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Die Erfindung betrifft ein Magnetventil, insbesondere für ein hydraulisches Bremssystem eines Kraftfahrzeugs, mit einer Ventilhülse, in der ein Polkern fest und ein Anker axial verlagerbar angeordnet sind, wobei in dem Anker ein mit dem Polkern zusammenwirkendes Druckstück axial verlagerbar und vorgespannt gehalten ist.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug, das mindestens ein Magnetventil zum Steuern und/oder Regeln eines Drucks oder Volumenstroms eines Hydraulikmediums des Bremssystems umfasst.
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Stand der Technik
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Magnetventile und Bremssysteme der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. So sind insbesondere stromlos geschlossene Magnetventile bekannt, die einen verlagerbaren Anker umfassen, der eine Ventilspitze aufweist, die im stromlosen Zustand des Magnetventils in einen Ventilsitz gedrängt wird. Hierzu ist in der Regel eine Druckfeder vorgesehen, die in einer Kammer des Ankers angeordnet ist. Einendig wirkt die Druckfeder mit dem Anker und anderendig mit dem ebenfalls im Wesentlichen in der Kammer angeordneten Druckstück zusammen. Das Druckstück wiederum ragt durch eine dem Polkern zugewandte Stirnseite des Ankers hindurch und liegt an dem Polkern direkt oder indirekt an. Das Magnetventil ist dabei derart ausgebildet, dass im montierten Zustand die Druckfeder zwischen dem an dem Polkern anliegenden Druckstück und dem Anker verspannt gehalten ist und dadurch die Ventilspitze in den Ventilsitz drängt. Wird der den Anker und den Polkern umfassende Magnetaktor des Magnetventils bestromt beziehungsweise betätigt, so zieht der Polkern den Anker von dem Ventilsitz weg, wodurch ein Durchströmungsquerschnitt freigegeben wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Polkern des Magnetventils auf seiner dem Anker zugewandten Stirnseite einen kegelförmigen Anschlag für das Druckstück aufweist, in welchen das Druckstück mit einem freien Ende zumindest bereichsweise einliegt. Es ist also vorgesehen, dass das Druckstück mit dem kegelförmigen Anschlag des Polkerns zusammenwirkt. Durch die kegelförmige Ausbildung des Anschlags für das Druckstück, weist der Anschlag im Längsschnitt gesehen schräge Seitenwände auf, die in einem Winkel zueinander beziehungsweise zu einer Mittelachse, die vorteilhafterweise mit der Achse des Magnetventils fluchtet, stehen. Der kegelförmige Anschlag ist als Aussparung in der dem Anker zugewandten Stirnseite des Polkerns ausgebildet, sodass der Anschlag sich zu dem Anker hin öffnet. In den derart ausgebildeten Anschlag dringt das freie Ende des Druckstücks ein, bis es auf die Seitenwände trifft. Die stirnseitige Öffnung des kegelförmigen Anschlags ist somit zweckmäßigerweise größer ausgebildet als das freie Ende des Druckstücks. Durch die kegelförmige Ausbildung des in dem Polkern ausgebildeten Anschlags werden Schiefstände des Druckstücks, die beispielsweise durch Querkräfte der Druckfeder erzeugt werden können, ausgeglichen. Durch das Vorsehen des kegelförmigen Anschlags wird auf besonders einfache und kostengünstige Art und Weise eine Schiefstellung des Druckstücks ausgeglichen, wobei der Polkern vorzugsweise ohne spanende Bearbeitung, insbesondere durch einen Umformprozess, zum Beispiel durch Kaltschlagen, herstellbar ist. Das Druckstück selbst ist vorzugsweise einteilig, insbesondere als Spritzgießteil oder als Kaltschlagteil ausgebildet. Insbesondere ist es aus verstärktem Kunststoff, wie beispielsweise PEEK gefertigt. Die Seitenwände des Anschlags beziehungsweise der Aussparung müssen nicht unbedingt gerade ausgebildet sein. Sie können auch mit einer konvexen oder konkaven Krümmung versehen sein.
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Vorzugsweise ist das freie Ende des Druckstücks ebenfalls kegelförmig ausgebildet. Hierdurch ergibt sich ein vorteilhafter Berührungskontakt zwischen dem freien Ende des Druckstücks und der kegelförmigen Aussparung beziehungsweise dem kegelförmigen Anschlag des Polkerns, wodurch bei der Montage Schiefstände des Druckstücks ausgeglichen werden. Besonders bevorzugt ist der Anschlag als Zentrieranschlag ausgebildet, sodass beim Einführen des freien Endes des Druckstücks dieses durch den Anschlag ausgerichtet wird. Insbesondere, wenn auch das Druckstück an seinem freien Ende eine mit der kegelförmigen Ausbildung des Anschlags zusammenwirkende beziehungsweise korrespondierende Form aufweist, lässt sich die Zentrierung des Druckstücks einfach und zuverlässig realisieren.
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Vorzugsweise ist der Öffnungswinkel der kegelförmigen Aufnahme größer als der Öffnungswinkel des kegelförmig ausgebildeten freien Endes des Druckstücks. Hierdurch wird eine vorteilhafte Kontaktführung für das Druckstück in dem Anschlag geboten, die insbesondere ein Verkanten oder Verklemmen des Druckstücks in dem Anschlag verhindert.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist das freie Ende des Druckstücks vorzugsweise halbkugelförmig beziehungsweise kalottenartig ausgebildet. Das Druckstück weist somit an seinem freien Ende eine gekrümmte Oberfläche beziehungsweise Stirnfläche auf, die mit der kegelförmigen Aussparung des Anschlags zusammenwirkt. Durch die halbkugelförmige Ausbildung des freien Endes des Druckstücks wird stets ein Linienkontakt zwischen dem Druckstück und dem Polkern gewährleistet.
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Wie oben bereits erwähnt, weist der Anker üblicherweise eine Kammer auf, in welcher das Druckstück gelagert ist. Vorzugsweise ist das Druckstück in dieser Kammer zumindest im Wesentlichen radial spielfrei gelagert, um eine hohe Lebensdauer des Magnetventils zu gewährleisten und um störende Geräusche zu verhindern.
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Besonders bevorzugt ist dabei das Druckstück mit einem umlaufenden Radialsteg versehen, dessen Mantelaußenfläche zusammen mit einer Mantelinnenfläche der Kammer ein Gleitlager bildet. Der mit der Mantelinnenfläche zusammenwirkende Radialsteg sorgt somit für die spielfreie radiale Lagerung des Druckstücks, die eine Axialbewegung des Druckstücks in der Kammer erlaubt.
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Weiterhin weist der Anker an seiner dem Polkern zugewandten Stirnseite eine in die Kammer mündende Öffnung auf, durch welche das freie Ende des Druckstücks hindurchragt. Bevorzugt ist dabei zwischen dem Druckstück und der Öffnung ein Spiel vorgesehen, sodass das Druckstück in der Öffnung radial mit Spiel beziehungsweise Spaltmaß geführt wird. Die zumindest im Wesentlichen spielfreie radiale Führung erfolgt vorzugsweise allein durch das oben beschriebene Gleitlager. Das Spiel erlaubt ein Verkippen des Druckstücks in der Öffnung, um beispielsweise die Zentrierfunktion des Anschlags nicht zu beeinflussen. Im Betrieb wird durch diese vorteilhafte Ausbildung des Magnetventils die Reibung vermindert, sodass weniger Energie zum Betreiben des Magnetventils notwendig ist und der auftretende Verschleiß verringert wird.
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Besonders bevorzugt bildet der Radialsteg einen Axialanschlag für die das Druckstück mit der Vorspannkraft beaufschlagende Druckfeder. Besonders bevorzugt ist das Druckstück auf der der Druckfeder zugewandten Seite des Axialanschlags beziehungsweise des Radialstegs derart ausgebildet, dass es für die Druckfeder, die vorzugsweise als Schraubenfeder ausgebildet ist, zentrierend wirkt. Vorzugsweise weist das Druckstück dazu einen kegelstumpfförmigen Axialvorsprung auf, dessen Außendurchmesser im Wesentlichen dem Innendurchmesser der als Schraubenfeder ausgebildeten Druckfeder entspricht.
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Das erfindungsgemäße Bremssystem zeichnet sich durch die Ausbildung des Magnetventils, wie es oben beschrieben wurde, aus. Hierdurch wird ein kostengünstiges und zuverlässiges Bremssystem für den Einsatz in Kraftfahrzeugen geboten.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigt die einzige
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Figur ein vorteilhaftes Magnetventil in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung.
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Die Figur zeigt in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung ein Magnetventil 1, das als stromlos geschlossenes Magnetventil ausgebildet ist. Das Magnetventil 1 umfasst eine Ventilhülse 2, die einendig einen Polkern 3 eines Magnetaktors und anderendig einen Ventilkörper 4, der einen Ventilsitz 5 aufweist, hält. Der Polkern 3 ist fest in der Ventilhülse 2 gehalten. Dies kann beispielsweise durch Verschweißen und/oder Verklemmen erfolgen. Zwischen dem Polkern 3 und dem Ventilkörper 4 ist ein Anker 6 des Magnetaktors axial verlagerbar angeordnet. Der Anker 6 weist eine Axialaussparung 7 auf, die sich durch den gesamten Anker 6 erstreckt. Auf der dem Ventilkörper 4 zugewandten Seite des Ankers 6 ist in die Axialaussparung 7 ein Bolzen 8 eingepresst gehalten, der eine Ventilspitze 9 aufweist. Auf der dem Bolzen 8 gegenüberliegenden Seite der Axialaussparung 7 weist die Axialaussparung 7 einen verjüngten Bereich 10 auf, sodass zwischen dem verjüngten Bereich 10 und dem Bolzen 8 eine Kammer 11 gebildet ist. In der Kammer 11 ist ein Druckstück 12 axial verlagerbar angeordnet, wobei das Druckstück ein freies Endes 13 aufweist, das durch die von dem verjüngten Bereich 10 gebildete Öffnung 14 hindurchragt, sodass das Druckstück 12 mit seinem freien Ende 13 über die dem Polkern 3 zugewandte Stirnseite 15 des Ankers 6 hinausragt. Die Öffnung 14 und das Druckstück 12 sind derart ausgebildet, dass zwischen ihnen ein Spiel vorgesehen ist.
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Das Druckstück 12 weist weiterhin etwa mittig – in Längserstreckung gesehen – einen umlaufenden Radialsteg 16 auf, dessen Mantelaußenfläche 17 mit der Mantelinnenfläche 18 der Kammer 11 ein Gleitlager 19 bildet. Durch das Gleitlager 19 ist das Druckstück 12 axial verlagerbar in der Kammer 11 geführt und radial zumindest im Wesentlichen spielfrei gelagert.
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Zwischen dem Radialsteg 16 und dem Bolzen 8 ist eine als Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder 20 vorgespannt gehalten. Der Radialsteg 16 bildet hierzu mit einer seiner ringförmigen Stirnflächen einen Axialanschlag 21. Das dem Bolzen 8 zugewandte Ende des Druckstücks 12 weist einen Axialvorsprung auf, dessen Außendurchmesser im Wesentlichen dem Innendurchmesser der Schraubenfeder beziehungsweise der Druckfeder 20 entspricht, sodass das Druckstück 12 durch die Schraubenfeder geführt wird.
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Das freie Ende 13 des Druckstücks 12 ist kalottenförmig beziehungsweise halbkugelförmig ausgebildet und liegt an dem Polkern 3 an. Der Polkern 3 weist hierzu einen kegelförmigen Anschlag 22 auf, der als Aussparung ausgebildet ist. Der Öffnungswinkel des Anschlags 22 ist dabei derart gewählt, dass die stirnseitige Öffnung größer ist als das freie Ende des Druckstücks 12, sodass das freie Ende 13 in die Aussparung des Anschlags 22 eindringen kann. Durch die kegelförmige Ausbildung des Anschlags 22 lassen sich Schiefstände des Druckstücks 12, die beispielsweise aufgrund von Fertigungs- oder Montagetoleranzen entstehen oder auch durch Querkräfte der Druckfeder 20 erzeugt werden, ausgleichen. Durch die kugelförmige Ausbildung des freien Endes 13 des Druckstücks 12 wird darüber hinaus ein Linienkontakt zwischen dem Druckstück 12 und dem Polkern 3 stets gewährleistet. Das Druckstück 12 ist einteilig vorzugsweise als Spritzgießteil, beispielsweise aus verstärktem Kunststoff, gefertigt, oder als Kaltschlagteil hergestellt. Der Polkern 3 mit der kegelförmigen, den Anschlag 22 bildenden Aussparung wird vorzugsweise allein durch Ver- und/oder Umformen, beispielsweise durch Kaltschlagen, hergestellt. Durch die geometrische Ausbildung des Druckstücks 12 und des Ankers 6 liegt nur eine Führungsstelle des Druckstücks 12 in dem Anker 6 beziehungsweise in der Kammer 11 im Bereich des Radialstegs 16 vor. Durch das Spiel beziehungsweise das ausreichende Spaltmaß zwischen dem Druckstück 12 und der Innenwand der Öffnung 14 wird verhindert, dass im Bereich 10 Reibung entsteht.
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Insgesamt wird vorliegend somit ein Magnetventil 1 geboten, das eine reduzierte Reibung sowie eine Schieflagekompensation des Druckstücks 12 aufweist, die kostengünstig und einfach herstellbar sind.
