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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Elektromagneteinrichtung mit einem Magnetanker und einem stirnseitig des Magnetankers angeordneten Ankergegenstück, wobei Magnetanker und Ankergegenstück relativ zueinander verlagerbar sind, in einer Führungsausnehmung des Magnetankers ein zur Herstellung eines Stützkontakts mit dem Ankergegenstück vorgesehenes Zwischenelement axial beweglich gelagert ist und das Zwischenelement auf seiner dem Ankergegenstück abgewandten Seite mit einem Federelement in Wirkverbindung steht. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Fahrerassistenzeinrichtung.
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Elektromagneteinrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie können beispielsweise Bestandteil von Magnetventilen sein oder jeweils als Magnetventil ausgebildet sein, wobei die Magnetventile wiederum für Fahrerassistenzeinrichtungen, insbesondere ABS-, TCS- oder ESP-Einrichtungen zum Einsatz kommen können. Die Elektromagneteinrichtung weist den Magnetanker auf, welcher relativ zu dem Ankergegenstück verlagerbar ist. Häufig ist dabei lediglich der Magnetanker verlagerbar, während das Ankergegenstück ortsfest angeordnet ist. Das Ankergegenstück kann beispielsweise als Polkern ausgebildet sein. Um die relative Verlagerung von Magnetanker und Ankergegenstück zu bewirken, wirken die beiden Elemente zusammen. Dazu weist beispielsweise das Ankergegenstück eine oder mehrere Spulen auf, während der Magnetanker aus einem magnetisierbaren oder magnetischen Material besteht. Das Ankergegenstück ist stirnseitig des Magnetankers vorgesehen. Üblicherweise sind der Magnetanker und das Ankergegenstück derart zueinander angeordnet, dass sie, unabhängig von der Verlagerung von Magnetanker und Ankergegenstück relativ zueinander, nicht miteinander in Verbindung treten können. Zwischen dem Magnetanker und dem Ankergegenstück beziehungsweise der dem Ankergegenstück zugewandten Stirnseite des Magnetankers und der dem Magnetanker zugewandten Stirnseite des Ankergegenstücks, also der Magnetankerstirnseite und der Ankergegenstückstirnseite, liegt demnach ein Spalt, der so genannte Luftspalt beziehungsweise Arbeitsluftspalt, vor. Die Größe des Luftspalts ist abhängig von der Position des Magnetankers in Bezug zu dem Ankergegenstück. Die Größe des Luftspalts ändert sich demnach bei der Verlagerung von Magnetanker und Ankergegenstück relativ zueinander. Der Begriff Luftspalt bedeutet nicht, dass der zwischen der Magnetankerstirnseite und der Ankergegenstückstirnseite vorliegende Spalt tatsächlich mit Luft gefüllt ist. Vielmehr kann er mit beliebigen Medien gefüllt sein und dient lediglich der Beabstandung von Magnetanker und Ankergegenstück.
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Der Magnetanker und das Ankergegenstück bilden zusammen eine Stelleinrichtung aus. Die von dieser Stelleinrichtung erzeugbare Magnetkraft, welche die Verlagerung von Magnetanker und Ankergegenstück relativ zueinander realisiert, ist durch die Größe des Luftspalts charakterisiert. Das bedeutet, dass die Magnetkraft von der Größe des Luftspalts abhängig ist, wobei die Magnetkraft bei kleiner werdendem Luftspalt sehr stark – üblicherweise exponentiell – zunimmt. Diese starke Zunahme bei kleiner werdendem Luftspalt erschwert die stetige Stellbarkeit beziehungsweise die Proportionalisierung der Elektromagneteinrichtung.
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Üblicherweise weist die Elektromagneteinrichtung das Federelement auf, welches eine Federkraft bewirkt, die den Magnetanker in Richtung einer bestimmten Position drängt. Wenn die Elektromagneteinrichtung als Magnetventil ausgebildet ist, so kann das Magnetventil beispielsweise ein stromlos geschlossenes Magnetventil sein. Bei diesem ist die Federkraft derart gerichtet, dass der Magnetanker in Richtung einer Geschlossenposition gedrängt wird, in welcher ein Dichtelement des Magnetventils in einem Ventilsitz des Magnetventils einsitzt, so dass eine Ventilöffnung verschlossen ist. Alternativ kann das Magnetventil jedoch auch als stromlos offenes Magnetventil ausgebildet sein, in welchem die Federkraft den Magnetanker in Richtung einer Offenposition drängt, in welcher das Dichtelement den Ventilsitz freigibt. Bei der Herstellung beziehungsweise der Montage der Elektromagneteinrichtung ist es notwendig, eine Vorspannung des Federelements einzustellen. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Elektromagneteinrichtungen ist dies mit erheblichem Aufwand verbunden. Das Einstellen der Federkraft beziehungsweise der Vorspannung kann vereinfacht werden, indem in der Führungsausnehmung das Zwischenelement angeordnet wird, welches zur Herstellung eines Stützkontakts mit dem Ankergegenstück vorgesehen ist. Das Zwischenelement ist dabei axial beweglich gelagert, ist also innerhalb der Führungsausnehmung verschieblich.
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Es ist demnach nicht mehr notwendig, ein Federelement unmittelbar zwischen dem Magnetanker und dem Ankergegenstück anzuordnen. Vielmehr wird die Wirkverbindung zwischen dem Magnetanker und dem Ankergegenstück über das Zwischenelement hergestellt, welches von dem Federelement mit der Federkraft beaufschlagt wird. Somit kann beispielsweise bei einem stromlos geschlossenen Magnetventil bewirkt werden, dass der Magnetanker von dem Ankergegenstück fort gedrängt wird, wenn das Magnetventil nicht bestromt wird, also mittels der Stelleinrichtung keine Magnetkraft erzeugt wird beziehungsweise die erzeugte Magnetkraft kleiner ist als die von dem Federelement bewirkte Federkraft. Die Federkraft beziehungsweise die Vorspannung kann beispielsweise durch iteratives Einpressen des Dichtelements in den Magnetanker eingestellt werden, wenn das Dichtelement derart an dem Magnetanker vorgesehen ist, dass sich das Federelement auf seiner dem Zwischenelement abgewandten Seite an dem Dichtelement abstützt. Die Federkraft wird in der montierten Elektromagneteinrichtung folglich über eine Verspannung des Magnetankers, des Dichtelements und des Zwischenelements zwischen dem Ventilsitz und dem Ankergegenstück erzeugt. Das Federelement kann vorzugsweise in der Führungsausnehmung angeordnet sein.
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Bei derartigen Elektromagneteinrichtungen tritt jedoch häufig das Problem auf, dass eine Kraft-Weg-Messung beim Einstellen, insbesondere der Vorspannung, einer großen Hysterese unterliegt. Das bedeutet, dass die Reproduzierbarkeit der Relation zwischen Kraft und Weg sehr schlecht beziehungsweise die Streuung der Messwerte sehr groß ist. Dies macht jedoch das Einstellen der Elektromagneteinrichtung, insbesondere der Vorspannung des Federelements, sehr aufwändig und langwierig.
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Offenbarung der Erfindung
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Demgegenüber weist die Elektromagneteinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 den Vorteil auf, dass die Hysterese der Kraft-Weg-Messung beim Einstellen verbessert, also verkleinert, und die Reproduzierbarkeit der gemessenen Werte verbessert werden. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem das Zwischenelement zumindest bereichsweise konusförmig ist. Das bedeutet, dass das Zwischenelement zumindest einen Bereich aufweist, welcher die Gestalt eines Konus aufweist. Unter Konus ist dabei insbesondere ein Kegel oder ein Kegelstumpf zu verstehen. Besonders bevorzugt weist der Konus einen kreisförmigen Querschnitt auf, liegt also in Form eines Kreiskegels beziehungsweise Kreiskegelstumpfs vor. Durch die konusförmige Ausgestaltung zumindest des Bereichs des Zwischenelements kann die Reibung des Zwischenelements in der Führungsausnehmung deutlich verringert werden. Durch die verringerte Reibung wird eine bessere Reproduzierbarkeit der Relation zwischen Kraft und Weg, insbesondere beim Einstellen der Elektromagneteinrichtung, realisiert. Somit wird auch die Hysterese verkleinert.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Zwischenelement eine Durchgangsöffnung durchgreift, welche auf der dem Ankergegenstück zugewandten Seite des Magnetankers vorgesehen ist, wobei die Durchgangsöffnung eine Radialführung für das Zwischenelement bildet. Neben der Führungsausnehmung ist somit die Durchgangsöffnung in dem Magnetanker ausgebildet. Vorzugsweise werden sowohl die Führungsausnehmung als auch die Durchgangsöffnung von derselben Ausnehmung ausgebildet, welche zu diesem Zweck beispielsweise als Stufenbohrung in dem Magnetanker vorliegt. Um die Radialführung des Zwischenelements durch die Durchgangsöffnung bereitzustellen, liegt in dieser vorzugsweise ein in Axialrichtung des Zwischenelements größerer Bereich des Zwischenelements vor als in der Führungsausnehmung. Die Durchgangsöffnung durchgreift beispielsweise die Stirnseite des Magnetankers, welche dem Ankergegenstück zugewandt ist. Die Durchgangsöffnung ist auf die Abmessungen des Zwischenelements derart abgestimmt, dass die Bewegung des Zwischenelements in axialer Richtung ohne weiteres möglich ist, es jedoch in radialer Richtung sicher gehalten ist.
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Beispielsweise ist die Radialführung ausgebildet, indem die Abmessungen des Zwischenelements im Wesentlichen den Abmessungen der Durchgangsöffnung entsprechen, so dass das Zwischenelement an der Wandung der Durchgangsöffnung anliegt. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn das Zwischenelement lediglich bereichsweise den Abmessungen der Durchgangsöffnung entsprechende Abmessungen aufweist, so dass lediglich in einem Bereich des Zwischenelements die Radialführung vorliegt. Es ist demnach nicht vorgesehen, dass das Zwischenelement durchgängig an der Wandung der Durchgangsöffnung zur Ausbildung der Radialführung anliegt, sondern dass dies lediglich für einen sich in Axialrichtung erstreckenden Bereich des Zwischenelements vorgesehen ist.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Querschnitt der Durchgangsöffnung im Vergleich zu dem Querschnitt der Führungsausnehmung klein ist. Auf diese Weise ist in dem Magnetanker ein Endanschlag für das Zwischenelement ausgebildet, welches dessen Bewegung in axialer Richtung begrenzt. Zu diesem Zweck ist ein dem Ankergegenstück abgewandter Bereich des Zwischenelements größer als die Durchgangsöffnung, so dass es nicht durch diese hindurch gelangen kann.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Führungsausnehmung auf ihrer der Durchgangsöffnung zugewandten Seite einen zumindest bereichsweise konusförmigen Querschnittsverringerungsbereich aufweist. Der Querschnittsverringerungsbereich ist dazu vorgesehen, den Querschnitt der Führungsausnehmung dem Querschnitt der Durchgangsöffnung anzupassen. Dabei soll ein stetiger Verlauf des Querschnitts in dem Querschnittsverringerungsbereich vorliegen, so dass der Querschnitt der Führungsausnehmung über die Erstreckung des Querschnittsverringerungsbereichs in axialer Richtung kontinuierlich beziehungsweise stetig dem Querschnitt der Durchgangsöffnung entgegentritt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der konusförmige Bereich des Zwischenelements in zumindest einer Stellung von Magnetanker und Ankergegenstück zueinander zumindest bereichsweise in dem Querschnittsverringerungsbereich angeordnet ist, insbesondere mit einer Wandung des Querschnittsverringerungsbereichs in Zentrierkontakt steht. Die Stellung ist dabei bevorzugt diejenige Stellung, in welche die Federkraft des Federelements den Magnetanker beziehungsweise das Ankergegenstück drängt. In dieser Stellung soll der konusförmige Bereich des Zwischenelements in dem ebenfalls konusförmigen Querschnittsverringerungsbereich angeordnet sein. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das Zwischenelement in dieser Stellung mit einer Wandung des Querschnittsverringerungsbereichs in Berührkontakt steht, so dass eine Zentrierung des Zwischenelements bezüglich des Magnetankers erfolgt. Der Berührkontakt ist demnach als Zentrierkontakt zu interpretieren.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Zwischenelement in seiner Mantelfläche zumindest eine randoffene, die Längserstreckung des Zwischenelements zumindest bereichsweise übergreifende Axialnut aufweist. Bei einer Verlagerung von Magnetanker und Ankergegenstück zueinander wird sich üblicherweise das Zwischenelement in der Führungsausnehmung ebenfalls verlagern. Um einen Druckanstieg beziehungsweise einen Druckabfall in der Führungsausnehmung zu vermeiden, muss ein Druckausgleich zwischen der Führungsausnehmung und umliegenden Bereichen der Elektromagneteinrichtung gewährleistet sein. Besonders bevorzugt wird der Druckausgleich über die mindestens eine Axialnut des Zwischenelements hergestellt. Der Strömungspfad wird dabei von der Axialnut und einer Innenwandung des Magnetankers definiert. Die Axialnut liegt randoffen in der Mantelfläche des Zwischenelements vor, so dass in der Elektromagneteinrichtung vorliegendes Fluid in Axialrichtung das Zwischenelement überströmen kann. Das bedeutet, dass das Fluid sowohl aus der Führungsausnehmung heraus als auch in diese hinein gelangen kann. Vorzugsweise sind mehrere Axialnuten vorgesehen, welche gleichmäßig über den Umfang des Zwischenelements verteilt angeordnet sind. Beispielsweise sind mindestens zwei Axialnuten vorgesehen, wobei diese einander diametral gegenüberliegen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Zwischenelement zur Herstellung des Stützkontakts vorgesehen ist und der Stützkontakt über ein an dem Zwischenelement vorgesehenes Kipplager hergestellt ist, wobei das Zwischenelement an seiner dem Ankergegenstück zugewandten Seite zur Ausbildung des Kipplagers einen querschnittsverringerten Kontaktbereich aufweist. Das Zwischenelement ist zur Herstellung des Stützkontakts vorgesehen, also mit dem Ankergegenstück in Stützkontakt bringbar. Dabei soll der Stützkontakt über das Kipplager hergestellt sein. Das bedeutet, dass das Zwischenelement derart mit dem Ankergegenstück in Kontakt tritt beziehungsweise auf diesem aufliegt, dass ein Kippen beziehungsweise Schwenken des Zwischenelements bezüglich des Ankergegenstücks zugelassen beziehungsweise unterstützt wird. Das Kippen beziehungsweise Schwenken erfolgt dabei insbesondere um mindestens eine Achse, welche auf einer Längsachse der Elektromagneteinrichtung im Wesentlichen senkrecht steht. Die Achse liegt dabei bevorzugt in der Stirnseite des Ankergegenstücks. Auf diese Weise können durch ein Verkippen des Zwischenelements bezüglich des Magnetankers beziehungsweise des Ankergegenstücks keine Querkräfte auftreten. Zumindest jedoch werden die auftretenden Querkräfte verringert. Somit werden auch die Reibungskräfte zwischen dem Zwischenelement und dem Magnetanker reduziert.
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Das Kipplager kann prinzipiell beliebig ausgestaltet sein. Es muss lediglich das vorstehend beschriebene Verkippen des Zwischenelements bezüglich des Ankergegenstücks derart zulassen, dass ein solches Verkippen nicht das Auftreten der Querkräfte bewirkt beziehungsweise begünstigt. Das Kipplager ist bevorzugt von dem querschnittsverringerten Kontaktbereich ausgebildet. Zu diesem Zweck kann das Zwischenelement im Bereich des Kontaktbereichs kugelförmig, kugelabschnittsförmig oder kegelförmig sein. Unter dem querschnittsverringerten Kontaktbereich ist insbesondere zu verstehen, dass sich der Querschnitt des Zwischenelements in Richtung des Ankergegenstücks, beispielsweise stetig, verringert. Der Kontaktbereich, in welchem das Zwischenelement mit dem Ankergegenstück zur Ausbildung des Kipplagers in Stützkontakt tritt, weist demnach einen kleineren Querschnitt auf, als dem Ankergegenstück abgewandte Bereiche des Zwischenelements. Bei einer stetigen Verringerung des Querschnitts des Zwischenelements liegt insbesondere eine Kegelform des Zwischenelements vor. Das Zwischenelement ist also im Bereich des Kontaktbereichs kegelförmig ausgestaltet. Als vorteilhaft hat sich jedoch auch eine kugelförmige oder kugelabschnittsförmige Ausgestaltung des Zwischenelements im Bereich des Kontaktbereichs herausgestellt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zwischen einer Magnetankerstirnseite und einer Ankergegenstückstirnseite ein Luftspalt vorliegt, wobei in dem Luftspalt eine mit der Magnetankerstirnseite und der Ankergegenstückstirnseite zumindest bereichsweise in Berührkontakt bringbare, aus einem magnetisierbaren und/oder biegeweichen Material bestehende Scheibe angeordnet ist. Wie bereits vorstehend ausgeführt, liegt zwischen der Magnetankerstirnseite und der Ankergegenstückstirnseite der Luftspalt vor. In dieser soll eine Scheibe angeordnet werden, welche mit der Magnetankerstirnseite und Ankergegenstückstirnseite zumindest bereichsweise in Berührkontakt bringbar ist. In axialer Richtung der Elektromagneteinrichtung gesehen, liegt die Scheibe zwischen dem Magnetanker und dem Ankergegenstück vor. Anders ausgedrückt ist in dem Luftspalt eine in mindestens einer Relativposition von Magnetanker und Ankergegenstück mit der Magnetankerstirnseite und/oder der Ankergegenstückstirnseite zumindest bereichsweise in Berührkontakt stehende Scheibe angeordnet. Die Scheibe kann dabei eine zentrale Ausnehmung aufweisen, welche insbesondere zur Aufnahme des Zwischenelements und/oder des Federelements dient.
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Die Scheibe besteht vorzugsweise aus einem gut magnetisierbaren Werkstoff, beispielsweise einem Metall, und ist insbesondere dazu vorgesehen, den in dem Luftspalt vorliegenden magnetischen Fluss zu übertragen. Stehen sowohl die Magnetankerstirnseite als auch die Ankergegenstückstirnseite in Berührkontakt mit der Scheibe, liegt ein magnetischer Nebenschluss vor, durch welchen die Stellbarkeit der Elektromagneteinrichtung verbessert wird. Dabei soll die Scheibe jedoch vorzugsweise der relativen Verlagerung von Magnetanker und Ankergegenstück zueinander eine möglichst geringe Kraft entgegensetzen. Aus diesem Grund ist die Scheibe idealerweise mit geringem Kraftaufwand in axialer Richtung verformbar, weist also eine geringe Steifigkeit in diese Richtung auf. Das Material ist demnach vorzugsweise biegeweich. Nichtsdestotrotz soll die Scheibe derart elastisch sein, dass die Verformung bei Wegfall der verformenden Kraft rückgängig gemacht wird, die Scheibe also die entsprechende Rückstellkraft bereitstellt beziehungsweise die entsprechende Elastizität aufweist.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Elektromagneteinrichtung ein Magnetventil ist, wobei der Magnetanker mit einem Dichtelement des Magnetventils zu dessen Verlagerung wirkverbunden ist. Auf diese Weise wird bei einer Verlagerung des Magnetankers bezüglich des Ankergegenstücks auch das Dichtelement verlagert. Das Dichtelement ist üblicherweise dazu vorgesehen, eine Ventilöffnung des Magnetventils zu verschließen beziehungsweise freizugeben. Ist das Dichtelement zum Verschließen der Ventilöffnung angeordnet, so sitzt es üblicherweise in einem Ventilsitz des Magnetventils ein, welcher sowohl der Ventilöffnung als auch dem Dichtelement zugeordnet ist. Beispielsweise ist das Dichtelement in eine Ausnehmung des Magnetankers eingebracht und in dieser gehalten, wobei die Ausnehmung vorzugsweise auf einer dem Ankergegenstück abgewandten Seite des Magnetankers vorgesehen ist.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Fahrerassistenzeinrichtung, insbesondere ABS-, TCS- oder ESP-Einrichtung, mit mindestens einer als Magnetventil ausgebildeten Elektromagneteinrichtung, insbesondere gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Elektromagneteinrichtung einen Magnetanker und ein stirnseitig des Magnetankers angeordnetes Ankergegenstück aufweist, Magnetanker und Ankergegenstück relativ zueinander verlagerbar sind, in einer Führungsausnehmung des Magnetankers ein zur Herstellung eines Stützkontakts. mit dem Ankergegenstück vorgesehenes Zwischenelement axial beweglich gelagert ist und das Zwischenelement auf seiner dem Ankergegenstück abgewandten Seite mit einem Federelement in Wirkverbindung steht. Dabei ist vorgesehen, dass das Zwischenelement zumindest bereichsweise konusförmig ist. Die Elektromagneteinrichtung der Fahrerassistenzeinrichtung kann gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein.
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Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigen:
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1 einen Querschnitt durch eine als Magnetventil ausgebildete Elektromagneteinrichtung, wobei in einer Führungsausnehmung des Magnetankers ein Zwischenelement angeordnet ist,
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2 eine Detailschnittansicht der Elektromagneteinrichtung im Bereich des Magnetankers, und
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3 das aus den 1 und 2 bekannte Zwischenelement.
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Die 1 zeigt eine als Magnetventil ausgebildete Elektromagneteinrichtung 1, wobei das Magnetventil beispielsweise Bestandteil einer hier nicht dargestellten Fahrerassistenzeinrichtung ist. Die Elektromagneteinrichtung 1 weist einen Magnetanker 2 auf, welcher mit einem Dichtelement 3 des Magnetventils wirkverbunden ist. Das Dichtelement 3 wirkt mit einem in einem Ventilkörper 4 ausgebildeten Ventilsitz 5 zusammen, um eine Strömungsverbindung zwischen einem Auslassanschluss 6 und einem Einlassanschluss 7 des Magnetventils freizugeben beziehungsweise zu unterbrechen. Dem Einlassanschluss 7 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ein Filter 8 zugeordnet. Zusätzlich oder alternativ kann selbstverständlich auch dem Auslassanschluss 6 ein Filter (hier nicht dargestellt) zugeordnet sein. Die hier dargestellte Elektromagneteinrichtung 1 ist entsprechend der Anordnung von Auslassanschluss 6 und Einlassanschluss 7 für eine radiale Anströmung und eine axiale Abströmung (bezüglich einer Längsachse 9 der Elektromagneteinrichtung 1) ausgelegt. Selbstredend kann jedoch die Anströmungsrichtung beziehungsweise die Abströmungsrichtung beliebig vorgesehen sein, also der Auslassanschluss 6 als Einlassanschluss und der Einlassanschluss 7 als Auslassanschluss verwendet werden.
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Neben dem Magnetanker 2 weist die Elektromagneteinrichtung 1 ein Ankergegenstück 10 auf, welches zusammen mit dem Magnetanker 2 eine Stelleinrichtung 11 der Elektromagneteinrichtung 1 bildet. Das Ankergegenstück 10 ist beispielsweise als Polkern ausgebildet und weist zumindest eine elektrische Spule auf, so dass mittels des Ankergegenstücks 10 durch Anlegen einer Spannung an die Spule (also durch Bestromung der Elektromagneteinrichtung 1) eine Magnetkraft auf den Magnetanker 2 ausgeübt werden kann. Der Magnetanker 2 ist bezüglich der Längsachse 9 axial verschieblich gelagert, wobei die Lagerung insbesondere mittels eines Gehäuses 12 der Elektromagneteinrichtung 1 realisiert ist. An dem Gehäuse 12 sind dabei auch das Ankergegenstück 10 und der Ventilkörper 4 ortsfest gehalten. Somit kann der Magnetanker 2, beeinflusst durch die mittels des Ankergegenstücks 10 erzeugte Magnetkraft, relativ bezüglich des Magnetankers 2 beziehungsweise des Ventilkörpers 4 in axialer Richtung verlagert werden. Das Magnetventil, welches in der 1 dargestellt ist, ist ein stromlos geschlossenes Magnetventil. Das bedeutet, dass das Dichtelement 3 dichtend in dem Ventilsitz 5 einsitzt, solange das Magnetventil nicht bestromt ist, also keine Magnetkraft mittels des Ankergegenstücks 10 erzeugt wird.
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Um die Einstellbarkeit während der Herstellung der Elektromagneteinrichtung 1 zu verbessern, ist in einer Führungsausnehmung 13 des Magnetankers 2 ein Zwischenelement 14 angeordnet. Das Zwischenelement 14 ist dabei axial beweglich gelagert und kann mit dem Ankergegenstück 10 in Stützkontakt treten. Neben der Führungsausnehmung 13 weist der Magnetanker 2 eine Durchgangsöffnung 15 auf, wobei die Führungsausnehmung 13 und die Durchgangsöffnung 15 vorzugsweise von einer Stufenbohrung 16 gebildet sind. Die Durchgangsöffnung 15 weist einen kleineren Querschnitt auf als die Führungsausnehmung 13, insbesondere also einen geringeren Durchmesser. Gleichzeitig besteht das Zwischenelement 14 aus einem Führungsabschnitt 17 und einem Durchgangsabschnitt 18. Der Führungsabschnitt 17 ist in der Führungsausnehmung 13 angeordnet, während der Durchgangsabschnitt 18 bereichsweise in der Durchgangsöffnung 15 vorliegt. Der Führungsabschnitt 17 weist dabei einen größeren Querschnitt auf, insbesondere einen größeren Durchmesser, als der Durchgangsabschnitt 18. Insofern ist in dem Magnetanker 2 ein Endanschlag 19 für das Zwischenelement 14 gebildet. Der Endanschlag 19 verhindert, dass das Zwischenelement 14 in Richtung des Ankergegenstücks 10 aus dem Magnetanker 2 beziehungsweise der Stufenbohrung 16 heraus gelangen kann. Selbstverständlich kann jedoch auf die Ausbildung des Endanschlags 19 verzichtet werden. Durch die geringen Abmessungen des Durchgangsabschnitts 18 im Vergleich zu dem Führungsabschnitt 17 steht nahezu die gesamte Polfläche (in Form der Oberfläche der Stirnseite des Ankergegenstücks 10) zur Übertragung der Magnetkraft zur Verfügung.
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Auf der dem Zwischenelement 14 abgewandten Seite des Magnetankers 2 ist in der Stufenbohrung 16 das Dichtelement 3 eingebracht. Dabei ist das Dichtelement 3 vorzugsweise in die Stufenbohrung 16 eingepresst, so dass es in dieser klemmend gehalten ist. Das Dichtelement 3 weist auf seiner dem Ventilsitz 5 abgewandten Seite eine Stützfläche 20 für ein Federelement 21 auf, welches zwischen dem Dichtelement 3 und dem Zwischenelement 14 angeordnet ist. Das Zwischenelement 14 weist dabei eine Auflagefläche 22 für das Federelement 21 auf. Bei der hier vorgestellten Ausführungsform der Elektromagneteinrichtung 1 kann eine Vorspannung des Federelements 21, welches beispielsweise als Spiralfeder ausgebildet ist, über ein Einpressen des Dichtelements 3 in den Magnetanker 2 eingestellt werden. In dem Bereich der Durchgangsöffnung 15, welche von dem Zwischenelement 14 durchgriffen ist, sind die Abmessungen der Durchgangsöffnung 15 reduziert, insbesondere derart an die Abmessungen des Zwischenelements 14 angepasst, dass eine Radialführung 23 ausgebildet ist.
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An dem Zwischenelement 14 ist ein querschnittsverringerter Kontaktbereich 24 vorgesehen, welcher zur Herstellung des Stützkontakts zwischen Zwischenelement 14 und Ankergegenstück mit dem Ankergegenstück 10 in Berührkontakt treten kann. Durch die querschnittsverringerte Form des Kontaktbereichs 24 liegt ein Kipplager 25 vor, über welches der Stützkontakt hergestellt ist. Das Kipplager 25 bewirkt, dass das Zwischenelement 14 und das Ankergegenstück 10 gegeneinander verkippbar sind, ohne dass Querkräfte entstehen, welche die Reibungskräfte zwischen Zwischenelement 14 und Magnetanker 2 vergrößern. Das Kipplager 25 dient damit der Verringerung von Reibungskräften zwischen dem Zwischenelement 14 und dem Magnetanker 2.
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Das Federelement 21 bewirkt eine auf das Zwischenelement 14 wirkende Federkraft, wobei es sich auf dem bezüglich des Magnetankers 2 ortsfest angeordneten Dichtelement 3 abstützt. Die Federkraft drängt das Zwischenelement 14 in Richtung des Ankergegenstücks 10. Wird die Elektromagneteinrichtung 1 bestromt, wirkt also auf den Magnetanker 2 die entsprechende, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in Richtung des Ankergegenstücks 10 gerichtete Magnetkraft, so wird der Magnetanker 2 auf das Ankergegenstück 10 zubewegt. Sobald der Magnetanker 2 eine Axialposition bezüglich des Ankergegenstücks 10 erreicht hat, bei welcher das Zwischenelement 14 in Berührkontakt beziehungsweise Stützkontakt mit dem Ankergegenstück 10 steht, wird das Zwischenelement 14 in die Führungsausnehmung 13 hinein verlagert, also auf das Dichtelement 3 zu. Dabei wird das Federelement 21 weiter gespannt. Entfällt die Magnetkraft, so bewirkt die Federkraft, dass der Magnetanker 2 wieder von dem Ankergegenstück 10 fort gedrängt wird. In der hier vorgeschlagenen Ausführungsform wird also das Rückstellen des Magnetankers 2 mittels des Zwischenelements 14 realisiert, wobei das Zwischenelement 14 ständig mit dem Ankergegenstück 10 in Stützkontakt steht. Es kann jedoch ebenso vorgesehen sein, dass ein weiteres Federelement (hier nicht dargestellt) zum Rückstellen verwendet wird. Insbesondere in diesem Fall kann das Zwischenelement 14 in zumindest einer Position des Magnetankers 2 von dem Ankergegenstück 10 beabstandet sein und erst bei einem Aufeinanderzubewegen von Magnetanker 2 und Ankergegenstück 10 mit dem Ankergegenstück 10 in Stützkontakt treten.
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Um die Stellbarkeit der Elektromagneteinrichtung 1 zu verbessern, ist in dem Luftspalt, welcher zwischen dem Magnetanker 2 und dem Ankergegenstück 10 beziehungsweise zwischen einer Magnetankerstirnseite 26 und einer Ankergegenstückstirnseite 27 vorliegt, eine Scheibe 28 angeordnet, die mit der Magnetankerstirnseite 26 und der Ankergegenstückstirnseite 27 zumindest bereichsweise in Berührkontakt bringbar ist. Bei der in der 1 dargestellten Elektromagneteinrichtung 1 ist es vorgesehen, dass der Berührkontakt in jeder Relativposition von Magnetanker 2 und Ankergegenstück 10 zueinander vorliegt. Es ist jedoch selbstverständlich ebenso möglich, die Elektromagneteinrichtung 1 ohne die Scheibe 28 auszubilden. Die Magnetankerstirnseite 26 ist konkav ausgebildet, wölbt sich also derart, dass sie an ihrem Mittelpunkt eine maximale Entfernung zu dem Ankergegenstück 10 aufweist. Die Ankergegenstückstirnseite 27 ist dagegen konvex ausgebildet, weist also eine nach außen, in Richtung des Magnetankers 2 gerichtete Wölbung auf. Der Berührkontakt zwischen der Magnetankerstirnseite 26 und der Scheibe 28 liegt an einer ersten Berührstelle 29 vor. Eine zweite Berührstelle 30, zwischen welchen ein Berührkontakt zwischen der Ankergegenstückstirnseite 27 und der Scheibe 28 vorliegt, ist in radialer Richtung weiter innen liegend als die erste Berührstelle 29 vorgesehen. Die Berührstellen 29 und 30 sind dabei in radialer Richtung voneinander beabstandet, so dass keine Überlappung zwischen ihnen vorliegt.
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Die 1 zeigt auch, dass das Zwischenelement 14 zumindest bereichsweise konusförmig ausgebildet ist, also einen konusförmigen Bereich 31 aufweist. Dieser liegt in dem Führungsabschnitt 17 vor und dient insbesondere einer Abmesserreduzierung bis auf die in dem Durchgangsabschnitt 18 vorliegenden Abmessungen. Gleichzeitig weist die Führungsausnehmung 13 auf ihrer der Durchgangsöffnung 15 zugewandten Seite einen Querschnittsverringerungsbereich 32 auf. Dieser ist vorzugsweise ebenfalls zumindest bereichsweise konusförmig, vorzugsweise vollständig konusförmig ausgebildet. Unter einem Konus ist dabei ein Kegel oder ein Kegelstumpf, besonders bevorzugt ein Kreiskegel oder ein Kreiskegelstumpf zu verstehen. Die Elektromagneteinrichtung 1 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass der konusförmige Bereich 31 des Zwischenelements 14 in zumindest einer Stellung von Magnetanker 2 und Ankergegenstück 10 zueinander zumindest bereichsweise in dem Querschnittsverringerungsbereich 32 angeordnet ist. Dabei steht er in dieser Stellung vorzugsweise mit einer Wandung des Querschnittsverringerungsbereichs 32 in Berührkontakt. Bedingt durch die Konusform von Zwischenelement 14 und Querschnittsverringerungsbereich 32 bewirkt dieser Berührkontakt eine Zentrierung des Zwischenelements 14 bezüglich des Magnetankers 2. Insofern liegt ein Zentrierkontakt zwischen dem Zwischenelement 14 und dem Magnetanker 2 vor.
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Die 2 zeigt eine Detailschnittansicht der Elektromagneteinrichtung 1 beziehungsweise des Magnetankers 2, wobei neben dem Magnetanker 2 lediglich das Zwischenelement 14, das Dichtelement 3 und das Federelement 21 dargestellt sind. Die in der 2 gezeigte Ausgestaltung von Magnetanker 2 und Zwischenelement 14 entsprechen im Wesentlichen der anhand der 1 beschriebenen. Insofern sei auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen. Der Endanschlag 19 wird von dem konusförmigen Bereich 31 des Zwischenelements 14 und dem Querschnittsverringerungsbereich 32 dargestellt. Das Zwischenelement 14 kann demnach nicht in axialer Richtung aus dem Magnetanker 2 heraus gelangen.
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Die 3 zeigt eine Detailansicht des Zwischenelements 14. Es ist deutlich erkennbar, dass das Zwischenelement 14 Axialnuten 33 aufweist. Dabei sind über den Umfang des Zwischenelements 14 vier Axialnuten 33 gleichmäßig verteilt angeordnet, wobei sich jeweils zwei der Axialnuten 33 diametral gegenüberliegen. Die 3 zeigt auch den konusförmigen Bereich 31. Insgesamt wird deutlich, dass das Zwischenelement 14 aus zwei im Wesentlichen zylindrischen Bereichen – dem Führungsabschnitt 17 und dem Durchgangsabschnitt 18 – besteht, zwischen welchen der konusförmige Bereich 31 angeordnet ist. Das Zusammenwirken des konusförmigen Bereichs 31 des Zwischenelements 14 und des Querschnittsverringerungsbereichs 32 sorgt für eine zuverlässige Zentrierung des Zwischenelements 14 bezüglich des Magnetankers 2. Auf diese Weise kann die Reibung zwischen dem Zwischenelement 14 und dem Magnetanker 2 verringert werden. Somit ist die Ausgangsposition des Zwischenelements 14 bei einer vor einer Einstellung der Elektromagneteinrichtung 1 vorgenommenen Messung genau definiert, so dass die Ergebnisse der dabei durchgeführten Kraft-Weg-Messung eine geringere Streuung aufweisen als bei aus dem Stand der Technik bekannten Elektromagneteinrichtungen 1. Auch die Hysterese der Messung kann auf diese Weise verringert werden. Durch das Einbringen der Axialnuten 33, welche randoffen in dem Zwischenelement 14 vorliegen, kann der Einfluss des Zwischenelements 14 auf die hydraulische Dämpfung eingestellt werden.
