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Die Erfindung betrifft ein Magnetventil, insbesondere für ein Bremssystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem längsverschieblich angeordneten Anker und einem ortsfest angeordneten Polkern, wobei der Anker stirnseitig eine Aufnahme aufweist, in der eine zwischen dem Polkern und dem Anker vorgespannte Schraubenfeder einliegt.
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Stand der Technik
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Magnetventile der gattungsgemäßen Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Zum Freigeben oder Verschließen einer Durchströmungsöffnung weisen diese einen längsverschieblichen Anker auf, an dessen einem Ende ein Ventildichtkörper angeordnet ist, der mit einem einer Durchströmungsöffnung zugeordneten Ventilsitz zum Freigeben oder Verschließen der Durchströmungsöffnung zusammenwirkt. Zum Verlagern des Ankers aus der Dichtposition in eine Freigabeposition – oder andersherum – wird der Anker mit einer Magnetkraft beaufschlagt, die durch eine entsprechende Magnet-Aktorik bereitgestellt wird. Zu dieser Magnet-Aktorik gehört auch ein Polkern, der in Reihe zu dem Anker in einem den Anker führenden Gehäuse ortsfest angeordnet ist. Bei sogenannten stromlos geschlossenen Ventilen ist zwischen dem Polkern und dem Anker eine Schraubenfeder verspannt, die sich an dem Polkern abstützt und den Anker in Richtung des Ventilsitzes drängt, sodass der Ventildichtkörper gegen den Ventilsitz gedrückt und dadurch der Durchströmungsquerschnitt verschlossen wird. Zur Führung der Schraubenfeder weist der Anker in der Regel eine stirnseitige Aufnahme auf, in welcher die Schraubenfeder bereichsweise einliegt. Diese Aufnahme verringert jedoch die Querschnittsfläche des Ankers und erhöht somit den magnetischen Widerstand des Magnetkreises, was wiederum zu einem Magnetkraftverlust führt.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Magnetventil hat den Vorteil, dass der magnetische Widerstand des Magnetkreises verringert und die wirkenden Magnetkräfte erhöht werden. Dazu ist vorgesehen, dass der Anker einen in die Aufnahme ragenden Stift aufweist, der sich durch die Schraubenfeder axial bereichsweise erstreckt. Die Schraubenfeder weist naturgemäß einen axialen Durchgang auf. Durch diesen Durchgang erstreckt sich der Stift des Ankers in die Aufnahme hinein, sodass die Schraubenfeder sowohl außen als auch innen von Material umgeben ist. Der in die Aufnahme ragende Stift, der sich zweckmäßigerweise axial erstreckt, bildet somit zusammen mit der Aufnahme eine hülsenförmige Führung für die Schraubenfeder. Zweckmäßigerweise ist der Stift aus dem gleichen Material gefertigt wie der Anker. Die Gesamtquerschnittsfläche, die somit für den Magnetkreis zur Verfügung steht, wird dadurch insgesamt vergrößert, sodass der Widerstand des Magnetkreises verringert und die Magnetkräfte erhöht werden.
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Vorteilhafterweise ist der Stift einstückig mit dem Anker ausgebildet. Jedoch führt dies zu vergleichsweise hohen Fertigungskosten, da dann die Führungshülse mit einem Werkzeug aufwendig in den Anker eingefräst werden muss. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Aufnahme daher in ihrer Bodenfläche eine Öffnung auf, in die der Stift, hier also als separates Bauteil, eingepresst ist. Durch das Einpressen ist der Stift somit kraftschlüssig an dem Anker gehalten, sodass sich der Stift auch unter hohen Belastungen nicht von dem Anker lösen kann. Der Außendurchmesser des Stifts und der Innendurchmesser der Öffnung sind entsprechend derart gewählt, dass sie eine Presspassung bilden.
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Vorteilhafterweise ist die Öffnung als Bohrung, insbesondere als Durchbohrung, ausgebildet. So ist die Aufnahme insgesamt als gestufte Bohrung ausgelegt, wobei in der ersten Stufe die Schraubenfeder und in der zweiten Stufe der Stift gehalten ist. Diese derart gestaltete Aufnahme lässt sich einfach und kostengünstig herstellen. Ist die Öffnung als Durchbohrung ausgebildet, so erstreckt sich die Bohrung durch den gesamten Anker. In dem Fall kann an dem dem Stift gegenüberliegenden Ende der Durchbohrung ein den Ventildichtkörper aufweisender, insbesondere den Ventilbolzen einstückig bildender Bolzen angeordnet sein.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass in die Bohrung mindestens eine Querbohrung, insbesondere eine Entlüftungsbohrung mündet. Die Querbohrung erstreckt sich zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der den Stift aufweisenden Bohrung und ist strömungstechnisch mit der Bohrung verbunden. Vorteilhafterweise sind zwei gegenüberliegende, zueinander fluchtende Querbohrungen vorgesehen, die als eine die Bohrung kreuzende Querdurchbohrung einfach und kostengünstig hergestellt ist.
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Vorteilhafterweise mündet die Querbohrung in die Aufnahme des Ankers, um eine Entlüftung des Magnetventils zu ermöglichen. Bevorzugt mündet die Querbohrung beabstandet zu dem Stift in die Bohrung beziehungsweise Durchbohrung. Die Querbohrung mündet dabei zweckmäßigerweise zwischen dem Stift und dem den Ventilkörper aufweisenden Bolzen in die Bohrung.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass der Stift als Stifthülse ausgebildet ist, und dadurch einen sich durch den Stift axial erstreckenden Fluidkanal aufweist beziehungsweise bildet. Der Fluidkanal bildet eine fluid-technische Verbindung von der Querbohrung zu dem Raum zwischen Polkern und Anker, wodurch eine günstige Entlüftung des Magnetventils sowie ein Druckausgleich während eines Hub-Vorgangs gewährleistet wird.
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Schließlich ist vorgesehen, dass der Stift vollständig innerhalb des Ankers angeordnet ist. Das bedeutet insbesondere, dass der Stift nicht über die dem Polkern zugewandte Stirnseite des Ankers hinausragt. Besonders bevorzugt schließt die dem Polkern zugewandet Stirnseite des Stifts bündig mit der dem Polkern zugewandten Stirnseite des Ankers ab, wodurch ein vorteilhafter Magnetkreis mit einem nur geringen Magnetwiderstand geboten wird.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden.
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Dazu zeigen
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel des Magnetventils in einer Längsschnittdarstellung,
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2 einen Anker des Magnetventils in einer Draufsicht,
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3 ein zweites Ausführungsbeispiel des Magnetventils in einer Längsschnittdarstellung und
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4 eine Draufsicht auf den Anker gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines vorteilhaften Magnetventils 1 in einer Längsschnittdarstellung. Das Magnetventil 1 umfasst ein Gehäuse 2, das als Gehäusehülse 3 ausgebildet ist, und in dem ein Anker 4 längsverschieblich gelagert beziehungsweise angeordnet ist. Der Anker weist an seinem einen Ende 5 eine stirnseitige Aufnahme 6 auf, die zylinderförmig ausgebildet ist. In der Aufnahme 6 liegt eine Schraubenfeder 7 ein, die sich mit einem Ende an einer Bodenfläche 8 der Aufnahme 7 abstützt. Das andere Ende der Schraubenfeder 7 liegt an einer Stirnseite eines in dem Gehäuse 2 ortsfest angeordneten Polkerns 9 einer Magnet-Aktorik 10 an, sodass die Schraubenfeder 7 zwischen dem Polkern 9 und dem Anker 4 verspannt gehalten ist. In die Bodenfläche 8 der Aufnahme 6 mündet eine Bohrung 11, die vorliegend als Durchbohrung 12 ausgebildet und zentral angeordnet ist. In die Bohrung 11 ist ein Stift 13 derart eingepresst, dass er sich in die Aufnahme 6 und damit axial bereichsweise durch die Schraubenfeder 7 erstreckt. Die dem Polkern 9 zugewandte Stirnseite des Stifts 13 schließt dabei bündig mit der Stirnseite des Ankers 4 an dessen Ende 5 ab. Der Durchmesser des Stifts 13 ist zweckmäßigerweise derart gewählt, dass er im Wesentlichen dem Innendurchmesser der Schraubenfeder 7 entspricht. Vorteilhafterweise ist der Stift 13 aus dem gleichen Material wie der Anker 4 gefertigt, sodass die Schraubenfeder 7 innen und außen von dem Ankermaterial umgeben ist. Durch Vorsehen des Stifts 13 wird aus der vorher zylinderförmigen Aufnahme 6 letztendlich eine zylinderhülsenförmige Aufnahme beziehungsweise Führung für die Schraubenfeder 7 geboten. Insgesamt wird dadurch die Querschnittsfläche des Ankers 4 im Bereich der Schraubenfeder 7 vergrößert beziehungsweise optimal ausgenutzt. Im Vergleich zu herkömmlichen Anordnungen beziehungsweise Ausbildungen weist das Magnetventil 1 einen kleineren magnetischen Widerstand auf, sodass höhere Magnetkräfte zum Betätigen des Ankers 4 genutzt werden können.
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An dem dem Ende 5 gegenüberliegenden Ende 14 des Ankers 4 ist in die Durchbohrung 12 ein einen Ventildichtkörper 15 aufweisender Bolzen 16 eingepresst gehalten. Der Ventildichtkörper 15 wirkt dabei mit einem Ventilsitz 17 zum Verschließen einer Durchströmungsöffnung 18 zusammen. Die Schraubenfeder 7, die zwischen dem Anker 4 und dem Polkern 9 verspannt beziehungsweise vorgespannt gehalten ist, beaufschlagt den Anker 4 mit einer Kraft in Richtung des Ventilsitzes 17, sodass der Ventildichtkörper 15 gegen den Ventilsitz 17 gedrückt und dadurch die Durchströmungsöffnung 18 verschlossen wird, wenn die Magnet-Aktorik nicht aktiviert ist. Es handelt sich somit vorliegend um ein stromlos geschlossenes Magnetventil 1.
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Um eine Entlüftung des Magnetventils 1 zu gewährleisten und um einen Druckausgleich zu ermöglichen, weist der Anker 4 weiterhin zwei Querbohrungen 19 (Radialbohrungen) auf, die fluchtend zueinander angeordnet sind und jeweils in die Aufnahme 6 münden. Die Querbohrungen 19 bilden jeweils eine Entlüftungsbohrung 20 und sind bevorzugt durch eine Querdurchbohrung 21 ausgebildet beziehungsweise gefertigt.
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Die 2 zeigt den Anker 4 in einer perspektivischen Draufsicht. Während in dieser Darstellung die Schraubenfeder 7 nicht dargestellt ist, ist zu erkennen, dass der Anker 4 vorteilhafterweise an seiner Mantelaußenfläche zwei gegenüberliegend angeordnete Längsnuten 22 aufweist, die sich über die gesamte axiale Länge des Ankers 4 erstrecken. Zweckmäßigerweise kreuzen die Längsnuten 22 die Querdurchbohrung 20, sodass eine fluid-technische Verbindung zum Druckausgleich gewährleistet wird. Die Längsnuten 22 können, wie dargestellt, einen gekrümmten Querschnitt oder auch eine rechteckige oder anders geartete Querschnittsform aufweisen.
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Die 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Magnetventils 1 in einer Längsschnittdarstellung. Aus den vorhergehenden Figuren bekannte Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die oben stehende Beschreibung verwiesen wird. Das Ausführungsbeispiel gemäß der 3 unterscheidet sich von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel darin, dass der Stift 13 als Stifthülse 23 ausgebildet ist, und dadurch einen sich axial durch den Stift 13 erstreckenden Kanal 24 aufweist. Dadurch wird zwar die Querschnittsfläche des Ankers 4 im Bereich der Aufnahme wieder ein wenig verringert, jedoch wird dadurch ein zentraler Fluidkanal geboten, der die an der Mantelaußenseite 4 ausgebildeten Längsnuten 22 zumindest im Bereich oberhalb der Querdurchbohrung 21 (also im Bereich der Aufnahme 6) entbehrlich macht. Dadurch kann die Querschnittsfläche des Ankers 4 im Bereich der Aufnahme insgesamt vergrößert werden. Die Querbohrungen 19 beziehungsweise die Querdurchbohrung 21 sind dazu zweckmäßigerweise derart in dem Anker 4 ausgebildet, dass sie zwischen dem Stift 13 beziehungsweise der Stifthülse 23 und dem Bolzen 16 in die Durchbohrung 12 münden beziehungsweise diese kreuzen.
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Die 4 zeigt eine Draufsicht auf den Anker 4 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Natürlich können die Längsnuten 22 auch zusätzlich zu dem Kanal 24 vorgesehen werden.
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In einer alternativen, hier nicht dargestellten Ausführungsform kann der Stift 13 auch einstückig mit dem Anker 4 ausgebildet sein. Während in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der Stift 13 und der Bolzen 16 jeweils in die Durchbohrung 12 eingepresst sind, ist es natürlich auch denkbar, den Stift 13 und/oder den Bolzen 16 auf eine andere Art und Weise an dem Anker kraft- und/oder formschlüssig zu halten.
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Insgesamt bietet das vorteilhafte Magnetventil 1 die Möglichkeit, hohe Magnetkräfte wirken zu lassen beziehungsweise den magnetischen Widerstand zu verkleinern und dadurch ein leistungsstarkes Magnetventil 1 zu erhalten, das einen zuverlässigen Betrieb dauerhaft gewährleistet.
