am Elektromagneten 10 wird das zweite Rückstellelement 22 gegenüber dem ersten Rückstellelement 21 nach rechts verschoben. Hierbei kommt es zu einer Verschiebung der Pole der Permanentmagnete, was zu einer Abstoßungskraft führt. Gleichzeitig werden die sich anziehenden Pole der Permanentmagnete durch die Bewegung des Ankers 12 getrennt. Wird der Elektromagnet 10 in einen stromlosen Zustand verbracht, so bewirkt zum Einen die Abstoßung der gleich gerichteten Pole wie auch die Anziehungskraft der gegenläufigen Pole eine Verschiebung des Ankers 12 in axialer Richtung, sodass die Verriegelungseinrichtung 30 in die Rückstellposition der Rückstellvorrichtung 20 gebracht wird. Auch im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist im Elektromagneten 10 beziehungsweise im Magnetkern 17 eine Rückstellfeder 40 vorgesehen, die eine mechanische Rückstellkraft auf den Anker 12 ausübt, sobald die Bestromung des Elektromagneten 10 endet. Die Rückstellfeder 40 ergänzt somit die magnetische Wirkung beziehungsweise Rückstellung der beiden Rückstellelemente 21,22 bei der Verschiebung des Ankers 12 in axialer Richtung beziehungsweise kann diese ersetzen.

[0039] In Fig. 3 wird durch Bewegung des Ankers 12 das zweite Rückstellelement 22 relativ zum ersten Rückstellelement 21 bewegt und in Richtung des Elektromagneten 10 beziehungsweise des Magnetkerns 17 verschoben. Hierdurch und aufgrund der Ausrichtung der Permanentmagnete der Rückstellelemente 21,22 wird, nach Ende der Strombeaufschlagung, die Verschiebung der Ankerstange 16 realisiert.

[0040] Eine weitere mögliche Ausrichtung der durch Permanentmagnete gebildeten Rückstellelemente 21,22 wird in Fig. 4 dargestellt. Hier wird sowohl das ortsfeste erste Rückstellelement 21 wie auch das bewegbare zweite Rückstellelement 22 durch einen Permanentmagneten gebildet. Der hier gezeigte Aufbau ist fast identisch mit dem Aufbau nach Fig. 3. Die beiden axial polarisierten Permanentmagnete, die beispielsweise als die Ankerstange 16 vollständig umgebende Ringmagnete ausgebildet sein können, weisen hierbei eine identische Polausrichtung der Polung auf. Das heißt an dem der Spule 11 beziehungsweise dem Ankerraum 13 zugewandten Ende der Rückstellelemente 21,22 befindet sich jeweils der magnetische Nordpol, während an dem in axialer Richtung gegenüberliegenden Ende des Permanentmagneten jeweils die magnetischen Südpole angeordnet sind. Durch eine Verschiebung des Ankers 12 bei Strombeaufschlagung (wie in Fig. 4 gezeigt) des Elektromagneten 10 werden die Permanentmagnete relativ zueinander bewegt, sodass die gleiche Polungen aufweisenden Enden der Permanentmagnete nahezu deckungsgleich gegenüber gestellt werden. Hieraus ergibt sich zwischen den Polen eine Abstoßungskraft. Diese bewirkt nach Ende der Strombeaufschlagung des Elektromagneten 10 die Rückstellung der Rückstellvorrichtung 20. Dabei wird der Anker 12 beziehungsweise die das zweite Rückstellelement 22 tragende Ankerstange 16 in axialer Richtung bewegt, sodass die die magnetischen Südpole tragenden Enden der Permanentmagnete relativ zueinander verschoben werden. Unterstützt wird die Bewegung des Ankers 12 erneut durch die auch im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 vorgesehene Rückstellfeder 40, die zu einer Beaufschlagung des Ankers 12 in der der Magnetkraft des Elektromagneten 10 gegenläufige Richtung bewirkt. Das Ausmaß der Verschiebung und damit die Höhe der anliegenden Rückstellkraft wird auch durch die Dicke d der Scheibe 50 beeinflusst. Die Dicke d ist zudem größer gewählt als die Weite des Spaltes S zwischen Magnetkern 17 und Anker 12. Hierdurch wird die Ausbildung eines konkurrierenden Magnetfeldes verhindert, das unter Umständen dazu führen könnte, dass auch nach Ende der Strombeaufschlagung des Elektromagneten 10 der Anker 12 nicht vom Magnetkern 17 abfällt, insbesondere vom Ankerraumboden 13/1, da das zwischen Anker 12 und Magnetkern 17 wirksame Magnetfeld stärker ist als die Rückstellkraft der Rückstellvorrichtung 20.

[0041] In Fig. 5 wird eine weitere mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektromagneten 10 gezeigt. Dieser weist gegenüber den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen eine insgesamt kürzere Bauform auf. Dies wird dadurch erreicht, dass die Rückstellelemente 21,22 ins Innere des Ankerraumes 13 verlegt werden. Der Anker 12 weist hierbei an seinem dem Ankerraumboden 13/1 beziehungsweise am Jochboden zugewandten Ende 52 das insbesondere aus Ringmagneten gebildete, bewegbare zweite Rückstellelement 22 auf. Es ist als Permanentmagnet ausgebildet und axial polarisiert. Im Magnetkern 17, das heißt im Ankerraumboden 13/1, angeordnet befindet sich das erste Rückstellelement 21, das ortsfest in der Vorrichtung angeordnet ist. Auch dieses ist als Permanentmagnet ausgebildet und axial polarisiert. Konzentrisch zu den als Ringmagneten ausgebildeten Rückstellelementen 21,22 ist die Rückstellfeder 40 insbesondere mittig angeordnet. Hierzu weist der Magnetkern 17 eine entsprechende Aufnahme auf, in die ein Teil der Federwindungen eingesetzt ist. Der Ankerraumboden 13/1 bildet somit einen Zapfen aus, auf den die Rückstellfeder 40 aufgesetzt ist. Die Rückstellfeder 40, ebenso wie die Rückstellelemente 21,22, übernehmen zusätzlich die Funktion eines Energiespeichers. Dieser Energiespeicher wird bei Verschiebung des Ankers 12 aufgrund einer elektromagnetischen Beaufschlagung geladen. Die gespeicherte Energie kann nach dem Ende der Beaufschlagung des Elektromagneten 10 freigesetzt und dazu verwendet werden, den Anker 12 in eine Rückstellposition zu verbringen.

[0042] Die Rückstellelemente 21,22 werden auch im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 durch Permanentmagnete gebildet. Die Polung der Magnete ist dabei derart ausgerichtet, dass dem magnetischen Nordpol des ersten Rückstellelementes 21, das im Jochboden beziehungsweise Ankerraumboden 13/1 des Elektromagneten 10 angeordnet ist, der magnetische Nordpol des zweiten Rückstellelementes 22, das im Anker 12 eingesetzt ist, gegenüberliegt. Hieraus resultiert eine magnetische Abstoßung der beiden Rückstellelemente 21,22. Diese wird durch die Magnetkraft des Elektromagneten 10 bei Strombeaufschlagung überwunden. Endet die Strombeaufschlagung jedoch, so bewirkt die Abstoßungskraft der beiden Permanentmagnete ein Auseinanderweichen der Magnete, so dass es zu einer Bewegung des Ankers 12 kommt. Diese Bewegung bewirkt eine Rückstellung des Ankers 12. Die Bewegung des Ankers 12 wird durch eine in einem sich an den eigentlichen Elektromagneten 10 anschließenden Bauteil 31 vorgesehene Schulter oder einen Anschlag 35 begrenzt. Die sich an den Anker 12 anschließende Ankerstange 16 trägt dabei ein Verriegelungselement, das in eine entsprechende Ausnehmung eines zweiten Bauteils 32 (nicht dargestellt) eingreift und die Verriegelung bewirkt. Unterstützt beziehungsweise bei Ausfall der Rückstellvorrichtung 20 ersetzt wird die Rückstellfunktion der Permanentmagnete durch die ebenfalls vorgesehene Rückstellfeder 40, die in den Ankerraumboden 13/1 eingesetzt ist. Eine Beaufschlagung des Elektromagneten 10 bewirkt hierbei eine Spannung der Rückstellfeder. Nach Ende der Beaufschlagung wird die in der Rückstellfeder 40 gespeicherte Energie freigesetzt und bewirkt ebenfalls eine axiale Bewegung des Ankers 12 vom Ankerraumboden 13/1 weg in die Verriegelungs- beziehungsweise Rückstellposition.

[0043] In der Fig. 6 wird, im Unterschied zu der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung, das erste Rückstellelement 21 durch den Magnetkern 17 des Elektromagneten gebildet. Dieser besteht aus einem ferromagnetischen Material, das durch den im Magnetkern 17 eingesetzten, bevorzugt ringförmigen Permanentmagneten 53 magnetisiert wird. Der Permanentmagnet 53, der gegebenenfalls auch als erstes Rückstellelement 21 angesehen werden kann, befindet sich bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel radial außerhalb der Spule 11.

[0044] Diese Magnetisierung führt, aufgrund der magnetischen Polung des verwendeten Permanentmagneten 53 dazu, dass es zu einer Abstoßung von dem zweiten Rückstellelement 22, das (wie in Fig. 5) im Anker 12 eingesetzt ist und dem Magnetkern 17 kommt. Nach Ende der Strombeaufschlagung des Elektromagneten 10 bleibt die Magnetisierung des Magnetkerns 17 bestehen und es kommt somit zu einer axialen Verschiebung des Ankers 12, der sich dadurch aus der Position am Ankerraumboden 13/1 herausbewegt, so dass sich zwischen dem Ende 52 des Ankers und dem Ankerraumboden 13/1 ein Luftspalt 13/2 ausbildet. Die Bewegung des Ankers 12 in axialer Richtung vom Ankerraumboden 13/1 weg, wird auch im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 durch die Schulter 35, die im ersten Bauteil 31 vorgesehen ist, begrenzt. Die am Ankerraumboden 13/1 vorgesehene Scheibe 50 besteht aus einem nicht magnetisierbaren Material und verhindert ein vollständiges Aufliegen beziehungsweise Ankleben des Ankers 12 am Magnetkern 17. Ebenfalls verhindert wird durch die Scheibe 50 ein Anhaften des Ankers 12 am Magnetkern 17 nach Ende der Strombeaufschlagung.

[0045] Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform des Elektromagneten 10. Hierbei ist die Rückstellvorrichtung 20 vollständig in der Spule 11 angeordnet. Das erste Rückstellelement 21 wird hierbei durch einen ortsfest der Spule 11 zugeordneten Permanentmagneten gebildet. Das zweite Rückstellelement 22 ist relativ zum ersten Rückstellelement 21 bewegbar am Anker 12 angeordnet und besteht im Ausführungsbeispiel aus einem ferromagnetischen Material. Das zweite Rückstellelement 12 ist nach Art eines den Anker 12 umlaufenden Flansches oder Ringes ausgebildet. Zwischen dem ersten und zweiten Rückstellelement 21,22 ist ein ein minimales Spaltspiel gewährender Spalt ausgebildet, so dass sich hier eine zusätzliche Führung für den Anker 12 im Ankerraum 13 ergibt. Durch die Bewegung des Ankers 12 bei Aktivierung des Elektromagneten 10 wird der Anker und damit das zweite Rückstellelement 22 relativ zum ersten Rückstellelement bewegt. Aufgrund der Ausbildung aus einem ferromagnetischen Material weist das zweite Rückstellelement 22 eine Tendenz dazu auf, sich in das Magnetfeld des Permanentmangeten, der das erste Rückstellelement 21 bildet, zu bewegen. Diese Bewegung tritt nach Ende der Strombeaufschlagung des Elektromagneten auf, dessen elektromagnetisches Feld beziehungsweise die dadurch aufgebrachte Magnetkraft, die Magnetkraft des Permanentmagneten zunächst überwiegt. Nach dem Ende der Beaufschlagung erfolgt somit eine Verschiebung des Ankers 12 in axialer Richtung vom Ankerraumboden 13/1 weg. Die Bewegung wird realisiert zum einen durch das Zusammenwirken von erstem und zweitem Rückstellelement 21,22, zum anderen durch die Beaufschlagung durch die Rückstellfeder 40, die im Ankerraumboden 13/1 angeordnet ist und sich auf dem Anker 12 beziehungsweise dem dem Ankerraumboden 13/1 zugewandten Ende 52 des Ankers 12 abstützt. Die Ausführung der in den Ausführungsbeispielen gezeigten Rückstellfeder 40 bleibt selbstverständlich nicht auf die dargestellte Form und Funktionsweise beschränkt. Alternativ kann die Rückstellfeder 40 auch durch geeignete elastische Elemente gebildet werden. Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, dass die Feder im Anker 12 aufgenommen ist und sich am Jochboden beziehungsweise dem Ankerraumboden 13/1 abstützt. Denkbar ist auch eine Integration von Feder, elastischem Element und Scheibe 50. Ähnliches kann dadurch erreicht werden, dass eine (Spiral) Feder als Rückstellfeder 40 verwendet wird, die im komprimierten Zustand immernoch etwas in den Luftspalt 13/2 hineinreicht, wodurch die Abstandsfunktion durch die komprimierte Feder wahrgenommen wird und somit die Aufgabe der Scheibe integriert wurde. Auch hierdurch ist es möglich, auf die Scheibe 50 zu verzichten. Zusätzlich kann die Beabstandung von Anker 12 und Magnetkern 17 auch allein durch eine aus einem nicht magnetisierten Material gebildete/s Feder/elastisches Element realisiert werden. Die Rückstellfeder 40 kann auch als Scheiben- oder Tellerfeder ausgebildet werden, die an dem Jochbeziehungsweise Ankerraumboden 13/1 anliegt, beziehungsweise teilweise in diesen aufgenommen ist. Durch die Verschiebung des Ankers 12 bei Beaufschlagung des Elektromagneten 10 wird die Rückstellfeder 40 vorgespannt und diese Vorspannung bewirkt nach Strombeaufschlagung und Abfallen des Ankers vom Magnetkern 17 des Elektromagneten 10 eine Verschiebung des Ankers 12 in axialer Richtung. Die magnetische Rückstellvorrichtung 20 und die Rückstellfeder 40 wirken in gleiche Richtungen und ergänzen beziehungsweise ersetzen sich.

[0046] In Fig. 8 wird die Rückstellvorrichtung 20 aus zwei Permanentmagneten gebildet. Diese sind ebenfalls im Ankerraum 13 angeordnet und als ringförmige Magnete ausgebildet. Alternativ zur ringförmigen Ausführung der im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung beschriebenen Rückstellelemente 21,22 besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, dass diese als Ringsegmente, Stäbe oder dergleichen oder dergleichen ausgebildet sind, das heißt, keine durchgehenden Elemente darstellen.

[0047] Die Rückstellvorrichtung 20 wird in Fig. 8 ebenfalls ins Innere des Elektromagneten 10 beziehungsweise der Spule 11 verlegt, was wiederum die kürzere Bauform des gesamten Elektromagneten 10 beziehungsweise der damit in Verbindung stehenden Verriegelungseinrichtung 30 bewirkt. Wie bereits im Zusammenhang mit der Fig. 4 beschrieben, weisen die beiden Permanentmagnete der Rückstellelemente 21,22 eine gleichgerichtete magnetische Polung auf. Durch Anziehen des Ankers 12 in Richtung des Ankerraumbodens 13/1 kommt es somit zu einer Überlagerung der gleichen Pole, woraus eine Abstoßungskraft resultiert. Bei Abbruch der Beaufschlagung des Elektromagneten wird diese Abstoßungskraft größer als die Magnetkraft des Elektromagneten 10 und es kommt zu einer Bewegung des Ankers 12 aufgrund der Abstoßung der Pole. Unterstützt wird dies durch die Anziehung der gegenläufig ausgerichteten magnetischen Pole, die sich bei entsprechender weitergehender Verschiebung des Ankers 12 zwangsläufig ergibt. Das in Fig. 8 gezeigte Ausführungsbeispiel schöpft die notwendige Bewegungsenergie zunächst aus der einander abstoßenden Wirkung gleichartiger Magnetpole. Die Anordnung ist dabei so gewählt, dass im angezogenen Zustand diese Magnete einander in Opposition stehen, also Nordpol gegenüber Nordpol und Südpol gegenüber Südpol. Die Erfindung umfasst aber auch eine andere Polfolge, nämlich derart, dass zum Beispiel von links nach rechts gesehen, das erste Rückstellelement die Polung N-S, das zweite Rückstellelement aber die Polung S-N aufweist. Die geometrische Anordnung der beiden Rückstellelemente 21,22 ist dann so gewählt, dass im abgefallenen Zustand der Südpol des ersten Rückstellelementes gerade in Opposition, also gegenüberstehend dem Nordpol des anderen Rückstellelementes ist. Dieser Zustand entspricht dem energetisch niedrigsten Niveau, durch Strombeaufschlagung der Spule erfolgt durch mechanische Verschiebung eine Deponierung von Energie in dieser magnetischen Rückstellvorrichtung. Sinngemäß verändert sich dann die relative Lage der Ringmagnete beziehungsweise Rückstellelemente auf dem Anker beziehungsweise im Ankerraum 13.

[0048] In dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das zweite, bewegbare Rückstellelement 22 durch einen am vorderen Ende des Ankers 12 angeordneten ringförmigen oder zylinderartigen Permanentmagneten gebildet. Als erstes, ortsfestes Rückstellelement 21 wird im Ausführungsbeispiel ein in den (einstückigen) Magnetkern 17 eingesetzter Ringmagnet verwendet, der mit dem zweiten Rückstellelement 22 in Wirkverbindung tritt und nach Ende der Strombeaufschlagung des Elektromagneten 10 eine Rückstellung des Ankers 12 beziehungsweise der Ankerstange 16 bewirkt. Das erste Rückstellelement 21 ist dabei an einer Durchdringungsöffnung 18 des Magnetkerns 17 angeordnet und bildet den Umgebungsrand 19 dieser Durchdringungsöffnung 18 aus. Das vordere Ende des Ankers 12, welches insbesondere die Ankerstange 16 trägt, ist in der Durchdringungsöffnung 18 angeordnet.

[0049] In Fig. 9 weist der das erste Rückstellelement 21 bildende Permanentmagnet eine radial zur Bewegungsrichtung 100 des Ankers 12 ausgerichtete Polung aufweist. Die Polung des zweiten Rückstellelementes 22, das am Anker 12 vorgesehen ist, weist demgegenüber eine axial zur Bewegungsrichtung des Ankers 12 ausgerichtete Polung auf. Durch Verschiebung des Ankers 12 in axialer Richtung, bei Beaufschlagung des Elektromagneten 10 kommt es zu einer Überlagerung gleicher Polungen im ersten und zweiten Rückstellelement 21,22, woraus eine Abstoßungskraft resultiert. Aufgrund der Führung des Ankers 12 in der Durchdringungsöffnung 18 wird diese Abstoßungskraft bei Abfallen der elektromagnetischen Beaufschlagung in eine axiale Bewegung des Ankers 12 umgesetzt. Hinzu tritt die Anziehungskraft unterschiedlich ausgerichteter magnetischer Pole, die die Ankerbewegung zusätzlich begünstigt.

[0050] In Fig. 10 ist eine mit der in Fig. 9 vergleichbare Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektromagneten 10 dargestellt. Auch hier wird die Durchdringungsöffnung 18 im Magnetkern 17 durch das erste, ortsfest angeordnete Rückstellelement 21 gebildet. Dieses wird durch einen ringförmigen, in die Durchdringungsöffnung 18 eingesetzten axial polarisierten Permanentmagneten zur Verfügung gestellt. Die beiden Pole des Permanentmagneten sind axial zur Bewegungsrichtung des Ankers 12 ausgerichtet. Demgegenüber ist das zweite, bewegbare Rückstellelement 22 am Anker 12 vorgesehen und wird durch einen entsprechend magnetisierten beziehungsweise als Permanentmagnet ausgebildeten Bereich des Ankers 12 zur Verfügung gestellt. Alternativ besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, dass der Anker 12 in dem die Durchdringungsöffnung 18 durchlaufenden Bereich einen ringförmigen Permanentmagneten aufweist, der das zweite Rückstellelement 22 zur Verfügung stellt. In jedem Fall ist die Polung des ersten Rückstellelementes 21 identisch ausgerichtet zur Polung des zweiten Rückstellelementes 22. Es kommt somit bei Verschiebung des Ankers in axialer Richtung (bei der Anzugsbewegung) zu einem Überlagern gleicher Pole, was zu einer Abstoßungskraft führt, die sich ausbildet und bei Ende der Beaufschlagung des Elektromagneten wiederum zur Verschiebung des Ankers 12 führt. Gleichzeitig ist vorgesehen, dass das erste Rückstellelement eine Vorspannung des Elektromagneten 10 bewirkt.

[0051] Es ist klar, dass auch hier die gleichartige Anordnung der Pole in axialer Richtung nicht die einzige Variante zur Realisierung der Erfindung darstellt. Es ist auch möglich, die Polfolge zum Beispiel auf dem Rückstellelement des Ankers oder der Durchdringungsöffnung umzukehren, wodurch sich dann konsequenter Weise die axiale Position des magnetischen Rückstellelements 22 auf dem Anker verändert. In der in Fig. 10 gezeigten Variante liegen die gleichnamigen Pole einander in der angezogenen (mit Strom beaufschlagten) Stellung gegenüber. Bei der invertierten Alternative (axiale Reihenfolge der Pole des ersten und zweiten Rückstellelementes ist unterschiedlich) ist die Anordnung dann so gewählt, dass in der abgefallenen Position die ungleichartigen Pole einander gerade gegenüberliegen. In diesem Fall wäre das zweite Rückstellelement 22 auf dem Anker 12 weiter rechts angeordnet, derart, dass zum Beispiel der N - Pol in der angezogenen Stellung in Opposition zum N - Pol des ersten Rückstellelementes 21 liegt und der S - Pol des zweiten Rückstellelementes sich hieran an der rechten Seite in Richtung der Rückstellfeder 40 anschließt.

[0052] Am Ankerraumboden 13/1 weist auch die in Fig. 10 dargestellte Vorrichtung eine Scheibe 50 auf. Deren Dicke d beträgt in der Regel zwischen 1/10 mm und 2/10 mm. Die Dicke d ist dabei größer gewählt als der zwischen dem Umgebungsrand 19 und dem Anker 12 ausgebildete Spalt S. Es kann somit verhindert werden, dass es zu einem dauerhaften Anhaften des Ankers 12 am Ankerraumboden 13/1 kommt.

[0053] Gleichzeitig ist durch diese Dimensionierung der magnetische Widerstand über die Scheibe 50 größer als über den Spalt zwischen Anker 12 und Umgebungsrand 19.

[0054] In Fig. 11 wird das erste, ortsfeste Rückstellelement 21 durch den weichmagnetischen Magnetkern 17 zur Verfügung gestellt, während das zweite relativ zum ersten Rückstellelement 21 bewegbare Rückstellelement 22 am Anker 12 vorgesehen ist. Bei Beaufschlagung des Elektromagneten 10 wird der Anker 12 im Ankerraum 13 verschoben und hierbei auch das zweite Rückstellelement 22 in den Ankerraum 13 hineingezogen. Der Magnetkern 17 ist im Ausführungsbeispiel aus einem ferromagnetischen Material gebildet und wird durch das aufgrund der Strombeaufschlagung der Spule 11 ausgebildeten Magnetfeldes magnetisiert. Es kommt hierbei dann zu einer Ausbildung von Polungen, die in Wechselwirkung mit den Magnetpolen des zweiten Rückstellelementes 22 eine Verschiebung des Ankers 12, bei Ende der Beaufschlagung des Elektromagneten 10 bewirken. Die Magnetisierung des Magnetkerns 17 schwindet nach dem Abfallen des Magnetfeldes aus den Elektromagneten 10. Es erfolgt eine Verschiebung des zweiten Rückstellelementes 22, so dass eine Funktion der Verriegelungseinrichtung 30, die durch die Ankerstange 16 gebildet wird, gewährleistet ist. Das von der strombeaufschlagten Spule 11 erzeugte Magnetfeld, beziehungsweise die Magnetkraft ist dabei stärker als das Magnetfeld/die Magnetkraft der magnetisch wirkenden Rückstellvorrichtung 20. In dem in Fig. 11 gezeigten Ausführungsbeispiel ist auch eine Scheibe 50 auf dem Ankerraumboden 13/1 angeordnet. Das in Fig. 11 gezeigte Ausführungsbeispiel verwendet als erstes Rückstellelement insbesondere den Restmagnetismus des aus weichmagnetischem Material bestehenden Magnetkernes 14. Die hieraus resultierenden Magnetkräfte sind unter Umständen gering, weswegen es günstig ist, dass durch die Scheibe 50 ein Abheben mit geringerer Kraft möglich ist. Zu beachten ist, dass die Haltekraft beim Überwinden des Luftspaltes 13/2 exponentiell ansteigen und am Ende, kurz bevor der Anker auf dem Ankerraumboden 13/1 aufliegt, sehr hohe Werte erreichen kann. Der Einsatz der Scheibe 50, die typischer Weise eine Dicke von 0,1 mm bis 0,5 mm, bevorzugt von 0,1 mm bis 0,1 mm aufweisen kann, erleichtert die Funktionalität erheblich.

[0055] Des Weiteren umfasst die Erfindung auch die nachfolgenden Gedanken. Im Stand der Technik ist es bislang bekannt, zwei gleichartig wirkende, redundante Rückstellvorrichtungen (im Stand der Technik sind dies zum Beispiel Federn) einzusetzen. Der weitergehende erfindungsgemäße Gedanke schlägt nunmehr vor, dass zumindest zwei, insbesondere mehrere, redundante Rückstellvorrichtungen eingesetzt werden, die aber auf unterschiedlichen Wirkmechanismen beruhen. Wesentlich bei den einzusetzenden Rückstellvorrichtungen ist, dass diese in geeigneter Weise einen Energiespeicher haben, aus dem bei abfallendem Magnetfeld des Elektromagneten eine Kraft resultiert, um einen sicheren Schaltzustand des Ankers zu gewährleisten. Neben den bereits beschriebenen Wirkprinzipien einer Feder und eines magnetischen Systems können hierzu zum Beispiel auch induktive oder kapazitive Anordnungen zählen, wie auch der Energiegehalt aus einem hydraulischen oder pneumatischen System. So kann zum Beispiel das Druckniveau des hydraulischen beziehungsweise pneumatischen Systems als zusätzliche Rückstellvorrichtung dienen. Hieraus ergibt sich, dass nicht nur eine redundante Sicherungsmaßnahme realisiert ist, sondern auch die Wirkprinzipien unterschiedlich sind und so insgesamt eine höhere Betriebssicherheit und Verfügbarkeit des mit einem entsprechend ausgestatteten Elektromagneten versehenen Vorrichtung beziehunsweise Sicherungsvorrichtung und ähnlichem besteht. Die Erfindung umfasst daher zusätzlich den nebengeordneten Aspekt, dass ein Elektromagnet vorgeschlagen wird, wobei der Elektromagnet eine Wicklungen von elektrischem Strom leitenden Draht tragende Spule und eine in dem Ankerraum beweglich gelagerten Anker aufweist, wobei der Anker eine Strombeaufschlagung gegen die Kraft einer ersten Rückstellvorrichtung bewegbar ist und der Elektromagnet zusätzlich zur ersten Rückstellvorrichtung eine zweite Rückstellvorrichtung aufweist und die Funktionsweisen der ersten und zweiten Rückstellvorrichtung unterschiedlich ist.

[0056] Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.

[0057] Sollte sich hier bei näherer Prüfung, insbesondere auch des einschlägigen Standes der Technik, ergeben, dass das eine oder andere Merkmal für das Ziel der Erfindung zwar günstig, nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist. Auch eine solche Unterkombination ist von der Offenbarung dieser Anmeldung abgedeckt.

[0058] Es ist weiter zu beachten, dass die in den verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung beliebig untereinander kombinierbar sind. Dabei sind einzelne oder mehrere Merkmale beliebig gegeneinander austauschbar. Diese Merkmalskombinationen sind ebenso mit offenbart.

[0059] Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

[0060] Merkmale, die nur in der Beschreibung offenbart wurden, oder auch Einzelmerkmale aus Ansprüchen, die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit als von erfindungswesentlicher Bedeutung zur Abgrenzung vom Stande der Technik in den oder die unabhängigen Anspruch/Ansprüche übernommen werden, und zwar auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen erwähnt wurden beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders günstige Ergebnisse erreichen.

Ansprüche

1. Elektromagnet, insbesondere für eine Verriegelungseinrichtung, wobei der Elektromagnet eine Wicklungen von elektrischen Strom leitendem Draht tragende Spule (11) und einen in einem Ankerraum (13) beweglich gelagerten Anker (12) aufweist, wobei der Anker (12) bei Strombeaufschlagung gegen die Kraft einer Rückstellfeder (40) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (10) zusätzlich zur mechanisch wirkenden Rückstellfeder (40) eine magnetisch wirkende Rückstellvorrichtung (20) aufweist.

2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkrichtung der Rückstellfeder (40) und die Wirkrichtung der Rückstellvorrichtung (20) nach Abschalten des elektrischen Stromes durch die Spule (11) gleichgerichtet sind.

3. Elektromagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (40) und die Rückstellvorrichtung (20) redundante Energiespeicher bilden, die in der mit Strom beaufschlagten Stellung des Elektromagneten (10) mit Energie ladbar sind und nach Abschalten des Stromes hieraus eine automatische Bewegung des Ankers (12) und gegebenenfalls eines vom Anker (12) getragenen oder bewegten Elementes vorgesehen ist.

4. Elektromagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellvorrichtung (20) gebildet ist von einem am Elektromagneten (10) bezüglich des bewegbaren Ankers (12) feststehenden, bevorzugt ferro-, ferri- oder permanentmagnetischen, ersten Rückstellelement (21) und einem sich auf dem Anker (12) mitbewegenden, oder durch den Anker (12) bewegten, mit dem ersten Rückstellelement (21) zusammenwirkenden, bevorzugt ferro-, ferri- oder permanentmagetischen zweiten Rückstellelement (22).

5. Elektromagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Rückstellelement (21, 22) in Gegenüberstellung beziehungsweise Opposition zueinander angeordnet sind, insbesondere wobei zumindest eines, bevorzugt beide Rückstellelemente (21, 22) im oder am Ankerraum (13) beziehungsweise innerhalb der Spule (11) angeordnet ist/sind und/oder zumindest ein, bevorzugt beide, Rückstellelemente (21, 22) außerhalb der Spule (11) am Elektromagneten (10) angeordnet ist/sind.

6. Elektromagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rückstellelement (22) an der Außenseite (14) der Spule (11), diese insbesondere ringförmig umgebend angeordnet ist.

7. Elektromagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rückstellelement (22) an der Innenseite (15) der Spule (11), im Ankerraum (13), insbesondere ringförmig angeordnet ist und den Anker (12) umschließt.

8. Elektromagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (12) eine aus einem Ankerraum (13) herausstehende Ankerstange (16) trägt beziehungsweise bewegt.

9. Elektromagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerstange (16) das erste Rückstellelement (21) trägt.

10. Elektromagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Führung des von der Spule (11) bei Strombeaufschlagung erzeugten Magnetfeldes, ein Magnetkern (17) aus bevorzugt weichmagnetischem Material bestehend, vorgesehen ist und der Magnetkern (17) im Bereich des Ankerraumes (13) eine Durchdringungsöffnung (18) für den Anker (12) oder die Ankerstange (16) aufweist.

11. Elektromagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umgebungsrand (19) der Durchdringungsöffnung (18) das zweite Rückstellelement (22) bildet.

12. Elektromagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umgebungsrand (19) der Durchdringungsöffnung (18) das zweite Rückstellelement trägt.

13. Verriegelungseinrichtung (30) für das lösbare Festlegen eines ersten Bauteiles (31) gegenüber einem zweiten Bauteil (32), wobei die beiden Bauteile (31, 32) in einer Entriegelungsstellung der Verriegelungseinrichtung (30) relativ zueinander bewegbar sind und zumindest ein Bauteil (31, 32) einen Elektromagneten (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche trägt, wobei der Elektromagnet (10) an dem ersten Bauteil (31) angeordnet ist und die Ankerstange (16) beziehungsweise ein vom Anker (12) oder der Ankerstange (16) betätigbare Verriegelung, zum Beispiel eine Verriegelungsstange, ein Sperrelement oder ähnliches in der Verriegelungsstellung, insbesondere formschlüssig mit dem zweiten Bauteil (32) zusammenwirkt.

14. Verriegelungseinrichtung (30) nach Anspruch 13 für ein Lenksystem beziehungsweise Lenksystem mit einer Verriegelungseinrichtung (30) nach Anspruch 13, wobei durch die Verriegelungseinrichtung (30) eine bewegbare, insbesondere drehbare Welle, als erstes Bauteil des Lenksystemes eines Fahrzeuges formschlüssig lösbar mit einem fahrzeugfesten, zweiten Bauteil (32) festlegbar ist.

15. Elektromagnet, insbesondere für eine Verriegelungseinrichtung, wobei der Elektromagnet eine Wicklungen von elektrischen Strom leitendem Draht tragende Spule und einen in einem Ankerraum beweglich gelagerten Anker aufweist, wobei der Anker bei Strombeaufschlagung gegen die Kraft einer ersten Rückstellvorrichtung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (10) zusätzlich zur ersten Rückstellvorrichtung eine zweite Rückstellvorrichtung aufweist und sich die Funktionsweisen der ersten und zweiten Rückstellvorrichtung unterscheiden.

Zeichnung